海洋工程混凝土耐久性

海洋工程混凝土耐久性（精选12篇）

海洋工程混凝土耐久性 第1篇

为了缓解地面交通压力, 各个城市都在大力兴建地下轨道工程。由于地下轨道所处的环境复杂, 且需要的安全性能高, 所以地下轨道工程混凝土的刚度以及耐久性非常重要。很多工程在对地下轨道进行施工时, 都提出了混凝土耐久性能的检测参考值, 可见在对地下轨道进行施工时, 混凝土耐久性能是非常重要的, 直接关系着整个地下交通轨道的使用功能。

1概述

地下轨道的应用给城市中的交通缓解提供了便利条件, 由于地下轨道所处的环境复杂, 所以在对其进行施工时, 在质量上要求更高。混凝土的耐久性对整个轨道交通地下工程的耐久性影响非常大, 是目前地下轨道施工工程重点的施工项目。

通过实际应用, 轨道交通地下工程对混凝土的要求, 可以从以下几方面来进行混凝土耐久性的技术方案:水泥的使用量对混凝土的刚度是有一定影响的, 所以可以减少水泥的用量, 用粉煤灰和矿粉代替水泥的使用量, 利用双掺技术可以降低混凝土出现水化热的现象, 从而提高混凝土抗裂缝的能力, 最终达到混凝土耐久性能。传统模式下对高强度混凝土进行配置时采用聚羧酸盐减水剂, 聚羧酸盐减水剂的应用被定制在配置高强度混凝土上, 其实聚羧酸盐减水剂也可以配置中低强度的混凝土, 且在中低强度混凝土的配置中减少了水的用量, 提高了混凝土的密度, 从而提高了混凝土耐久性能。

2轨道交通地下工程耐久性混凝土的研制

2.1 外加剂的选用

1) 要选择适合的外加剂品种。

在进行外加剂的选择时要根据轨道交通地下工程混凝土耐久性的设计要求选择适合的外加剂, 使得在进行中低强度混凝土配置时, 达到混凝土耐久性的要求, 此时, 应该选择RP值为26的聚羧酸盐减水剂。在使用聚羧酸盐减水剂时采用带活性基团的测量接形式, 将其接到聚合物主链上, 这时聚羧酸盐减水剂便成了高性能的减水剂。在高性能减水剂制作过程中, 没有任何有毒气体释放, 不对环境产生任何影响, 是一种环保、安全性能高的产品。

2) 做聚羧酸盐高效减水剂RP

26与中效减水剂对水泥的适应性对比试验。对2种净浆流动的水泥进行试验后发现, 2种水泥中用聚羧酸盐高效减水剂RP 26后在水泥表面形成了保护层, 和中效减水剂相比对水泥具有良好的适应性。

3) 对外加剂量的选择进行分析。

选择了合适的外加剂聚羧酸盐高效减水剂RP 26, 要对其添加量进行合理的选择。只有选择适合的配比, 才能保证混凝土的性能。通过试验来确定外加剂的添加量, 选择2种外加剂分别掺到同一种水泥中, 看其减少率。根据试验我们可以知道, 聚羧酸盐减水剂RP 26的掺量在1.0%～1.50%范围内, 并且混凝土的减水率随着聚羧酸盐高效减水剂掺量的增加而不断增大, 混凝土的线形关系也比较好, 可以满足轨道交通地下工程混凝土耐久性施工的要求。当聚羧酸盐减水剂RP 26的掺量达到1.6%以后, 混凝土的减少率趋近饱和状态, 所以聚羧酸盐减水剂RP 26的掺量应该在1.1%～1.5%之间, 根据试验还得出, 当聚羧酸盐减水剂的掺量增加时, 混凝土的强度也会随着增大。

2.2 混凝土原料的选择

混凝土的性能对原料的选择要求是非常高的, 因为混凝土的性能受到材料的影响较大, 所以要根据混凝土耐久性的设计要求, 选择适合的原料。在对水泥进行选择时, 应该根据聚羧酸盐减水剂RP26的特点选择与其适应性最好, 且配合使用时水热化较低的水泥, 选择适合的普通硅酸盐水泥即可;根据设计的要求选择的外掺料为S 95矿粉和II级粉煤灰;在进行骨料选择时, 对粗细骨料的选择都是有要求的, 要选择黄砂且细度模数为2.3, 粗骨料要选择连续的碎石且碎石在5～25 mm。

2.3 混凝土配合比的确定

配合比直接影响着混凝土的性能, 所以要根据轨道交通地下工程混凝土耐久性设计要求对混凝土进行配比, 确保混凝土的性能满足工程的需要。在进行配合比的设计时, 要在满足正常施工的要求下, 减小混凝土的坍落度, 一般地下轨道的坍落度在140～180 mm之间, 在满足施工的同时将坍落度降低;在进行配比设计时, 满足混凝土强度的同时尽量减少水泥的使用量, 水泥的使用量过大会提高混凝土的水化热, 从而影响混凝土的耐久性, 应该掺矿粉和粉煤灰;在配比时控制水的使用量, 一般控制在165 kg/m3, 水过多会降低混凝土的密度, 同时采用较小的水胶比;在满足正常的工作要求前提下, 砂率不宜过大。

3耐久性混凝土生产的质量控制

1) 对聚羧酸盐减水剂RP

26使用的质量进行控制。在对聚羧酸盐减水剂RP 26进行质量的控制时, 要明确聚羧酸盐减水剂的独特性, 聚羧酸盐减水剂在进行掺加时要求少掺, 达到强减水率的效果。它与以往的萘系减水剂是不一样的, 萘系

减水剂在进行掺量控制时, 低掺量时的减水效果非常不明显, 当不断地增加掺量时, 减水效果出现直线上升的状态, 但是, 当掺量达到一定值的时候, 减水效果就会缓慢, 萘系减水剂的最大减水率也超不过25%, 而聚羧酸盐减水剂的使用量少且减水率可以达到30%以上。在实际的生产中要对集料进行严格的控制, 控制其含水率从而对混凝土中的含水量进行控制。聚羧酸盐减水剂与萘系减水剂是不相容的, 所以要对其加以重视。如果在聚羧酸盐减水剂中加入少量的萘系减水剂就会造成混凝土坍落度增大;如果掺入量多时, 会使混凝土没有坍落度, 从而影响了混凝土的强度, 最终对混凝土的耐久性造成影响。因此, 在实际施工中, 要选择单独的储蓄罐来储存聚羧酸盐减水剂, 并对其称重系统和运输系统设置单独的通道, 避免在运输储存过程中出现聚羧酸盐减水剂与萘系减水剂混合的现象发生。在使用搅拌机进行不同种类外加剂混凝土搅拌时, 要清洗干净, 避免因搅拌机内残留的外加剂出现混合对混凝土的耐久性造成影响。

2) 生产过程中的质量控制。

生产过程中的质量控制对混凝土的耐久性影响是非常大的, 要对混凝土确定合理的搅拌时间。在对混凝土的搅拌时间进行确定时应该对搅拌机的类型、混凝土运输的时间、搅拌的时间等进行综合考虑, 然后根据工程设计的要求选择适合工程需要的搅拌时间。根据配合比对混凝土进行搅拌时, 由于实际施工中的原料可能会有变化, 这时候要根据实际施工的变化对混凝土的配合比进行调整, 以确保混凝土的配合比满足实际工程施工的要求。在混凝土生产前, 要对原料中的砂石的含水率进行测定, 确保混凝土中的水灰配合比不受到影响。混凝土出厂时, 要对其流动性进行检验。

3) 混凝土运输过程中的质量控制。

在对混凝土进行运输时, 要确保施工对混凝土的需求, 不可过快运输也不可使混凝土断续;严格控制混凝土搅拌、运输、浇捣的时间, 通常时间不可超过2 h。

4结语

耐久性混凝土的使用满足了轨道交通地下工程的耐久性, 在混凝土的制造中需要注意的问题很多, 要将每一个细节都考虑周全, 避免因任一环节出现问题而影响混凝土的耐久性。

参考文献

[1]陈红.耐久性混凝土中粉煤灰活化技术研究[J].价值工程, 2011, 30 (6) :47.

[2]付兆岗.铁路客运专线耐久性混凝土施工工艺控制及注意问题[J].混凝土, 2012 (4) :126-130.

[3]黄清杰, 刘振丰, 吴海玲, 等.轨道交通高架车站清水混凝土轨道梁预制技术[J].市政技术, 2010 (S2) :129-132.

[4]李鹏飞.轨道下现浇混凝土基础施工技术初探[J].山西建筑, 2011 (2) :144-146.

[5]刘雪勇.地下耐久性混凝土的质量控制要点[J].中国包装科技博览:混凝土技术, 2012 (8) :29-32.

《混凝土耐久性》教案 第2篇

第一节 混凝土的强度

一、本节主要内容

混凝土的强度类型、混凝土强度影响因素及改善措施。

二、本节重点内容

混凝土的强度影响因素

三、本节难点内容

混凝土强度及影响因素

四、讲授内容：

1.混凝土耐久性的重要性 1.1混凝土耐久性的定义

混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。

混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。1.2 混凝土耐久性重要性

 保证混凝土构筑物运行的安全性  延长混凝土构筑物的服役寿命  节约混凝土构筑物维护成本  节约自然资源，减少消耗  改善人类居住的环境条件 1.3混凝土性能劣化的模式  组成改变

 体积膨胀、裂缝  表面开裂  表面剥落  溶蚀  磨损  结构酥松  承载力下降  弹性模量降低  质量损失  体积增长 2.混凝土的强度

2.1混凝土结构特征和受力破坏过程

2.2 混凝土的强度类型

混凝土的强度是指混凝土试件达到破坏极限的应力最大值。

 抗压强度  抗拉强度  抗弯强度  抗剪强度（1）抗压强度

砼强度等级按立方体抗压强度标准值划分

立方体抗压强度

fcu

强度等级

根据立方体抗压强度标准值，普通砼划分为12个强度等级：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60 C30：立方体抗压强度标准值为30MPa的砼

注：C60及以上称为高强混凝土 轴心抗压强度 fcp

 150mm×150mm×300mm棱柱体  试验表明：在立方抗压强度 fcu=10～55 Mpa 的范围内，轴心抗压强度 fcp 与 fcu 之比约为0.70～0.80。 轴心抗压强度意义

 混凝土的立方体抗压强度只是评定强度等级的一个标志，它不能直接用来作为结构设计的依据。

 为了符合工程实际，在结构设计中混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度。 在进行弹性模量、徐变等项试验时需先进行轴心抗压强度试验以定出试验所必须的参数。

2.3影响混凝土强度的因素  水泥强度  水胶比  骨料

 混凝土工艺  测试条件

 外加剂、掺和料（1）水泥强度

在配合比相同条件下，所用水泥强度愈高，水泥石的强度以及它与集料间的粘结强度也愈大，进而制成的混凝土强度也愈高。（2）水胶比

水灰比定则：当用同一种水泥（品种及强度相同）时，砼强度主要决定于水灰比W/C。水泥水化时所需的结合水，一般只占水泥质量的23％左右，但砼拌合物加水量约为水泥质量的40％～70％。（3）骨料

碎石表面粗糙，水泥石与其表面粘结强度较大；卵石表面光滑，粘结力小：在水泥强度和水灰比相同条件下，碎石砼强度往往高于卵石砼强度。

粗骨料级配良好，用量及砂率适当，能组成密集的骨架：不仅使水泥浆数量相对减小，而且骨料的骨架作用充分，砼强度有所提高。（4）混凝土工艺

 施工工艺：搅拌机类型、搅拌时间、振动方式  养护制度：温度、湿度  养护龄期

养护温度较低，早期强度较低；反之，温度较高，早期强度较高，但对后期强度有不利影响。潮湿的环境有利于水泥水化，促进强度增长，故混凝土需潮湿环境养护。蒸汽养护——

将混凝土放在温度低于100℃的常压蒸汽中进行养护。一般混凝土经过16～20h蒸汽养护，强度可达正常条件下养护28d强度的70％～80％。

蒸汽养护最适于掺活性混合材料的矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥制备的混凝土。（5）测试条件

 试验条件不同，会影响混砼强度的试验值。

 实践证明，即使砼原材料、配合比、工艺条件完全相同，但因试验条件不同，所得的强度试验结果差异很大。

2.4 提高混凝土强度的措施       1.采用强度等级高的水泥； 2.采用低水灰比；

3.采用有害杂质少、级配良好、颗粒适当的骨料和合理的砂率； 4.采用合理的机械搅拌、振捣工艺；

海洋工程混凝土耐久性 第3篇

关键词：工程建设 耐久性 混凝土

混凝土的耐久性是指长期保持外观完整性和建筑体强度的能力，混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用。也就是说，在一定的寿命周期内，无论环境条件如何变化，也不需要另外耗费资金对混凝土结构工程进行加固处理，能够正常使用并且外观可被接受，这种能力就是混凝土耐久性。

一直以来，混凝土都在建筑施工中扮演着非常重要的角色，被广泛使用并得到普遍认可。这种依赖性往往会给我们带来一种错觉，那就是混凝土本身是无比坚固的，寿命周期也是无止境的，是最好的建筑材料。然而，随着近些年因为混凝土耐性不足造成的建筑事故接连发生，人们似乎开始质疑这种“完美”的建筑材料。

很多时候，一个好的工程项目最后却变成“豆腐渣工程”，刚刚投入的混凝土结构物旋即受到破坏，是什么原因造成的呢？经过质检人员的实际考察和对相关数据的认真分析，发现好多时候都是由于混凝土的耐久性出现问题。因此，无论在建筑施工之前，施工中，还是在施工结束之后的验收中，都要充分考虑和审视混凝土的耐久性问题，不要等到工程项目投入使用后，才发现问题，再额外投入人力、物力和财力去搞建筑维修和后期维护，甚至等到事故发生时才想到这个问题。

对影响混凝土耐久性的因素进行分析，并提出相关的预防措施。下文主要结合实际施工中遇到的问题，提出具体的实践。

1 影响混凝土耐久性的主要因素分析

通过对实际数据的采集和调查分析，我们发现，很多因素都会造成混凝土耐久性不足，从而使结构物遭受破坏。这些因素主要包括：碱集料反映、钢筋锈蚀作用、冻融循环作用、盐类侵蚀作用、酸腐蚀作用、淡水溶蚀作用、磨耗和水冲磨等机械破坏作用等。在实际施工中，这些因素往往不是单独出现，而是其中两个或两个以上因素共同作用。因此，混凝土耐久性问题是一个综合性问题，需要我们对各种破坏因素详细了解并制定和采取相应的对策，才能防患于未然，才能减少和避免事故的发生。

2 怎样提高混凝土的耐久性

提高混凝土的耐久性主要从以下三个方面进行：

2.1 把握住降低混凝土的渗透性关

所谓混凝土的渗透性，就是气体、液体或离子在混凝土中以各种不同形式的存在和迁移，是气体、液体或离子通过混凝土的难易程度，是出现耐久性问题的症结点。实际施工中，要使用低渗透性混凝土，要做到以下几点：①外加剂的掺用。实际施工中，往往會因为要改善混凝土的工作性能而掺用减水剂、高效减水剂、缓凝剂等外加剂，需要注意的就是在掺用外加剂时，要对不同外加剂进行科学合理地匹配，比如，在钢筋混凝土中掺和外加剂应严格控制氯离子的引入，也要兼顾外加剂与水泥的相容性及外加剂的成分、掺量等，以免对钢筋防锈蚀不利。②矿物细掺料的科学掺用。矿物细掺料会产生不同的性能，主要是是因为它们的细度、活性、品质、掺量、种类等不同。③合理选用水灰比，这对混凝土的渗透性具有重要影响。④严把原材料质量检验关。原材料来源渠道必须正规和可靠，尽量选择信誉不错的大厂家，工地进货人员也必须货比三家，送检到相应资质的试验室进行粗骨料的坚固性、吸水率试验，进货时必须要检验材料出厂合格证和相关资质证明。吸水性越大的材料坚固性越差，要把吸水率作为必检项目进行检查，两者的关系是成反比的。

2.2 把握住混凝土的体积稳定性关

我们都知道，要保持混凝土体积的稳定性，需要控制混凝土的收缩，包括化学减缩、塑性收缩、温度收缩、干燥收缩、自收缩和碳化收缩等。对于普通混凝土而言，干燥收缩是最重要的；对于低水胶化的高强度混凝土和高性能混凝土，自收缩也不容忽视，甚至和干缩同等重要。所以，施工人员和检验人员要非常清楚这些收缩产生的机理以及他们的影响因素，能够采取相应措施。

2.3 加强施工管理

施工配合比要进行严格控制，搅拌必须均匀，振捣必须到位，要严格遵守养护制度，可以用表面养护剂来改善养护条件，提高保水性，加速表面硬化。混凝土构件的侵蚀病害都是从表面开始的，在混凝土终凝前做好原浆抹面压光，增强表面密实度，也可采用表面浸渍和表面涂覆的手段来降低混凝土表面渗透性。

现在，对混凝土结构耐久性的研究成果大多数是在材料方面取得的，主要包括混凝土的碳化、钢筋锈蚀、碱-骨料反应和冻融破坏等的研究，以及化学、物理、生化过程和环境侵蚀分析。通过对混凝土结构材料的研究我们来建立各种模型，为我们在混凝土结构耐久性设计和评估的研究打下基础。

总之，混凝土耐久性问题研究涉及方方面面，这就要求在实际工程建设中，各个部门要相互交流和沟通，共同解决这些问题。涉及配合比设计、材料、标准规范、环境及使用等多方面。

参考文献：

[1]王明飞.混凝土构筑物裂缝原因分析与处理[J].价值工程， 2012（34）.

[2]严应斌.透水性沥青混凝土面层在市政道路工程中的应用[J]. 价值工程，2012（33）.

海洋工程混凝土耐久性 第4篇

1 气候条件

温度变化引起的混凝土的膨胀和收缩通常在结构设计中考虑,然而,冰冻条件或冻融循环的年发生次数则需要重点考虑,因为冻融是导致桥梁混凝土劣化最普遍的原因之一。

混凝土是多孔隙的复合材料,外部的水分可以通过毛细作用进入这些孔隙。当温度降至冰点以下时,孔隙中的水冻结膨胀,其体积大约可增加9%,只有当91.7%的孔隙充满水时,水结成冰才产生内应力。孔隙体积膨胀,孔壁受压变形,冰融化后,就可能使孔壁产生拉应力,反复冻融,当作用于孔壁的拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时,即可产生微裂缝,持续冻融的结果使混凝土开裂,甚至崩裂。

混凝土的密实性不好,则其抗渗性能就差,可导致更多的水分进入混凝土内部,加快混凝土结构的冻融破坏。因而降低混凝土的水灰比,提高单位混凝土中水泥的用量对混凝土结构抗冻融破坏都是有利的。此外,应避免采用吸水率较高的集料,加强排水以免混凝土结构被水饱和,还可以采用引气剂,这也是提高混凝土抗冻性能的一项有效措施。

2 暴露条件

桥梁墩台常受到海水或污水的侵蚀,故桥梁混凝土的抗化学侵蚀的耐蚀性也是保证桥梁混凝土耐久性的重要因素之一。

混凝土本身含有氯离子或氯离子通过扩散作用进入混凝土内,使桥梁混凝土受到氯盐污染,氯离子半径小,穿透能力强,有很强的渗透扩散能力,渗入到钢筋表面会破坏钢筋钝化膜而引起锈蚀,锈蚀反应具有膨胀性,可导致混凝土开裂剥落。氯离子渗入引起钢筋锈蚀的破坏速度加快,当融入混凝土中的氯盐达到混凝土重量的0.1%～0.2%时,钢筋开始锈蚀,当氯盐含量超过1%后,钢筋的锈蚀面积将急速增加。同时,氯化物侵蚀所形成的锈蚀产物会导致混凝土的开裂或崩裂。这往往会成为桥梁寿命的决定因素。以下几个方面影响着氯化物锈蚀钢筋的速度:

1)水灰比。随着水灰比的增加,钢筋锈蚀的速度加快。

2)混凝土的pH值。随着pH值的增加,钢筋锈蚀的速度加快。

3)单位混凝土中的水泥用量。随着水泥用量的增加可提高混凝土的密实度和抗渗性能,可以减小氯离子的渗透速度,因而也降低了钢筋锈蚀速度。

4)保护层厚度。增加钢筋保护层厚度可使氯离子渗透至钢筋表面的时间增加,因而也就延缓了钢筋锈蚀的发生。

另外,使用化冰盐不仅会引起钢筋锈蚀还会对混凝土表面产生冷冲击,即在冰层融化的同时会吸收能量,导致冰层下面的混凝土温度急剧降低,引起混凝土表面起皮、点蚀和剥落。

桥梁还可能暴露于其他腐蚀性介质中,其中硫酸盐侵蚀较为常见,因为硫酸盐存在于海水及一些地区的土壤和地下水中。硫酸盐主要与水泥中的C-S-H凝胶、水化铝酸盐反应,形成膨胀的硫铝酸钙或二水石膏沉积膨胀而导致破坏。可以引入抗硫酸盐侵蚀的矾土水泥矿物和减少孔隙率或表面处理,封闭孔缝通道。

较高的电阻率是混凝土的一种优良性能,它在防止钢筋过早锈蚀方面,甚至比氯离子渗透率较低的性能方面更为突出。降低水灰比和增加水泥的用量可提高混凝土的电阻率,然而在水泥用量较多的混凝土中加入硅粉是提高混凝土电阻率的又一种有效的方法。

3 荷载条件

荷载条件包括交通车辆、风、地震等作用。车辆或流水中的悬浮物等可磨损混凝土表面,另外流动水的气泡冲击作用类同于磨损,也可导致混凝土失效。一般情况下,表面磨损不是桥面板的主要性能指标,但在允许使用防滑链或带钉轮胎的地方或水面有大量浮冰,则磨损可能较严重,耐磨性就是混凝土的一个重要参数。另外预应力混凝土梁桥,如果长期处于使用荷载大于设计荷载的条件下,则在受拉区可能出现混凝土被拉裂的现象。

4 温度应力裂缝

混凝土中水泥水化反应时要放出热量,导致构件中心与边缘出现温度差而产生应力,该应力大于混凝土当时的抗拉强度,混凝土就会开裂。混凝土构件尺寸越大,发生温度应力裂缝的可能性也越大。减小混凝土的水泥用量和降低混凝土初始温度,是防止温度应力裂缝的主要方法。

近年来,在混凝土材料方面水泥向更多早强矿物硅酸盐三钙(C3S)、粉磨细度增大发展,加水拌和后水化热加速,放热加剧、温度收缩及干燥收缩增大。粗骨料的最大粒径减小、级配单一,使拌合物需要的浆体量增加,以致水化热加剧。

温度变化的热胀冷缩也会导致温度应力的产生。由于各材料界面的温差变形系数不同,而使得钢筋与混凝土界面、砂石与水泥浆界面等产生不同的温差变形,导致混凝土产生裂缝。

5 碱骨料反应

碱骨料反应是指混凝土中的氢氧根离子与集料中的活性二氧化硅之间的反应,混凝土中碱离子主要是水泥引入的,当集料中含有二氧化硅时,在有水的条件下,碱离子与二氧化硅反应生成一种含碱金属的硅凝胶(具有强烈的吸水膨胀能力),其形成和成长常常造成混凝土内部的膨胀,这种膨胀所产生的内部应力,使混凝土内部形成微裂缝,甚至造成混凝土的严重开裂。

碱集料反应需要有三个条件:活性集料、混凝土碱的含量达到一定程度、有水或潮湿的环境。为了避免碱集料反应,混凝土应采用非活性集料,采用低碱水泥或控制混凝土中其他组分碱的引入,掺入混合料,如粉煤灰和硅粉,以降低混凝土中碱的含量。

碱集料反应会导致大型桥梁墩台或高速公路路面的开裂和破坏,并且这种破坏会继续下去,难以补救。

6 混凝土的碳化

混凝土是以水泥砂浆为基体,以骨料为加劲材料的复合材料,水泥砂浆体的主要成分C-H-S凝胶是一种结晶不完整的、蜂窝形的、错综复杂的网状结构,骨料与水泥砂浆间有微孔隙、微裂纹,因而混凝土材料有一定的渗透性。空气中的二氧化碳扩散到混凝土与水作用生成碳酸,碳酸与水泥水化过程中产生的氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙反应生成碳酸钙,在自由水的作用下碳酸钙沉淀在混凝土内部的孔穴中,即为混凝土碳化。

混凝土碳化的结果是使混凝土的pH值降低,如果碱损失发生在钢筋附近,当混凝土的pH值小于11.5时,就能引起钢筋表面惰性氧化铁薄膜的破坏,在空气中水和氧的作用下,还可以引起平行于钢筋的裂纹和混凝土的崩裂。碳化有初始期和传播期,在初始期二氧化碳渗透进入混凝土保护层,最终导致钢筋表面惰性薄膜的破坏,在传播期钢筋锈蚀导致混凝土保护层开裂或崩塌。

混凝土的碳化程度与水灰比有关,随水灰比的增加碳化速度加快。混凝土的碳化速度随养护时间的增加而减少。增加单位混凝土中水泥的用量,会提高混凝土的密实度和抗渗性,可以减小混凝土的碳化程度;增加保护层的厚度,使混凝土碳化到达钢筋表面的时间增加,也有利于提高混凝土结构抗碳化的能力。

7 结语

由于混凝土材料耐久性的不足,进而引起桥梁结构耐久性的不足。调查资料显示,很多桥梁并没有达到设计寿命就提前进入加固维修期,主要原因之一就是其混凝土耐久性不足。现今,我国公路基础设施建设投资力度巨大,如再不着手提高桥梁混凝土的耐久性,将来增加的维修加固以及重建费用将是十分巨大的。

参考文献

[1]陈肇元,朱金栓,吴佩刚.高强混凝土及其应用[M].北京:清华大学出版社,2003.

[2]朱清江.高强高性能混凝土研制及应用[M].北京:中国建材工业出版社,2002.

混凝土桥梁截面受力性能耐久性分析 第5篇

指出混凝土桥梁结构在服役后由于结构耐久性损伤,需要在结构整个寿命期内对其进行耐久性分析,重点研究了混凝土桥梁在整个寿命期内,考虑时间因素,由于耐久性损伤而导致的截面退化规律,为整个桥梁结构耐久性分析提供了分析条件和基础.

作 者：李福鼎 彭飞 曹茜 LI Fu-ding PENG Fei CAO Qian  作者单位：李福鼎,LI Fu-ding(同济大学桥梁工程系,上海,92)

彭飞,PENG Fei(同济大学地下建筑工程系,上海,200092)

浅析混凝土结构的耐久性 第6篇

关键词：混凝土 耐久性

0 引言

混凝土结构的设计寿命一般为40~50年，处于腐蚀环境中的混凝土远远达不到设计寿命要求，有的在15~20年就出现了钢筋锈蚀破坏，有的甚至不足五年就开始修复，为此的花费是惊人的。因此，提高混凝土结构耐久性的意义是重大的。

1 提高混凝土耐久性的技术措施

1.1 高性能混凝土 采用优质混凝土矿物掺和料和新型高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，低缺陷，高密实、高耐久的混凝土材料。高性能混凝土以较高的抗氯离子渗透性为特征，其优异的耐久性和性价比已得到认同。

1.2 提高混凝土保护层厚度 这是提高钢筋混凝土使用寿命的最为直接、简单而且经济有效的方法。但是保护层厚度并不能不受限制的任意增加，当保护层厚度过厚时，由于混凝土材料本身的脆性和收缩会导致混凝土保护层出现裂缝反而削弱其对钢筋的保护作用。

1.3 混凝土保护涂层 混凝土保护涂层具有阻绝腐蚀性介质与混凝土接触的特点，从而延长混凝土和钢筋混凝土的使用寿命。然而大部分涂层本身会在环境的作用下老化，逐渐丧失其功效，一般寿命在5～10年，只能作辅助措施。

1.4 涂层钢筋、耐腐蚀钢筋 采用耐腐蚀钢筋，如环氧涂层钢筋，对混入型和渗入型氯离子的防护都是很有效的。因为环氧涂层钢筋是在严格控制的钢厂流水线上涂覆的，通常可以保证涂层的高质量，涂层可以将钢筋与周围的混凝土隔开，即使氯离子和氧气等已经大量侵入混凝土，它还是可以起到保护钢筋，使钢筋免遭腐蚀的作用。

环氧涂层钢筋的主要不利方面是，环氧涂层使钢筋与混凝土的握裹力降低35％，使钢筋混凝土结构的整体力学性能有所降低；施工过程中对环氧涂层钢筋的保护要求极其严格，加大了施工难度；另外成本的明显增加也使其推广应用受到制约。

1.5 钢筋阻锈剂 钢筋阻锈剂通过影响钢筋和电介质之间的电化学反应，提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界浓度来稳定钢筋表面的氧化物保护膜，可以有效地阻止钢筋腐蚀发生，从而延长钢筋混凝土的使用寿命。因为阻锈剂的作用可以自发地在钢筋表面上形成，只要有致钝化的环境，即使钝化膜破坏也可以自行再生，自动维持，这不仅优于任何人为涂层，而且经济、简便。但由于其有效用量较大，作为辅助措施较为适宜

1.6 阴极保护 阴极保护的电化学原理就是：即使钢筋周围的混凝土有的已经碳化或含有大量氯离子，或者混凝土保护层薄而透水透气，或钢筋表面具有锈层，不让钢筋表面任何地方放出自由电子，使其电位等于或低于平衡电位，就可以使钢筋不再进行阳极反应，即钢筋锈蚀。

该方法是通过引入一个外加牺牲阳极或直流电源来抑制钢筋电化学腐蚀反应过程从而延长混凝土的使用寿命。但是，由于阴极保护系统的制造、安装和维护费用过于昂贵且稳定性不高，目前在钢筋混凝土结构中很少应用。

1.7 耐蚀剂 耐蚀剂是用矿渣、硬石膏、天然火山灰、活性激发组分等无机材料磨粉而成。其物理作用：耐蚀剂的比表面积，其微粉填充效应提高了水泥浆体与骨科之间的黏结强度，从而提高了混凝土的密实度。

化学作用：①耐蚀剂中的高活性微粉、活性二氧化硅不断与水化出来的CaOH2发生化学反应，生成更多的C-S-H凝胶，加快水泥水化速度，从而提高混凝土的强度。②火山灰的抗硫酸盐、抗侵蚀效果决定于二氧化硅的含量，二氧化硅含量高可以提高混凝土的耐久性，更重要的是在易被侵蚀的铝酸盐化合物上覆盖了一层C-S-H凝胶的保护膜。

2 改善混凝土耐久性的策略

改善混凝土结构耐久性需采取根本措施和补充措施。根本措施是从材质本身的性能出发，提高混凝土材料本身的耐久性能，即采用高性能混凝土；再找出起破坏作用的主次先后，对主因和导因对症施治，并根据具体情况采取除高性能混凝土以外的补充措施。二者的有机结合就是综合防腐措施。实践表明，采用高性能混凝土是在恶劣的环境下提高结构耐久性的基本措施，根据不同构件和部位，也可以提高钢筋保护层厚度（一般不小于50mm），某些部位还可复合采用保护涂层或阻锈剂等辅助措施，形成以高性能混凝土为基础的综合防护策略，有效提高混凝土结构的使用寿命。

因此，对混凝土结构的耐久性方案的设计遵循的基本方案是：首先，混凝土结构耐久性基本措施是采用高性能混凝土。同时，依据混凝土构件所处结构部位及使用环境条件，采用必要的补充防腐措施，如内掺钢筋阻锈剂、混凝土外保护涂层等。在保证施工质量和原材料品质的前提下，混凝土结构的耐久性将可以达到设计要求。

3 高性能混凝土的质量保证措施

高性能混凝土耐久性是一项系统工程。为保证系统性、完整性、规范性、科学性和可行性，需要一个完善的整体思路和框架。

3.1 预先质量控制与评估：在了解工程背景、使用环境以及混凝土材料在环境中的性能特点的基础上，通过对材料性能的试验研究，建立混凝土结构耐久性设计的数据和依据，并预测混凝土结构的实际使用性能。

3.2 耐久性方案设计：充分考虑各种可变因素对钢筋混凝土结构使用寿命的影响，如环境温度、混凝土内应力、裂缝等，以建立使用寿命预测系统，为耐久性方案的设计提供指导和依据。再以使用寿命预测系统为基础，制定有针对性的耐久性解决方案。

3.3 质量控制与评估：是指在方案的实施过程中如何控制各方面的质量以及如何对已完成部分的质量进行评估的过程。在质量控制与评估环节中，主要需要确立各种质量控制措施和实施标准，建立各种性能试验的评价体系，保证混凝土性能符合方案设计要求。

对于实际施工过程中，质量控制与评估将是重中之重。相对普通混凝土的质量控制而言，高性能混凝土施工质量控制主要涉及原材料质量、配合比、拌和、施工、保护层厚度、养护等方面，其重点和难点在于保护层厚度和养护等方面。

3.3.1 高性能混凝土保护层厚度的质量控制和保证措施 高性能混凝土保护层垫块采用变形多面体形式，高性能细石混凝土预制，垫块材料的强度及抗渗透性均不低于本体高性能混凝土的技术标准。

3.3.2 高性能混凝土的养护 混凝土表面容易产生由于阳光照射温度较高而温差过大的现象，同时由于风速较大也容易造成混凝土表面失水过快，混凝土表面收缩较大而导致混凝土开裂。因此，在实际施工过程中，混凝土浇注完毕后即覆盖塑料薄膜以保温保湿。对于箱梁等大型预制构件，由于预制场地的限制和施工进度要求，亦采用低温蒸养的方式。

对于现浇混凝土，混凝土成型抹面结硬后立即覆盖养生布，混凝土初凝后立即进行洒水养护，拆模前12小时拧松加固螺栓，让水从侧面自然流下养护，侧面拆模不小于48小时。

4 结语

影响结构混凝土耐久性的首要因素是氯离子的渗透速度。针对这一具体情况，并考虑实际情况，如原材料的可及性、工艺设备的可行性以及经济上的合理性等，采取以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性策略和方案，通过符合工程实际情况和技术水平的施工措施和质量保证措施，确保混凝土结构的质量符合耐久性的要求。

参考文献：

[1]朱获涛主编.混凝土结构耐久性与寿命预测.

土木工程中混凝土材料的耐久性分析 第7篇

一、干扰混凝土耐久性的要素

(一) 混凝土的质地

通常讲的混凝土是用碎石、砂子、水等按照一定比例搅拌而成的, 是土木建筑工程中应用极为广泛的原材料。砂、石等材料的质量好坏对后期混凝土的抗压强度和密度产生很大的影响。由此得出, 为了得到耐久性优良的混凝土, 必须使用高质量的原料。当前社会发展日新月异, 土木工程等建筑行业的发展更是一日千里, 在施工过程中却出现了质量把关问题, 如对原料要求较松, 只看重混凝土的抗压强度而忽略了密度等现象屡见不鲜。其后果十分严重, 这些将直接造成建筑墙体开裂, 威胁项目的安全性及可靠性。

(二) 混凝土的密实度

除了混凝土的原料是影响其耐久性的因素之一, 还有其他的因素便是其密实度, 是由其内部缺陷造成的。在建筑实施过程中易受到其他方面的干扰和侵害, 主要表现在以下方面:

第一, 混凝土的抗渗性。混凝土的抗渗性指的就是混凝土在液体等的压力作用下抵抗液体渗透的能力。在施工过程中, 当混凝土外部侵袭的液体, 主要指水, 流入到其内部时, 需要跨越混凝土这层障碍, 因此不易侵袭到其内部, 这表明该混凝土具备很强大的抗渗性。简而言之, 混凝土的耐久性与水等液体流进混凝土的多少及渗透的规模息息相关。因此, 混凝土的抗渗性与其耐久性成正比, 二者息息相关。如果混凝土受到水及其他液体的侵袭时, 在抗压强度不够、密度不高的情况下, 容易受到较为严重的侵蚀, 并会对其耐久性造成不良后果。

第二, 混凝土的冻融破坏。在严寒天气室外低温的状态下, 因含水的空气进入到混凝土而冰冻, 导致混凝土的体积急剧膨胀, 就会使其内部成分和结构遭到侵害, 称为冻融破坏。我们由此得知混凝土的抗冻能力的影响因素主要是其内部的气孔构造和气泡的数量, 与之成反比, 即, 抗冻性差时, 气孔大又多, 破坏程度越大。并且除此之外, 还有其他影响因素, 如饱满率、水泥和石灰的比率、混凝土的时长、集料的孔隙率以及含水率等因素。混凝土的耐久性遭到破坏是由一连串的效应造成的, 其作用流程如下:混凝土的抗压强度和密度均不高时, 水等其他液体极容易渗入到内部, 在低温条件下, 渗入的水就会冰冻起来, 然后导致体积膨胀并伴随巨大压强, 其内部结构遭到严重破坏。

第三, 混凝土的碳化。混凝土的碳化是一个逐步受到侵蚀和腐坏的过程。空气中的二氧化碳气体渗入到混凝土, 发生漫长而复杂的化学反应后生成Ca CO3和H2O, 结果造成混凝土的碱度发生了变化, 主要是碱度下降。混凝土碱度降低主要体现在其碱度的PH值由原来的11.5下降到后来的8.5~9.5之间。与此同时, 混凝土对钢筋原来强大的保护作用也因为氢离子的数量增多而慢慢弱化了。当对其护卫程度弱化之后, 在周围的水和空气影响下, 势必会逐渐直至彻底丧失对钢筋的保护。此时产生的后果便是钢筋逐渐氧化, 受到侵蚀的体积会越来越膨胀, 严重到产生墙体开裂的现象。这一后果的严重性以及威胁性不言而喻, 严重影响建筑项目的安全和可靠, 并扰乱施工进度。

二、在技术层面逐步提升耐久性的方法和手段

1、在混凝土中添加高效减水剂。高效减水剂能够改善水泥, 减少水资源的浪费, 加强其抗压强度并提升耐久性。

2、在混凝土中添加高效活性矿物掺料。活性矿物掺料能够减少水泥用量并改进新拌和硬化混凝土性能, 并增强水泥的密度和强度, 继而提升混凝土的耐久性。

3、混凝土需要不断地搅拌均匀, 按照正常流程进行。

4、严格把控水泥与石灰的比率及水泥使用量。水灰比过度及水泥使用量过量, 都会对混凝土的耐久性产生不良影响。

总结

为了增加建筑项目的使用年限, 节约人力物力等资源, 混凝土的耐久性必须要严肃对待, 引起高度重视。通过以上篇章中的影响因素分析后, 需要采取技术上的手段和方法来提高其耐久性。本文只是粗浅解说, 希望有更多的有志之士提出见解, 共同关注混凝土的耐久性。

摘要：我国经济发展的突飞猛进、日新月异, 随着而来的是建筑等土木工程行业的迅速发展。建筑行业中需要大量的混凝土, 伴随着对工程项目安全性的考虑, 对混凝土材料的耐久性的要求也越来越严苛。然而影响其耐久性的因素是多方面的, 这便是作者即将在本文中探讨的问题之一, 于此同时也相应地在技术层面上提出了增强其耐久性的方法和手段, 以此来供建筑行业参考。

关键词：土木工程,混凝土,耐久性

参考文献

[1]王鹏.浅谈土木工程中混凝土材料的耐久性[J].科技与企业, 2013 (06)

[2]吴丽琴.新型混凝土材料在土木工程领域中的应用[J].广东科技, 2014 (04)

[3]耿振刚.关于土木工程混凝土施工技术的研究[J].江西建材, 2015 (01)

海洋工程混凝土耐久性 第8篇

对混凝土结构的耐久性能的控制和提升, 可以从结构全寿命周期的各个阶段入手。例如, 结构设计时, 现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》 (GB/T 50476—2008) 、铁道部颁布的《铁路混凝土结构耐久性设计规范》 (TB 10005—2010) 和在编的交通部规程《公路工程混凝土结构耐久性设计细则》[2]均对处于海洋环境下混凝土结构的耐久性设计提出了明确要求。由于相关研究起步较晚以及重视度不够等原因, 针对已建成和处于使用阶段混凝土结构耐久性能检测的相关规范不全, 检测工作开展不够。目前对混凝土结构耐久性的检测, 往往是采用和结构相同的配合比, 针对在实验室成型混凝土试件, 开展室内检测试验。由于室内试验条件、环境、外荷载与工程实际的差异以及尺寸效应、边界效应等原因, 室内试验结果通常与实体结构取芯检测结果相差甚远。对实体混凝土结构开展耐久性能的专项检测, 不仅能够真实、全面地了解结构状况, 为使用寿命预测提供重要参数, 也能为管养措施和维修加固方案的制定提供参考和依据[3,4]。本文首先梳理了海洋环境下混凝土结构的耐久性指标, 并对各指标的检测技术进行了比对分析。此外, 着重介绍了可应用于现场的无损检测技术, 并对今后的研究发展提出了建议。

1 混凝土结构耐久性常规检测指标和技术

海洋环境下的混凝土结构耐久性能检测, 除混凝土强度、裂缝状况、保护层厚度、钢筋锈蚀状况等常规指标外, 还包括混凝土氯离子含量以及混凝土抗渗性能等专项指标。混凝土强度、裂缝是常规检测内容, 目前已能实现现场无损检测, 而部分专项指标的现场检测, 有些为取芯有损检测, 有些为取粉微损检测, 较少能够做到无损[5]。对于实体混凝土结构而言, 无损检测技术能够最大限度地减少检测工作对结构产生的扰动, 提高检测效率, 也能够避免因有损检测可能侵入的外界腐蚀介质, 适宜长期使用, 其检测数据也能够为研究结构长期性能的变化规律提供重要依据[6]。

国内外混凝土耐久性能常规检测指标及其技术的适用范围和优缺点见表1, 表中各指标的检测技术已较为成熟, 检测时可根据需要选取相应的方法。

2 RCT法检测混凝土氯离子含量

混凝土结构氯离子含量的检测可选用RCT法 (离子选择电极法) 、硝酸银滴定法以及佛尔哈德法, 详见表2。现场检测时, 宜选用对结构扰动较小的RCT法。

RCT法是根据不含任何杂质的氯离子溶液在电极作用下产生的电位差与液相中的氯离子浓度成正比的关系, 来推定混凝土中氯离子含量的一种现场检测技术。检测前, 应先测量测点处混凝土碳化深度以界定混凝土碳化区域, 将沿未碳化区刮取的适量混凝土粉末与特定的萃取液混合, 仅提取混凝土灰粉中的氯离子, 测定萃取后溶液的电压值, 对比已知氯离子浓度的纯溶液所产生的电位差画出电位差 (电压) 标准曲线即可找出其对应的氯离子含量百分比[7]。该方法操作简单、设备小巧、检测时间短, 可以快速测定混凝土中氯离子含量, 无需使用除RCT仪器外的其他设备, 并且能够满足现场测试精度的要求, 结果明确、清晰。但由于需要检测溶液的电位差, 故RCT仪器电极的校准至关重要, 它直接关系到标准电位曲线的准确性和电极对溶液反应的敏感度, 因此要求较高。

RCT法作为一种微损的检测方法, 在我国已经应用于部分工程之中, 如采用RCT法检测嘉兴港某码头的混凝土墙不同高度处的氯离子质量分数, 用以研究海水干湿交替区的混凝土中氯离子分布随高程的变化规律等[8]。

3 混凝土抗渗性能检测

对混凝土结构抗渗性能的评价多采用实体结构取样、室内试验的有损检测方法, 而现场检测尚无相应的参考规范。混凝土抗渗性能的指标和技术可以划分为3类:抗水渗透法、离子渗透性法以及气体渗透法, 见表3。由于抗水渗透法采取室内成型试件, 且对高强混凝土不适用, 在应用中受到限制, 故不能作为现场无损检测的手段。而离子渗透性法及气体渗透法目前已有一定的研究成果, 其现场无损、微损检测技术已应用于部分工程之中。

注:表中检测类别1为现场检测;2为取样后室内试验。

3.1 抗水渗透法

混凝土结构抗水渗透性能的检测方法包括抗渗标号法 (逐级加压法) 及渗水高度法, 以抗渗标号法为主。该方法采取实验室成型试样或在混凝土结构上钻取较多芯样, 而后进行室内试验, 故该方法对结构扰动较大, 且不适用于高强混凝土, 其应用范围受到限制。

3.2 离子渗透法

Permit法作为现今唯一一种可以现场测定混凝土抗氯离子渗透性能的方法, 因其设备便携、时间短、易于操作及数据自动采集等优点, 被较多使用。

Permit离子迁移仪由2个互相隔离的同心溶液室构成, 内室电极为阴极, 材质为不锈钢, 外室电极为阳极, 材质为普通低碳钢, 仪器结构示意图见图1、图2[9,10]。测试时, 测试器可用螺栓或夹钳固定于被测试区域, 通过在内、外室间施加电压, 离子可由内室迁移至外室[11]。外室中设有用于测定电导的探头, 测试时间间隔通常在1~15 min范围内选择。使用溶液电导率与氯离子浓度的关系可换算出外室溶液的氯离子浓度。当试验达到稳态阶段, 基于稳态电迁移理论, 测定单位时间氯离子的迁移量, 应用NernstPlanck方程即可计算出氯离子迁移系数。

该方法能够反映表层混凝土抗氯离子渗透性能, 检测时要求测区内构件表面平整, 试验前需要用去离子水浸泡待测构件表面24 h以上以达到表面饱水, 然后在表面钻孔, 并用直径为6 mm螺栓固定测试器固定。该方法也存在着一些不足, 如仅对表层15 mm深度范围内混凝土的测试精度较高, 而对构件内部离子影响较小, 难以检测;对稳态阶段的界定存在主观性差异, 所得电导变化率不同, 导致测得的氯离子迁移系数也有所差异;混凝土表面饱水程度越低, 到达稳态迁移时间越长, 试验所需时间也越长。

3.3 气体渗透系数法

在众多混凝土气体渗透性能测试方法中, 气压差值法由于试验步骤简化、结果准确度较高而被国内外较多学者采用。法国研发出应用于实体混凝土结构的基于气压差值法的气体渗透系数检测技术, 已在核电站乏燃料水池的混凝土层和混凝土桥梁结构中进行应用。

使用该技术检测前, 在混凝土构件内预埋或钻孔埋设探针, 探针对构件性能无影响且可长期、重复使用。检测时, 首先向探头内注入惰性气体 (如氩气) , 气体通过由特殊多孔不锈钢制成的探针渗透入混凝土构件内部;当压力稳定后关闭进气阀, 随着气体在构件内的扩散气压开始下降, 选取一个与进气压相比足够小的气压降, 测量该气压降形成的时间[12]。基于达西法则, 即可求出混凝土的气体渗透系数, 实现对混凝土结构气体渗透性能的现场、长期且无损检测, 检测装置见图2。

由于混凝土的气体渗透系数受其自身的水饱和度影响较大, 且工程现场很难测出混凝土自身的水饱和度。因而现场检测前, 需要在实验室内对不同水饱和度的混凝土气体渗透系数进行标定。这样现场检测结果不仅可以获得混凝土的气体渗透系数, 还能够获得其水饱和度。这些数据对研究混凝土的性能劣化规律, 开展使用寿命预测而言, 十分重要。

与其他混凝土渗透性能测量方法相比, 基于气压差值法的气体渗透系数检测技术具有以下优点: (1) 对结构性能扰动极低, 为现场、无损检测; (2) 检测步骤简单, 操作性强, 结果直观; (3) 以惰性气体为介质, 不改变混凝土的微观结构和组成。

4 结语

海洋环境下的混凝土结构耐久性的现场无损或微损检测技术的研究与推广应用对工程项目建设、运营全周期的管理和养护具有重要意义, 基于研究现状, 今后可以从以下几个方面开展深入研究:

(1) 针对Permit法以及基于气压差值法的混凝土气体渗透性系数检测尚无参考规范的情况, 研究以上指标与现有评价指标的关系, 从而实现将无损检测技术指标纳入混凝土结构管理养护标准中;

(2) 通过优化计算方法与方式, 进一步提升耐久性指标检测结果在混凝土结构长期性能劣化规律以及剩余使用寿命预测方面的应用;

(3) 对处于潮差区混凝土结构或构件, 其性能劣化情况尤为严重, 此时Permit法因不能反映结构内部状况而不再适用, 因此, 研究氯离子扩散系数与气体渗透系数的相关性也是有待解决的重要问题;

(4) 目前, 我国对于桥梁结构耐久性能状况检测与评估的相关规范中, 主要通过对各主要构件的性能检测, 进而评估各构件和桥梁结构整体状况等级;但最新研究表明, 桥梁耐久性能的检测与评估仅停留在构件层次仍不够, 可采用更为全面、科学的结构状态分析方法, 如模态分析法等与现场检测相结合, 从而提高桥梁结构耐久性能的检测水平。

摘要：由于混凝土耐久性室内试验无法真实、全面地反映实体结构的性能状况, 开展混凝土结构耐久性的现场无损检测, 对提升结果的真实性、可靠性具有重要意义。文章通过大量调研, 梳理了国内外较为常用的耐久性专项指标, 并对指标的检测技术进行了整理归纳, 比对了各技术的适用范围和优缺点;针对氯离子含量及抗渗透性能这类海洋环境下混凝土结构耐久性能的重要指标, 介绍了适宜现场使用的无损检测技术及设备, 以期为混凝土结构耐久性检测提供参考。

关键词：混凝土耐久性,海洋环境,无损检测

参考文献

[1]杨玉淮, 王砚海, 闻宝联.前车之鉴—大规模城市基础设施建设热潮中的思考[J].天津建设科技, 2006, 16 (5) :30-32.

[2]韩依璇, 张建东.混凝土结构耐久性研究、设计和相关规范的探讨[C]∥2012年全国桥梁学术会议.北京.人民交通出版社2012, 168-176.

[3]韩依璇, 张宇峰.美国桥梁长期性能研究计划进展及其思考[J].现代交通技术, 2014, 11 (3) :30-32.

[4]Hamid Ghasemi.FHWA Long-term Bridge Performance Program[C]∥Fourth US-Taiwan Bridge Engineering Workshop, 2008.

[5]郝挺宇, 惠云玲, 梅名虎, 等.结构混凝土耐久性无损检测技术[C]∥第五届混凝土结构耐久性科技论坛, 2006:49-54.

[6]Main Line Project Result:a Summary[ERIOL].[2014-09-05]http://www.mainline-project.eu/.

[7]李佩珍, 谢慧才RCT-快速氯离子检测方法及其应用[J].混凝土, 2000 (12) :46-48.

[8]张奕, 姚昌建, 金伟.干湿交替区域混凝土中氯离子分布随高程的变化规律[J].浙江大学 (工学版) , 2009, 43 (2) :360-365.

[9]Basheer P A M, Andrews R J, Robinson D J, et al.‘PERMIT’ion migration test for measuring the chloride ion transport of concrete on site[J].NDT&E Internationa, 2005, (38) :219-229.

[10]董素芬, 黄智德.混凝土抗氯离子渗透性快速测试方法的现状及展望[J].混凝土, 2010 (6) :131-133.

[11]吴立朋, 阎培渝.混凝土保护层抗氯离子渗透性现场测试方法影响因素研究[J].混凝土, 2010 (11) :3-9.

海洋工程混凝土耐久性 第9篇

混凝土作为建筑企业在施工过程中的一种常用建筑材料, 因具有耐压、耐水、耐火、可塑性等特性, 而被广泛运用, 也被人们所认可。人们在生产、生活中对混凝土的依赖性也越来越强, 甚至情有独尊。普遍认为混凝土是坚固无比的, 不可能自然损坏和失效的, 强度越高越结实。但是, 近年来, 在工程建设中, 因混凝土耐久性不足而产生的严重后果, 已让人们对自己心目中的“最好”建筑材料产生疑问。好端端的工程建筑, 是什么原因让它变得不再神圣, 变得千疮百孔, 危机四起。甚至刚刚投入使用的混凝土结构物, 却遭遇破坏。经分析, 这就是混凝土的耐久性问题。由于混凝土的耐久性失效给世界各国造成不同程度的经济损失, 一些国家每年不得不拿出大量资金去搞建筑维修, 因而带上沉重的经济负担和精神枷锁。因此, 在工程建设中不得不重新审视混凝土的耐久性问题。下面, 就结合工程建设中遇到的影响混凝土耐久性因素进行分析, 并初步制定预防措施以供参考交流。

1 影响混凝土耐久性的主要因素分析

经调查分析, 由于混凝土耐久性不足导致结构物遭到破坏的主要因素有:碱集料反映、钢筋锈蚀作用、冻融循环作用、盐类侵蚀作用、酸腐蚀作用、淡水溶蚀作用、磨耗和水冲磨等机械破坏作用等。在工程实践中分析发现, 常常是两个或两个以上的破坏因素共同作用造成的, 而非单一因素造成的。由此, 可以分析得出, 混凝土耐久性问题是一个综合性问题, 我们在日常施工中, 只有对可能发生的各种潜在破坏因素采取综合预防措施, 才能减少或避免灾害的发生。

2 怎样提高混凝土的耐久性

从工程实践和分析结果看, 重点把好以下“三关”: (1) 严把原材料质量检验关。工地材料员必须从正规厂家进材料, 货比三家, 进场必须检验材料出厂合格证等。同时, 送检到具有相应资质的试验室进行粗骨料的坚固性、吸水率试验。特别要把吸水率作为必检项目进行检查。因为, 一般来说, 吸水性越大, 坚固性越差。 (2) 把握住降低混凝土的渗透性关。大家都知道, 混凝土的渗透性是指气体、液体或离子通过混凝土的难易程度。气体、液体或离子在混凝土中以各种不同形式的存在和迁移, 是出现耐久性问题的症结所在。因此, 在施工中必须生产低渗透性混凝土。在生产过程中, 要注意以下几点: (1) 合理选用水灰比, 因为, 合理选用水灰比对混凝土的渗透性有重要影响。 (2) 矿物细掺料的掺用。因为, 矿物细掺料的种类、掺量、品质、活性、细度等不同, 对混凝土性能的影响程度不同, 必须科学掺用。 (3) 外加剂的掺用。由于掺用减水剂、高效减水剂、缓凝剂可以有效地改善混凝土的工作性, 从而有利于混凝土的均匀性和密实性, 减少质量缺陷, 提高混凝土抗渗性。但是, 在掺用外加剂时, 应注意不同外加剂之间的匹配、外加剂与水泥的相容性及外加剂的成分、掺量等。比如, 在钢筋混凝土中掺和外加剂应严格控制氯离子的引入, 以免对钢筋防锈蚀不利。

第三, 把握住混凝土的体积稳定性关。搞过施工的同志都知道, 要保持混凝土的体积稳定性, 主要是控制混凝土的收缩, 包括化学减缩、塑性收缩、温度收缩、干燥收缩、自收缩和碳化收缩等。对于普通混凝土干燥收缩是最重要的。对于低水胶化的高强度混凝土和高性能混凝土, 自收缩也不容忽视, 甚至和干缩同等重要。了解和掌握不同收缩的产生机理及影响因素, 采取相应措施, 如:加强养护、尽量避免使用高细度水泥和矿渣、考虑掺用收缩抑制剂和膨胀剂等, 才能有效地防止和减少混凝土的开裂。同时, 要重视粗骨料对混凝土收缩的影响, 使用具有良好粒形, 级配和低空隙率的优质粗骨料。

海洋工程混凝土耐久性 第10篇

关键词：建筑工程,混凝土结构工程,施工

1 干扰持久性的要素

1.1 碳化因素

材料中的关键成分是钙, 它会和大气力的水和氧化物等反应, 进而得到氧化钙, 此时就会导致它的碱度变弱, 从而破坏与混凝土密切相连的钢筋表面的钝化膜, 此时会干扰到稳定性。不过, 上述的影响并非是短时间之中就可以看到的, 它是从表层不断的渗入的。这时候钢筋基本是一种活化的模式, 而且大气之中的一些物质也会对其产生干扰, 所以最终导致钢筋生锈, 不具有良好的稳定性特点。

1.2 冻融因素

缝隙是最容易出现的一类问题, 它的关键成因是水融化。在湿润的气候之中, 构造会产生缝隙, 有时候还会导致掉皮之类的现象, 如果太厉害的话就会干扰到它的稳定性, 进而导致它的持久性变弱。

1.3 自身变动

在一般的状态之中, 材料会由于大的环境和天气等等的变动而发生力聚集或是收缩之类的问题, 假如控制在一定的范围之中的话, 就不会产生非常多的负面效益。但是在变形力大于它可以承担的力的时候, 就会存在缝隙。所以要将力掌控在合理的区间之中, 切实的提升它的持久性。除此之外, 材料自身的以及温度差值等导致的收缩问题, 也容易干扰到品质, 导致缝隙出现。

1.4 有害离子性物质的渗透

当开展建设工作的时候, 会由于成本以及物料的配比和建设工艺等的一些要素的干扰, 导致结构中的孔隙大小不一样, 如果孔隙非常高的话, 它应对外在物质的水平就相应的要弱一些。

1.5 别的要素

钢筋生锈会导致材料受到影响。建设技术以及养护品质也会干扰到材料的整体品质。除此之外, 碱骨料反应也是一大不利因素。

2 怎样在建设时期提升持久性

通过分析如上的干扰持续性的要素我们得知, 和现场建设活动有紧密关联的要素是材料自身的品质和建设活动使用的方法等。所以为了提升品质, 就要关注如下的一些要素。

2.1 确保材料的配比精准

混凝土的材料配比合理与准确性, 是其自身质量影响的主要内在因素。比如掺入硅粉的含量最好控制在5%以上;磨细粉的要尽量的高, 颗粒要呈现出级配的水平, 也就是要达到粗中有细的效果;减水剂要使用高效的;水灰的比例适当降低, 使一部分水泥或超细矿粉没有完全水化, 可以有效降低自缩现象的发生;适当选用微膨胀水泥, 或者是在水泥中掺入膨胀剂等等。

2.2 做好建设时期的品质管控活动

一般来说, 建设组织会把活动的注意力都放到钢筋的总数和结构等内容之中, 但是却忘记了一些细小的要素。像是墙体处的竖直的钢筋在浇筑之后会发生位移问题, 但是施工方很多时候只是关注柱子的方位, 忽略了保护层, 此时就使得品质较差, 进而易于出现缝隙问题, 导致生锈等现象发生。所以, 在开展管控工作的时候, 应该加强对设计执行力的控制, 切实的结合设计内容来设置钢筋, 强化管控, 在场地之中积极的开展预置活动, 将其方位和品质的不同当成是活动的关键注意点。一般来说, 对于钢筋保护层的检查划分为两大步骤:第一, 是检查主钢筋保护层的厚度是否符合标准;第二, 是检查特殊质料如超常规直径的箍筋是否按设计执行操作。

2.3 垫块的设置不容忽视

垫块设置是工程施工中一个相对较小较细节的环节, 因此很多施工单位将这些小事交由承包劳务的工程队进行操作。因为辅料重视程度轻、影响面小, 质量控制问题也受到了牵制与影响, 甚至一些劳务输出的工程队为降低成本, 直接使用质量较差的塑料材质的垫块进行施工。塑料垫块因其承重力、耐磨力等都具有局限性, 在实际使用中会因为钢筋与模板之间的挤压或摩擦, 而产生变形甚至是起不到垫块作用, 严重影响工程整体质量。垫块的不合格直接体现在工程表面的就是当混凝土成型后, 其表面有易见的钢筋纹路存在。因此在实际施工过程中, 施工单位应该加强对细节化操作的管理, 关注物料采购, 选择质量较好的细节材料应入, 并严格按照方案要求进行安装和填埋, 以保证工程质量。

2.4 注意浇筑也讲究时机

别看浇筑似乎是件容易的事, 但其中学问巨大。不同时间段进行的浇筑, 可能只相差几秒钟, 工程完工后的效果却有着天壤之别。浇筑时机的把握对于板构件表面出现裂缝的情况控制最为显著, 最好选择在低温、阴天的时候进行浇筑。因高温天气易发生混凝土内部尚未凝固、而表面却已经失水变形的问题, 还需增加工序进行相应的修复, 如此建筑物的整体性能还是会受到一定程度的影响。

2.5 做好维护活动

现在许多的施工方处于经济性要素的干扰, 将项目的建设时间缩减, 或是提升建设的速率, 就是由于这个现象的存在, 很多组织都不关注养护活动。没有将其列入建设规划里面, 正是因为这样才容易导致项目不具有规范化特征。要积极的开展养护活动, 将该项活动放到总的规划之中, 而且要切实的结合进度开展, 以此来确保品质优秀。

2.6 加强对钢筋受腐的保护

导致其持续性变弱的一大重要的要素就是受腐。通常因为钢筋在混凝土的中间位置, 腐蚀现象时不能够用肉眼来察觉的。所以, 要想确保其不被腐蚀, 最优秀的就是做好建设工艺的管控活动, 强化施工现场钢筋材料堆放的安全性和保养性, 防止受雨或化学物质侵害;一旦发现有违反规范的遭侵蚀钢筋, 应立即停止使用并分类处理。为节约成本减少浪费, 从钢筋采购入场的时候起, 就应该加强对施工材料的保护与管理工作, 从而保障施工过程中钢筋的完好性, 强化工程质量。

3 结束语

持续性在建设品质的维护方面有着非常关键的作用, 要高度的关注。总体上讲, 施工方要积极的开展管控活动, 分析材料自身的配比, 分析建设工艺和活动步骤等等, 切实的结合规定开展设计。提升其密实性, 降低有害物质的干扰, 是确保材料的使用时间长久的关键方法。品质是建设项目的根基, 其关乎到使用人的生命。要认真的开展好品质的管控活动, 才可以打造出优秀的, 使用时间长久的建筑。我们坚信我们国家的建筑活动一定可以不断的朝着更加积极合理的层次发展, 进而带动总的经济取得显著的成就。

参考文献

[1]张风文, 王福军.现浇顶板混凝土后浇带模板独立支设技术及应用[J].河北工程技术高等专科学校学报, 2012 (3) .[1]张风文, 王福军.现浇顶板混凝土后浇带模板独立支设技术及应用[J].河北工程技术高等专科学校学报, 2012 (3) .

[2]李涛, 李淼.滑升模板施工技术的应用与发展[J].石家庄职业技术学院学报, 2006 (4) .[2]李涛, 李淼.滑升模板施工技术的应用与发展[J].石家庄职业技术学院学报, 2006 (4) .

论混凝土结构耐久性研究 第11篇

【关键词】混凝土结构；耐久性；现状；措施

On the durability of concrete structures

Yuan Xia-wei1,Xie Lin-jun2

(1.Shaoxing University School of Civil Engineering Shaoxing Zhejiang 312000；

2.Shaoxing Sheng Yuan Environmental Construction Co., Ltd. Shaoxing Zhejiang 312000)

【Abstract】Factors elaborated concrete durability research study describes the status of the durability of concrete. From the strict control of water-cement ratio, to ensure the amount of cement mixed with additives, slag or fly ash, etc., proposed measures to improve the durability of concrete structures. Pointed out the research trends durability of concrete structures.

【Key words】Concrete structures;Durability;Status;Measures

1. 引言

（1）混凝土结构耐久性是指钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结构在规定的服务寿命期里，抵抗环境中各种因素作用并能继续维持正常使用的强度与服务性。

（2）在工程建设中，人们更多的追求的是混凝土的强度，耐久性的保证常常得不到足够的重视。因为，人们普遍认为只要保证了混凝土结构体的强度也就保证了混凝土的质量，而事实上，强度并不代表混凝土的质量。混凝土是一种用简单技术制作的非均质的复杂多相复合材料，而混凝土结构体所处的环境条件又相当复杂，所以强度的安全性并不能保证混凝土结构体的承载安全，而一旦丧失耐久性，就会危及整个结构的安全。因此，我们认为研究混凝土结构耐久性，对如何提高建筑的耐久性、准确预测结构的使用寿命有着十分重要的实际意义。

2. 混凝土结构耐久性的影响因素

2.1 内部因素。混凝土材料的自身特性、混凝土结构的设计与施工质量是决定其耐久性的内因。如混凝土的强度等级；渗透性；保护层厚度；水泥品种、强度等级；外加剂用量等等。混凝土的材料组成直接影响混凝土结构的耐久性；混凝土的外表缺陷会造成水分和侵蚀性物质渗入，与混凝土发生物理化学作用，从而影响其耐久性。

2.2 外部因素。

2.2.1 混凝土的碳化。混凝土的碳化是指混凝土中的氢氧化钙与渗透进混凝土中的二氧化碳和其它酸性气体发生化学反应的过程。碳化的实质是混凝土的中性化，碱性降低，钢筋的钝化膜破坏，在水分和其它有害介质侵入的情况下，钢筋就会发生锈蚀。

2.2.2 氯离子的侵蚀。这是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝土造成的。海水是氯离子的主要来源，氯离子对混凝土的侵蚀属于化学侵蚀，对结构的危害是多方面的，但最终表现为钢筋的锈蚀。

2.2.3 碱——骨料反应。碱——骨料反应一般指水泥中的碱和骨料中的活性硅发生反应，生成碱-硅酸盐凝胶，并吸水产生膨胀压力，造成混凝土开裂，且很难加以控制。碱-骨料反应一旦开始，一般不到两年就会使结构出现开裂。

2.2.4 冻融循环破坏。冻融循环破坏是指渗入混凝土中的水在低温下结冰膨胀，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。

2.2.5 钢筋腐蚀。钢筋腐蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性和使用寿命的重要因素。钢筋腐蚀伴有体积膨胀，使混凝土出现沿钢筋的纵向裂缝，造成钢筋与混凝土之间的粘结力破坏，钢筋的有效截面积减少，结构构件的承载力降低，变形和裂缝增大等一系列不良后果，并随时间的推移，腐蚀会逐渐恶化，最终可能导致结构的完全破坏。混凝土结构开裂后，腐蚀速度将大大加快，耐久性将进一步恶化［2］。

3. 混凝土结构耐久性的研究现状

3.1 钢筋锈蚀研究。混凝土中钢筋的锈蚀是一个电化学过程。国外这方面研究得比较早，且许多成果已被国内所引用。国内主要是在国外成果的基础上，进行修正和补充研究。因此，国内的成果基本反映了当今世界的研究现状［2］。

3.2 冻融破坏研究。对于混凝土冻融破坏的研究，现已形成较为完整的基础理论。Powers等人从混凝土的亚微观入手，分析孔隙水对孔壁的作用，提出了静水压假说和渗透压假说，前苏联学者从力学概念出发，提出了现象学观点。清华大学土木系基于静水压假说，利用损伤力学的方法，给出了预测混凝土抗冻耐久性的疲劳损伤模型。这一模型考虑了亚微观层次上冻融的破坏机理，并将这种破坏作用反映在混凝土的宏观力学行为上，较好地联系了亚微观和宏观两个层次，并得到了满意的计算结果［1］。

3.3 结构耐久性研究。对于钢筋混凝土结构的耐久性，国外研究得较少，国内也刚刚开始。研究结构耐久性的主要目的在于解决新建结构的耐久性设计和已建结构的耐久性评估问题；同时，对于不同耐久性等级的混凝土结构，给出不同的构造措施，在保证结构可靠、耐久的前提下，使工程造价最低。

3.4 结构构件寿命预测。目前对结构构件的寿命预测研究较多，常见的理论有碳化寿命理论、开裂寿命理论、承载力寿命理论和经济寿命理论。日本工学博士林永繁研究了由氯离子引起的钢筋锈蚀，并以钢筋表面混凝土出现裂缝作为失效准则。通过试验，得到混凝土纵向开裂的钢筋锈蚀量为Q和钢筋锈蚀速度q，并以两者的比值作为构件的寿命。清华大学赵宏延、王娴明采用抗力下降达到承载力极限和钢筋锈蚀混凝土胀裂两个准则预测混凝土结构构件的寿命，并以两者的较小值作为构件的寿命。清华大学肖从真、刘西拉以混凝土构件纵向开裂(截面损失率达5%)作为寿命的终点，引入数论模拟方法，结合方差缩减技术对构件进行了寿命预测［1］。

4. 提高混凝土结构耐久性的措施

4.1 适当加大混凝土保护层厚度。混凝土保护层为钢筋提供了一道坚实的屏障，其厚度对构件的耐久性影响极大。因此设计合理的混凝土保护层厚度对保证耐久性至关重要。混凝土保护层厚度的设计应考虑结构的类型、所处环境及有无饰面等。理论上保护层越厚，混凝土结构耐久性越好。但是，保护层取值太厚，一来不经济，二来过厚的保护层因在硬化过程中的收缩应力和温度应力得不到钢筋的足够控制而易产生裂缝。且其一旦开裂，则裂缝宽度更大，使其内部钢筋暴露表面更大，从而降低混凝土结构的耐久性。保护层太薄，不能对其内部钢筋形成足够的保护作用，从而使得构件耐久性不足，所以要根据实际情况来合理的选择混凝土保护层厚度［3］。

4.2 严格控制水灰比，保证水泥用量。严格控制水灰比，在满足坍落度的情况下，尽可能地降低水灰比，减少硬化后多余水形成的孔隙，从而有效地提高密实性、抗渗性进而提高混凝土的耐久性。从理论上讲，可通过降低水灰比，从而提高混凝土的耐久性，同时也提高了混凝土的强度，但这样做带来的问题是：一方面，不经济；另一方面，引起高水化热而导致温度裂缝，从而影响提高耐久性的效果［3］。实际上，配制高强混凝土时，采用低水灰比、高早强水泥时，温度收缩裂缝上升为主要问题，从而大大降低了混凝土的耐久性，阻碍了高强混凝土的发展。因此，片面地采用降低水灰比的办法来提高密实性及耐久性的方法是不可取的。

4.3 掺矿渣或粉煤灰。掺合料具有良好的细度和活性，其细微的颗粒可以填充混凝土中有害的大孔，其二次水化产物也可进一步填充这些有害的缺陷，可降低混凝土的孔隙率，改善孔结构。掺入矿渣水泥而生产的混凝土，还具有良好的抗碳化性能、抗有机溶液渗透、抗冻融循环和抗盐剥蚀的能力。掺粉煤灰水泥生产的混凝土，干缩性小、抗裂性好，所以混凝土拌合物具有良好的和易性，硬化后具有良好的耐久性。在工程中，还可以采用双掺，掺外加剂和粉煤灰的措施。在双掺的混凝土中，掺入减水剂可以改善混凝土的和易性，改善孔结构，提高抗渗性，掺粉煤灰后，改善了混凝土拌合物的和易性，起到减水作用，使水胶比更小，改善孔结构，减小孔隙率，使结构得到细化。

4.4 选用质量优良、粗细程度和级配良好的砂石材料。选用质量优良的砂石材料，粗细适宜、级配良好的细集料和粗集料，可以尽可能提高混凝土的密实性，减少集料总表面积和集料间孔隙率，减小水泥浆的用量，从而节约成本，提高混凝土结构的耐久性。

4.5 加强施工质量管理，提高施工技术水平。工程质量的优劣直接影响了混凝土结构的耐久性。应该加强施工质量管理水平，努力提高施工技术水平。严把材料质量关，选择使用符合质量要求的砂、石、水泥、钢筋等材料，及时调整工程中混凝土的配合比，经常检测集料的含水量，使用试验合格的外加剂。

5. 混凝土结构耐久性研究的发展趋势

针对现今混凝土耐久性的研究状况，认为以后的研究方向应从以下三方面深入研究：

5.1 继续深入材料层次上的耐久性研究。目前对混凝土碳化后其力学性能的研究和Cl-离子侵蚀后混凝土材料力学性能变化的研究还不多，这一层次的研究应该进一步深入。

5.2 结合工程建立耐久性衰减或预测的多因素模型。到目前为止，国内外对混凝土结构耐久性的研究主要还停留在试验室中针对某一具体影响因素展开的研究，而实际环境中混凝土结构却遭受着多种如冻融、碳化、钢筋锈蚀等破坏因素的影响［4］。因此，我认为应该发展结构全生命周期内的耐久性研究技术，结合实际存在的多因素影响模式，建立耐久性衰减或预测多因素模型，这应该是将来混凝土结构耐久性研究的主要方向之一。

5.3 混凝土结构耐久性检测和评估方法的研究。目前有关混凝土结构耐久性的评估都存在着效率较低、成本较高、准确率较差等不足之处，主要原因之一就是混凝土结构耐久性检测技术尚不发达，同时评估方法也不够科学。所以，在混凝土结构耐久性研究领域，研究开发新的结构耐久性检测技术尤其高效准确的无损检测技术，应作为将来的研究方向［4］。

6. 结束语

混凝土结构的破坏并非是某一孤立原因造成的，往往是与环境条件、混凝土自身特性、结构设计与施工等因素有关。通过合理的结构设计和配筋，选择最佳的保护层厚度，既可以有效地控制钢筋混凝土结构的开裂，又能最经济有效地提高混凝土结构的耐久性。

参考文献

［1］ 卢木.混凝土耐久性研究现状和研究方向［J］.工业建筑，1997,27(5):1~6.

［2］ 廖文.影响混凝土结构耐久性的因素及对策［J］.土工基础，2006,20(5):52~54.

［3］ 陈晓玲，刘凤翰.谈提高混凝土结构的耐久性［J］.山西建筑，2004,30(21):50~51.

［4］ 卫军，张晓玲，赵霄龙.混凝土结构耐久性的研究现状和发展方向［J］.低温建筑技术，2003,(2):1~4.

海洋工程混凝土耐久性 第12篇

1耐久性混凝土配合比的设计

1.1 混凝土的耐久性指标及原材料的有关要求

耐久性混凝土要求考虑混凝土结构在不同环境条件下的混凝土最大水胶比、最小胶凝材料用量, 以及设计使用年限。根据设计、规范及本地实际情况, 本标段桥梁下部结构混凝土环境作用等级分别为T1、T2、T3、H1, 设计使用年限为100年。具体的指标及原材料的有关要求见下列表格:

1.2 混凝土配合比的设计

混凝土不仅强度满足设计要求, 还要根据工作环境进行耐久性设计, 配合比设计具体步骤如下:

(1) 确定试配强度:fcu, 0=fcu, k+1.645σ

(2) 计算水胶比:W/C=aa×fce/ (fcu, 0+aa×ab×fce)

(3) 根据坍落度、碎石最大粒径选取用水量:

(4) 计算胶凝材料用量:MJ0=MW0/ (W/C)

(5) 按耐久性混凝土配合比设计规定其矿物掺合料掺量不应少于胶凝材料总量的20%, 则粉煤灰的掺入量应为:Mf=MJ0×0.25 (采用等量取代)

(6) 确定砂率

(7) 采用重量法计算砂、石用量 Mco+Mso+Mgo+Mwo=2400

(8) 粗骨料按级配16 mm～31.5 mm:5 mm～16 mm=70:30 计算大小粗骨料单位用量

(9) 减水剂用量:高效减水剂 MwJ=Mco×0.01

(10) 得出每立方混凝土材料水、水泥、粉煤灰、砂、大碎石、小碎石、外加剂用量

(11) 得出初步配合比

按以上配比设计以不同的水胶比拌制配合比, 根据混凝土强度曲线对应的强度, 选取设计水胶比。

1.3 氯离子及碱含量计算

CL-是影响混凝土耐久性的主导因素, 而当前情况, “混入”和“渗入”都是影响新建和已有钢筋建筑物耐久性的重要原因, 《铁路混凝土工程施工验收补充标准》要求钢筋混凝土中由水泥、矿物掺和料、骨料、外加剂和拌和用水等引入的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.1%。

混凝土中如果发生碱骨料反应, 则产生膨胀, 导致混凝土发生裂缝, 严重时会导致混凝土破坏, 从而影响混凝土的耐久性。虽然所选原材料为非活性骨料, 除掺用Ⅰ级粉煤灰20%～30%外, 《铁路混凝土工程施工验收补充标准》要求混凝土的碱含量符合设计要求。潮湿环境, 使用年限为100年条件下小于3.0 Kg/m3。

1.4 耐久性指标

电通量指标是评价不同原材料和配合比混凝土的氯离子渗透性能, 也可用来评价混凝土的密实程度, 根据规范的要求进行。

1.5 混凝土的抗裂性能

采用以上不同配合比制成的抗裂试模经30天用100倍显微镜观察看是否有开裂现象。

通过配合比设计选用缓凝高效减水剂、Ⅰ级粉煤灰、二级配粗骨料、控制混凝土的含气量 (非抗冻混凝土一般控制在3.5%～4.5%之间) 、降低水胶比, 降低了混凝土单位用水量、减少了胶凝材料用量, 使混凝土硬化初期的水化热降低, 避免了混凝土因内外温差过大而造成开裂。电通量、抗裂性能均能满足设计要求。

2耐久性混凝土的施工控制

2.1 混凝土搅拌

搅拌混凝土前, 严格测定粗细骨料的含水率, 准确测定因天气变化而引起的粗细骨料含水量变化, 以便及时调整施工配合比。一般情况下, 含水量每工班抽测2次, 雨天应随时抽测, 并按测定结果及时调整混凝土施工配合比。

采用强制搅拌机搅拌混凝土, 采用电子计量系统计量原材料。各种衡器应定期检定, 每次使用前应进行零点效核, 保证计量准确。先向搅拌机投入细骨料、粗骨料、水泥、矿物掺和料和外加剂, 搅拌均匀后, 再加入所需用水量, 并继续搅拌至均匀为止。上述每一阶段的搅拌时间不少于30 s, 总搅拌时间不少于2 min, 但也不得超过3 min。

炎热季节搅拌混凝土时, 采取在骨料堆场搭设遮阳棚、采用低温水搅拌混凝土等措施降低混凝土拌和物的温度, 或尽可能在傍晚和晚上搅拌混凝土, 以保证混凝土的入模温度不高于气温且不大于30 ℃。

冬季搅拌混凝土, 采用加热水的预热方法调整拌和物温度 (水的加热温度不高于80 ℃) , 以满足最低入模温度5 ℃的要求。

2.2 混凝土运输

混凝土运输选用输送泵或者混凝土搅拌运输车。运输混凝土过程中, 保持运输混凝土的道路平坦畅通, 保证混凝土在运输过程中保持均匀性, 运到浇筑地点时不分层、不离析、不漏浆, 并具有要求的坍落度和含气量等工作性能。应对运输设备采取保温隔热措施, 防止局部混凝土温度升高 (夏季) 。采取适当措施防止水份进入运输容器或蒸发, 严禁在运输混凝土过程中向混凝土内加水。

从搅拌机卸出混凝土到混凝土浇筑完毕的延续时间以不影响混凝土的各项性能为限。采用搅拌罐车运输混凝土当罐车到达浇筑现场时, 应使罐车高速旋转20 s～30 s, 再将混凝土拌和物料喂入泵车受料斗或混凝土料斗。

采用混凝土泵输送混凝土时, 除应按JGJ/T10-95的规定进行施工外, 还应特别注意如下事项:

在满足泵送工艺要求的前提下, 泵送混凝土的坍落度应尽量小, 以免混凝土在振捣过程中产生离析和泌水。当浇筑层的高度较大时, 尤应控制拌和物的坍落度, 并且使用串筒浇筑;一般情况下, 泵送下料口应能移动;当泵送下料口固定时, 固定的间距不宜过大, 一般不大于3 m。

泵送混凝土时, 输送管路起始水平管段长度不应小于15 m。除出口处可采用软管外, 输送管路的其它部位均不得采用软管。输送管路应用支架、吊具等加以固定, 不与模板和钢筋接触。高温或低温环境下, 输送管路分别用湿帘和保温材料覆盖。

向下泵送混凝土时, 管路与垂线的夹角不小于12°, 以防止混入空气引起管路阻塞。因各种原因导致停泵时间超过15 min, 应每隔4 min～5 min开泵一次, 使泵机进行正转和反转两个方向的运动, 同时开动料斗搅拌器, 防止斗中混凝土离析。

2.3 混凝土浇注

浇筑混凝土前, 针对工程特点、施工环境条件与施工条件事先设计浇筑方案, 包括浇筑起点、浇筑进展方向和浇筑厚度等;混凝土浇筑过程中, 不得无故更改事先确定的浇筑方案。

浇筑混凝土前, 指定专人仔细检查钢筋保护层垫块的位置、数量及其紧固程度。构件侧面和底面的垫块至少应为4个/m2, 绑扎垫块和钢筋的铁丝头不得伸入保护层内。

保护层垫块的尺寸及形状 (宜为工字形或锥形) 应有利于钢筋的定位。当采用细石混凝土垫块时, 其抗腐蚀能力和抗压强度应高于构件本体混凝土, 且水胶比不大于0.4。当采用塑料垫块时, 塑料的耐碱和抗老化性能良好、抗压强度不低于50 MPa。

混凝土入模前, 按规定测定其温度、坍落度和含气量等工作性能。冬期施工时, 混凝土的入模温度不应低于5 ℃;夏期施工时, 混凝土的入模温度不宜高于气温且不宜超过30 ℃。新浇混凝土与邻接的己硬化混凝土或岩土介质间的温差不得大于20 ℃。湿接缝应凿毛湿润但不得有积水。拌和物性能符合要求的混凝土方可入模浇筑。

混凝土浇筑时的自由倾落高度不大于2 m;当大于2 m时, 采用滑槽、串筒、漏斗等器具辅助输送混凝土, 保证混凝土不出现分层离析现象。混凝土的浇筑采用分层连续推移的方式进行, 浇筑间隙时间不超过混凝土的初凝时间 (一般不超过90 min) , 不得随意留置施工缝。

采用泵送混凝土时一次摊铺厚度不大于600 mm, 采用非泵送混凝土时一次摊铺厚度不大于400 mm。浇筑竖向结构的混凝土前, 底部先浇入500 mm厚的水泥砂浆 (水灰比略小于混凝土) 。

在炎热季节浇筑混凝土时, 避免模板和新浇混凝土直接受阳光照射, 保证混凝土入模前模板、钢筋及附近的局部温度均不超过35 ℃。尽可能安排在傍晚或夜间浇筑混凝土。在相对湿度较小、风速较大的环境下浇筑混凝土时, 采取挡风措施, 防止混凝土失水过快, 此时应避免浇筑有较大暴露面积的构件。

浇筑大体积混凝土结构前, 根据结构截面尺寸大小预先采取必要的降温防裂措施, 主要有搭设遮阳棚、预设循环冷却水系统等。浇筑混凝土过程中按要求在混凝土表面和内部埋设测温元件。按照规范要求制作混凝土同条件养护的试件。

2.4 混凝土振捣

混凝土振捣采用插入式高频振动棒、附着式高频振捣器、表面平板高频振捣器等振捣设备。振捣时不得碰撞模板、钢筋及预埋铁件。

混凝土振捣按规定的工艺路线和方式进行, 在混凝土浇筑过程中及时将浇筑的混凝土均匀振捣密实, 不得随意加密振点或漏振, 每点的振捣时间以表面泛浆或不冒大气泡为准, 一般不超过30 s, 避免过振。

采用插入式高频振捣器振捣混凝土时, 采用垂直点振方式振捣。若需变换振捣棒位置, 首先竖向缓慢将振捣棒拔出, 然后再将振捣棒移至新的位置, 不得将振捣棒放在拌和物内平拖, 也不得用插入式振捣棒平拖驱赶下料口处堆积的拌和物。

在振捣混凝土过程中, 加强检查模板支撑的稳定性和接缝的密合情况, 安排专人负责监视模板、管道、钢筋和预埋件, 若螺栓松动、模板变形时及时采取措施予以处理。混凝土浇筑完后, 应仔细将混凝土表面压实抹平, 抹面时严禁洒水。

2.5 混凝土养护

混凝土浇筑完成后, 应尽量减少暴露时间, 并用塑料薄膜紧密覆盖, 防止表面水分蒸发。在混凝土初凝前后, 卷起塑料薄膜, 用抹子搓压表面至少二遍, 使之平整后再次覆盖。

混凝土终凝后, 撤除薄膜继续进行潮湿养护。现浇混凝土应有充分的潮湿养护时间, 尽可能采用蓄水或浇水潮湿养护。当环境温度低于5 ℃时禁止洒水。普通混凝土结构湿养护时间不少于14 d, 大体积混凝土的养护时间不小于28 d。

在整个潮湿养护过程中, 根据混凝土温度与气温的差别及变化, 及时采取措施, 控制混凝土的升温和降温速率。混凝土养护期间注意采取保温措施, 防止混凝土表面温度受环境因素影响 (如曝晒、气温骤降等) 而发生剧烈变化。

大体积混凝土施工前制定严格的养护方案, 控制混凝土内外温差满足设计要求。当设计无要求时, 大体积混凝土内外温差不宜超过20 ℃。根据混凝土内外温差监测情况和环境参数变化, 严格控制混凝土的升温和降温速率, 及时调整养护方式。对于带模养护的混凝土结构, 应保证模板接缝处不至失水干燥。在混凝土浇筑24 h～48 h后略微松开模板, 并浇水养护直至下道施工工序为止。在任意养护时间, 淋注于混凝土表面的养护水温度低于混凝土表面温度时, 二者间温差不得大于15 ℃。

混凝土养护期间, 对有代表性的结构进行温度监控, 定时测定混凝土芯部温度、表层温度以及环境气温、相对湿度、风速等参数, 并根据混凝土温度和环境参数的变化情况及时调整养护制度, 严格控制混凝土的内外温差满足要求。

2.6 混凝土拆模

混凝土拆模时的强度应符合设计、规范要求。混凝土的拆模时间除需考虑拆模时的混凝土强度外, 还应考虑到拆模时的混凝土温度不能过高, 以免混凝土接触空气时降温过快而开裂, 更不能在此时浇注凉水养护。拆模宜按立模顺序逆向进行, 不得损伤混凝土, 并减少模板破损。当模板与混凝土脱离后, 方可拆卸、吊运模板。

拆模后的混凝土结构, 应在混凝土达到100%的设计强度后, 方可承受全部设计荷载。自然养护结束后, 构件芯部混凝土与表层混凝土之间的温差、表层混凝土与环境之间的温差均不大于15 ℃ (构件截面较为复杂时, 内外侧混凝土之间的温差也不大于15 ℃) 时方可拆模。混凝土内部开始降温前不得拆模。

在炎热和大风干燥季节, 应采取逐段拆模、边拆边盖、边拆边浇水或边拆边喷涂养护剂的拆模工艺。大风或气温急剧变化时不宜拆模。

2.7 混凝土拆模后的养护

混凝土拆模后, 应迅速采取切实措施对新暴露混凝土进行后期潮湿养护。采用麻布、草帘等材料将暴露面混凝土覆盖或包裹, 以便使混凝土表面保持潮湿状态, 再用塑料布或帆布等将麻布、草帘等保湿材料包覆 (裹) 完好。包覆 (裹) 期间, 包覆 (裹) 物应完好无损, 彼此搭接完整, 内表面应具有凝结水珠。包覆 (裹) 养护时间一般不少于14 d。

在冬季和炎热季节混凝土拆模后, 应采取适当的保温 (冬季) 隔热 (夏季) 措施, 防止混凝土表面温度受环境因素影响 (如气温骤降、曝晒等) 而发生剧烈变化, 保证养护期间混凝土的芯部与表层、表层与环境之间的温差不得超过15 ℃, 直至混凝土强度达到设计要求为止。

当混凝土拆模后有可能与流动水接触时, 应在混凝土与流动的地表水或地下水接触前采取有效保温保湿养护措施养护14 d以上, 且确保混凝土获得75%以上的设计强度。

3小结

铁路混凝土配合比设计已从传统的按强度设计转变为按耐久性设计。合武客运专线通过从混凝土配合比设计到施工过程层层把关, 确保了桥梁下部结构混凝土的耐久性, 满足了设计和规范的要求, 取得了一些宝贵的经验, 但耐久性混凝土的设计、施工还需要大量的试验对比和实践, 还有待更多的研究。 [ID:4060]

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.铁建设[2005]160号.铁路混凝土工程施工质量验收补充标准.