耐久性混凝土既是以耐久性为基本要求, 在采用常规材料和工艺制造的水泥混凝土中掺入一定量的矿物掺和料和专用复合外加剂, 取用较低的水胶比和较少的水泥用量, 并在施工时采取严格的质量控制措施制备的满足力学性能要求并具有较高的耐久性能和良好的工作性能的混凝土。
1 影响混凝土耐久性的因素
造成混凝土耐久性不佳的原因多种多样, 主要可分为: (1) 由温度变化引起的收缩膨胀裂缝, 如冻融循环、除冰盐分对混凝土的剥蚀等物理变化: (2) 由混凝土内部材料引起的碱集料反应以及外部侵蚀性离子引起的诸如钢筋锈蚀、硫酸盐侵蚀以及碳化等化学变化; (3) 机械破坏:冲击、磨损、流动淡水溶蚀作用、流动气体的磨蚀、冲蚀等机械破坏。从以下四个方面来分析影响混凝土耐久性的因素。
1.1 原材料方面
(1) 水泥。是混凝土中最主要的胶凝材料, 选择优质的水泥对配制高强混凝土尤为重要。水泥石中的水化物稳定性不足会对耐久性产生不利影响, 普通混凝土的水泥石中水化物稳定性的不足, 是混凝土不能超耐久的一个主要因素。
水泥因为强度提高、细度增大、硬化速度加快等因素, 加剧了混凝土结构的开裂问题;对于大体积混凝土, 必须引起注意, 为了防止温度裂缝, 必要时需采用低水化热的水泥或在强度允许的条什下以优质矿物掺合料大量替代部分水泥。但是往往由于优质合格的集料资源日趋枯竭, 只有采用质次或有问题的集料, 如风化砂石等, 对集料的质量没有引起足够的重视。
(2) 矿物掺合料。不同种类的矿物掺合料其共性是都具有较大的比表面积, 其复合胶凝效应可显著提高混凝土强度, 改善耐久性。新拌和硬化混凝土的力学性能、耐久性能以及微观结构都得到不同程度的改善, 因而, 矿物掺合料已成为配制耐久性混凝土不可缺少的重分, 一般掺合料的生产成本低于水泥, 用于配制混凝土有显著的技术经济效益, 主要有粉煤灰、高炉矿渣、天然火山灰以及硅粉等。可以提高混凝土拌和物的工作性, 减少用水量。
1.2 设计方面
对混凝土工程耐久性的研究试验工作大部分局限在试验室阶段, 与实际使用环境脱节, 更重要的是混凝土工程在设计过程中常常只考虑单一的破坏因素, 忽视对实际中常发生的多个破坏因素引起的综合破坏作用。即对混凝土耐久性综合症缺少全面的认识。
1.3 施工及维护方面
过于追求施工进度, 对混凝土工程的施工质量控制不严, 若混凝土的密实性差周围环境恶劣, 氯化物、氧和水分很容易会侵蚀到钢筋表面, 引起腐蚀, 钢筋锈蚀物使混凝与钢筋产生隔离, 久而久之, 使混凝土沿钢筋长度劈裂剥落, 钢筋裸露, 从而大大缩短结构的使用寿命。也不注意对混凝土结构进行必要的养护;在混凝土施工过程中为了满足混凝土施工工作性要求, 加大用水量、提高水灰比, 因而导致混凝土的孔隙率很高, 特别是其中毛细孔占相当大部分, 毛细孔是水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳及其他有害物质进入混凝土内部的通道, 引起混凝土耐久性的不足。
1.4 投资环境方面
一方面, 由于资金大量被拖欠, 许多施工企业只好靠增加贷款组织生产, 背负沉重的贷款利息, 资金周转非常困难, 企业生产举步维艰。这种状况, 不仅形成全国巨额“债务链”, 使正常的信用观念遭到破坏, 潜存着严重的经济风险, 而且直接制约了建筑工程质量的提高和企业经济效益的实现, 严重影响着建筑业企业的健康稳定发展, 在这样一个投资环境下, 施工单位往往处于被动地位, 进度和工程质量不能两全施工单位, 特别是一些私有企业常常会搞一些劣质、廉价材料使在建筑产品上。难以确保工程质量, 更谈不上什么耐久性。
2 施工控制措施探讨
2.1 必需的保护层厚度
保护层的作用对保证钢筋不被锈蚀起着至关重要的作用, 增加混凝土保护层厚度可显著地推迟腐蚀因子渗透到钢筋表面的时间, 也可提高对钢筋锈蚀膨胀的抵抗力。混凝土碳化达到钢筋表面的时间与保护层厚度的平方成正比。所以增大保护层厚度能有效地推迟碳化时间。在施工时为保证钢筋的位置正确以及混凝土保护层必须满足设计要求等。钢筋的垫块, 应采用细石混凝土或水泥砂浆制作, 有条件时最好采用定型的塑料垫块, 不得采用石子作垫块, 严禁使用短钢筋作为垫块。
2.2 原材料控制
实际使用的各种原材料必须与配合比设计相一致。材料进场后, 按材料控制程序进行登记, 并收集、保留相关资料。所有原材料做到先检后用;集料堆放场地先硬化、分仓, 后堆放原材料;粗集料按要求分级采购、分级运输、分级堆放、分级计量;并对其检验状态进行标识;胶凝材料、外加剂储存罐采用顶部搭设遮阳棚和四周棉被包裹防晒。集料在使用前必须进行筛洗, 严格控制含泥量、级配, 并用钢结构雨棚覆盖, 降低集料的含水量差异和温度。
2.3 拌和及浇筑过程的控制
(1) 浇筑前的准备工作。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, 并作重复性检查, 以提高钢筋保护层厚度尺寸的质量保证率。根据不同的结构断面尺寸、施工环境、施工条件做好浇筑方案, 包括浇筑起点、浇筑进展方向和浇筑厚度、振捣器具布置等。混凝土浇筑过程中, 严格按事先确定的浇筑方案施工。
(2) 混凝土运输。运输能力应适应混凝土的凝结速度和浇筑速度的需要, 使混凝土运倒浇筑地点时仍能保持均匀性和坍落度, 运输车运至浇筑地点后发生离淅, 严重泌水或坍落度不符合要求时, 应进行二次拌和, 如必须加水时, 应加入同比例的水泥, 保持水灰比不变, 否则不得使用。
(3) 浇筑。浇筑过程中时刻注意拌和物的颜色是否均匀, 现场经常检查拌和物的坍落度, 确保混凝土拌和物拌和均匀, 严防混凝土离淅, 应按一定的厚度和顺序分层浇筑和振捣, 严格控制振捣时间“防止偏振和漏振”。这样才能保证保护层的密实, 并使水泥浆完全覆盖住钢筋以形成一层有效的隔离层。施工缝留设应在施工前事先确定, 宜留在结构受力和弯矩较小的部位。
(4) 养护。对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。加强混凝土养护工作, 要从养护方法、时间和材料等方面下工夫, 以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩、裂缝。主要是控制好构件的湿润养护, 对于大体积混凝土, 有条件时宜采用蓄水或流水养护, 养护时间为14~28天。
摘要：混凝土的耐久性问题已经成为当今建设领域研究的重要课题, 它是节约建设成本的主要手段, 也是提高混凝土结构安全性能的关键。笔者试从耐久性混凝土的概念, 结合历年的施工实践, 从多方面分析影响混凝土耐久性的因素, 然后从施工方面来分析提高混凝土耐久性的措施。
关键词：混凝土耐久性,影响因素,控制措施
参考文献
[1] 赵国满, 金伟良.结构可靠性理论[M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.