淺談高性能水泥混凝土的耐久性

劉 剛,劉 璐

(1.黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司;2.龍建路橋伊哈公司)

1 水泥混凝土工程耐久性不足的后果

目前,我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程規(guī)模宏大,每年高達(dá)2萬億元人民幣以上,約30～50年后,這些工程也將進(jìn)入維修期,所需的維修費(fèi)或重建費(fèi)將更為巨大。作為 21世紀(jì)的高性能混凝土,更要從提高混凝土耐久性入手,以降低巨額的維修和重建費(fèi)用。

2 影響水泥混凝土耐久性的主要因素

(1)混凝土的強(qiáng)度:混凝土的強(qiáng)度取決于水灰比及水泥用量,但往往實(shí)際施工中為滿足混凝土施工工作性要求,須加大水泥漿用量,因而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部自由水增加,混凝土的孔隙率升高,約占水泥石總體積的 25%～40%,其中毛細(xì)孔占相當(dāng)大部分,毛細(xì)孔是水分、各種侵蝕介質(zhì)、氧氣、二氧化碳及其他有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部的通道,引起混凝土耐久性不足。

(2)外界環(huán)境影響:混凝土所處環(huán)境因素對混凝土耐久性也有很大影響,有的混凝土長期浸泡在海水中,潮汐的影響及海水對混凝土自身及鋼筋的腐蝕比較嚴(yán)重,造成混凝土耐久性差。

(3)施工質(zhì)量控制:施工質(zhì)量控制是影響混凝土耐久性的最為關(guān)鍵的因素,因?yàn)橥鶎?shí)驗(yàn)室配置的混凝土配合比均能滿足施工要求,但由于施工現(xiàn)場原材料差異、劑量的不準(zhǔn)確及為保證混凝土工作性對配合比進(jìn)行的適當(dāng)調(diào)整都可能導(dǎo)致混凝土實(shí)體的強(qiáng)度不足,造成混凝土耐久性差;同時(shí)混凝土振搗不密實(shí),內(nèi)部存在蜂窩、空隙造成混凝土不均勻,也嚴(yán)重影響混凝土耐久性。還有拆除承重模板過早、鋼筋保護(hù)層過小、硬化過程擾動或養(yǎng)生不到位造成混凝土表面受力及非受力裂縫,對混凝土耐久性影響很大。還有一個(gè)非常重要的因素就是鋼筋保護(hù)層不足,有的結(jié)構(gòu)物在澆筑完成后,能夠很明顯的看出一道道水平筋或螺旋筋痕跡,有的甚至在表面出現(xiàn)浮銹,時(shí)間一長,很可能造成混凝土脫落,結(jié)構(gòu)的耐久性勢必受到非常大的影響。

3 提高水泥混凝土耐久性的技術(shù)途徑

(1)提高混凝土的強(qiáng)度:提高混凝土強(qiáng)度必須降低混凝土的孔隙率,尤其是毛細(xì)管孔隙率,最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但是假如純粹的降低用水量,混凝土的工作性將隨之降低,又會導(dǎo)致?lián)v實(shí)成型工作困難,同樣造成混凝土結(jié)構(gòu)不致密,甚至出現(xiàn)蜂窩等宏觀缺陷,不但混凝土強(qiáng)度降低,而且混凝土的耐久性也同時(shí)降低。目前減少孔隙率的途徑往往是摻入高效減水劑、摻入高效活性礦物摻料、消除混凝土自身的結(jié)構(gòu)破壞因素。

在保證混凝土拌合物所需流動性的同時(shí),盡可能降低用水量,減小水灰比,使混凝土的總孔隙,尤其是毛細(xì)管孔隙率大幅度降低。水泥在加水?dāng)嚢韬?會產(chǎn)生一種絮凝狀結(jié)構(gòu),在這些絮凝狀結(jié)構(gòu)中,包裹著許多拌和水,從而降低了新拌混凝土的工作性。施工中為了保持混凝土拌合物所需的工作性,就必須在拌和時(shí)相應(yīng)地增加用水量,這樣就會促使水泥石結(jié)構(gòu)中形成過多的孔隙。當(dāng)加入減水劑后,減水劑的定向排列,使水泥質(zhì)點(diǎn)表面均帶有相同電荷。在電性斥力的作用下,不但使水泥體系處于相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài),還在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜,同時(shí)使水泥絮凝狀的絮凝體內(nèi)的游離水釋放出來,因而達(dá)到減水的目的。

(2)盡量消除外界環(huán)境影響。

外界環(huán)境的影響因素是客觀存在的,應(yīng)該通過一定的技術(shù)措施盡量消除與控制對混凝土的影響,對于沿海受潮汐影響及侵蝕的混凝土工程,現(xiàn)在基本上都采取了防腐設(shè)計(jì)。

(3)加強(qiáng)施工過程控制。

①控制原材料質(zhì)量及拌合站各種材料劑量準(zhǔn)確,如果拌合物工作性能不符和施工要求,應(yīng)運(yùn)回拌合站重新調(diào)配或廢棄。

②嚴(yán)格控制振搗質(zhì)量,箱梁等薄壁實(shí)體應(yīng)加掛附著式振搗器加強(qiáng)振搗。

③嚴(yán)格控制承重模板的拆除時(shí)間,實(shí)體結(jié)構(gòu)須待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 100%方可拆除,帶有芯模的空心結(jié)構(gòu)芯模拆除時(shí)間更要掌握好時(shí)間,因芯模拆除施工難度較大,很多施工單位為了拆除方便和趕工期,拆除時(shí)間過早,造成頂板下沉,出現(xiàn)受力裂縫,對耐久性存在很大的隱患,芯模拆除時(shí)混凝土的強(qiáng)度不得小于5MPa。

④嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層厚度,現(xiàn)在很多薄壁結(jié)構(gòu)、梁板等設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度都不大,再加上受混凝土力量的沖擊,極易出現(xiàn)鋼筋位置變動的現(xiàn)象,導(dǎo)致鋼筋保護(hù)層過小,有的結(jié)構(gòu)物在澆筑完成后,能夠很明顯的看出一道道水平筋或螺旋筋痕跡,有的甚至在表面出現(xiàn)浮銹,時(shí)間一長,很可能造成混凝土脫落,有些橋面鋪裝出現(xiàn)與鋼筋布置一致的規(guī)則裂縫,這都是鋼筋保護(hù)層厚度不夠?qū)е碌馁|(zhì)量缺陷,對結(jié)構(gòu)耐久性是一個(gè)非常大的隱患,所以施工中要嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層厚度,可通過預(yù)埋固定鋼筋、增加墊塊、適當(dāng)縮小箍筋尺寸等措施避免。

[1] 馬保國,王信剛,李相國,等 .高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)及其存在的問題[J].混凝土,2005,(2).

[2] 冷發(fā)光,韓躍偉 .高強(qiáng)和高性能混凝土的發(fā)展與應(yīng)用以及對高性能混凝土的討論[J].工業(yè)建筑,2000,(11).

[3] 陳拴發(fā),胡長順 .公路結(jié)構(gòu)物水泥混凝土耐久性研究動態(tài)[J].公路,2003,(5).