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浅谈混凝土结构的耐久性
蔡红军1董太平2王富昌3
(山东省冶金设计院股份公司莱芜271104)
摘要:通过对混凝土耐久性影响因素的分析,提出提高混凝土耐久性的主要技术措施。
关键词:混凝土,耐久性,影响因素,措施
混凝土材料在不利的环境、运用条件下出现一系列影响结构耐久性的物理、化学现象,如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等等,从而严重影响结构的安全。因而混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程师们不容忽视的一个重要问题。
混凝土结构耐久性问题主要表现为:混凝土损伤;钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀;以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期效果而言,这些问题影响结构的外观和使用功能;从长远看,则为降低结构安全度,成为发生事故的隐患,影响结构的使用寿命。下面从影响混凝土结构耐久性的主要因素和提高耐久性的技术措施两个方面来探讨混凝土的耐久性问题。
1影响混凝土结构耐久性的主要因素
(1)混凝土的材质。
混凝土是碎石、砂、水泥和水拌合后凝硬而成。这些材料的优劣直接影响到硬化后混凝土的质量,好质量的材料将为工程使用期混凝土的耐久性打下良好的基础。近年来由于基本建设的迅猛发展,施工中往往忽略对材质的要求,工地上只检查混凝土试件的强度作为材质的唯一标准。岂知不合规格的材料,将导致混凝土收缩徐变量大大增加,初始裂缝大量产生,这对混凝土结构安全将是一严重隐患。
(2)混凝土的密实性。
混凝土的内部缺陷(不密实),使混凝土在使用过程中易受各种不利因素的侵袭,主要有如下几种形式:
①渗透:当混凝土不密实,空气和水容易渗入,水中有害物质就易对混凝土产生化学侵蚀,影响混凝土的耐久性。
②碳化:混凝土中因水泥石含有氢氧化钙而呈碱性,在钢筋表面形成碱性薄膜而保护钢筋免遭酸性介质的侵蚀,起到了“钝化”保护作用。但当混凝土密实度低,空气中水和C02渗入,形成碳酸,尽管其酸性很弱,也能中和氢氧化钙使钢筋锈蚀,这一过程成称混凝土的“碳化”。
③冻融破坏:混凝土不密实,体内渗入的水量大,低温时水结冰体积膨胀产生压力,从内部破坏混凝土的微观结构,经多次冻融循环后,损伤积累将使混凝土剥落酥裂,强度降低。
(3)混凝土结构所处的环境条件。
工程结构使用时所处的环境条件是影响混凝土结构耐久性的外部因素,如海水侵蚀、大气腐蚀、极高温度、冰冻、水、风、地震灾害的袭击等。
2提高混凝土结构耐久性的主要技术措施
(1)合理选择混凝土结构的组成材料。
混凝土各组成材料及钢筋的选用应满足材料的耐久性质量要求,应按规范规定对进场原材料进行严格的质量检验。同时合理改善颗粒级配,提高混凝土的密实性。从而提高耐久性。
(2)提高混凝土的密实性。
控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量,改善混凝土的施工工艺,搅拌均匀、充分振捣,加强养护,严格控制施工质量。除了选择及配良好的集料和精心施工保证混凝土充分捣实和水泥充分水化外,水灰比是影响混凝土密实性的最重要的条件。同时适当掺用外加剂,如掺用减水剂或引气剂,可改善混凝土的孔隙结构,提高混凝土的密实性。
(3)改进结构设计。
结构的选型、布置和构造应有利于减轻环境因素对结构的作用。采用具有防腐保护的钢筋(例如环氧涂层钢筋等);加强构造配筋,控制裂缝发展;加大混凝土保护层厚度等。
(4)采用高强混凝土以提高建筑物的耐久性。
高强度混凝土(50MPa以上)的配制特点就是低水灰比,加外加剂,掺用超细活性掺合料,它的研制和应用解决的核心问题之一就是保证耐久性。由于高强混凝土的密实性能好,抗渗