提高鋼筋混凝土結構耐久性的探討

李士民

耐久性是指混凝土在使用過程中抵抗各種破壞作用的能力,混凝土耐久性的好壞決定鋼筋混凝土工程的壽命,是混凝土一個重要的性能,因此長期以來受到人們的重視。影響混凝土耐久性的因素主要有以下幾種:凍融循環作用、碳化作用、環境水作用、風化作用、鋼筋銹蝕作用和堿—骨料反應作用。本文將從鋼筋混凝土結構的設計、施工、監理、檢測和使用維護四個方面來闡述控制鋼筋混凝土結構耐久性的要點。

1 設計階段(施工圖階段、配合比階段)

對于施工圖設計階段的耐久性,應根據環境類別、使用年限、結構類型等進行裂縫等級、最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子和最大堿含量等的控制。

最大裂縫寬度:一、二、三類環境分別為0.3 mm,0.2 mm,0.2 mm控制,建議在一類環境中。對鋼筋混凝土屋面梁,托梁,屋架,托架面板,廁所,衛生間及需作疲勞驗算的吊車梁等構件應按二級裂縫控制等級進行驗算,其主要原因是考慮現在建筑施工市場有降低競標問題,工程造價較低,且工期較短,無法確保施工質量。對于樓板構件最大裂縫寬度限值按0.2 mm控制。

一類、二類和三類環境中,設計使用年限為50年和100年結構混凝土應符合最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土強度等級、最大氯離子、堿—集料含量的規定,建議加大混凝土保護層厚度以取代粉刷層,并采取有效的表面防護措施,必需時宜采用環氯樹脂涂層帶肋鋼筋;此外應對混凝土抗凍性及抗滲性提出要求,并在施工圖中予以說明。

對于混凝土配合比設計階段的耐久性,從混凝土的水泥、粗細骨料、水、外加劑等方面進行控制。

水泥的使用可在控制水泥用量的情況下按以下情況確定:在普通氣候環境中及干燥環境中的混凝土優先采用普通硅酸鹽水泥;在高濕度環境或水中的混凝土優先采用礦渣硅酸鹽水泥;在嚴寒地區的露天環境及嚴寒地區未在水位升降范圍內及有抗滲要求的混凝土優先采用普通硅酸鹽水泥;厚大體積的混凝土優先采用粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥;受侵蝕性水或氣體作用的混凝土應根據侵蝕性含量的種類、濃度等條件按專門(或設計)規定選用。

砂子宜優先選用Ⅱ區河砂,當采用Ⅰ區砂時,應提高砂率,并保證足夠的水泥用量;當采用Ⅲ區砂時,宜適當降低砂率,以保證混凝土強度。必須嚴格控制砂中的含泥量及泥塊含量,控制砂中有害物質含量,滿足混凝土耐久性要求;對重要工程混凝土使用的砂,應進行集料的堿活性檢驗、氯離子含量的檢驗以確保混凝土耐久性。

碎石宜選用連續粒級進行混凝土配制,控制碎石中針片狀顆粒、含泥塊等含量,并進行氯離子、集料的堿活性檢驗。為了改善混凝土的和易性,降低水泥用量,可以在混凝土中摻加礦物質混合材料如粉煤灰等,其礦物質混合材料的摻入應符合相關規定。

混凝土拌合用水宜選用符合國家標準的生活飲用水,采用其他水源時應按有關標準進行檢驗后方可使用。

為了改善混凝土性能,可在混凝土拌合過程中摻入外加劑,外加劑的品種、摻量應按使用外加劑的主要目的確定,并根據使用要求、施工條件、混凝土的材料等因素經過試驗確定。加入減水劑,可減少水的用量,減小水灰比,提高混凝土耐久性;加入引氣劑,能改善混凝土和易性,并提高混凝土抗凍融性。加入早強劑,能提高混凝土早期強度,減少混凝土早期凍傷。加入膨脹劑,使混凝土在凝固過程中減少干縮裂縫,提高抗裂性和抗滲性。

2 施工階段

施工階段混凝土耐久性的保證主要從混凝土的原材料、施工工藝、鋼筋保護層三個方面進行討論的。

原材料方面:水泥應按品種、標號、出廠日期等入庫分別堆放,并做好標識,做到先到先用,并防止混摻使用;為了防止水泥受潮,現場倉庫應盡量密閉,臨時露天暫存水泥也應采用防雨篷布蓋嚴,底板要墊高等防潮措施。水泥庫存時間不宜過長,一般不宜超過三個月,以防強度降低過多。砂子、碎石在運輸、裝卸和堆放過程中,應防止離析和混入雜質,并按產品、種類和規格分別堆放?；炷翑嚢枨皯鶕┕がF場砂、石現場含水率進行現場施工配量比設計,并按現場稱量,盡量采用商品混凝土,以提高混凝土質量。在混凝土運輸過程中,應保證混凝土運輸過程,不分層、離析,保證施工所需的和易性?；炷翍宰钌俚霓D載次數和較短的時間,從攪拌地點運至建筑工地點,運輸道路應盡量平坦,以減少運輸時間,避免混凝土分層離析。

混凝土澆筑應根據工程的結構特點,結合現場條件,制定混凝土澆筑的施工方案。做好機具準備,保證水電及原材料供應,根據天氣季節變化情況,準備好澆筑過程中所需的抽水設備和防雨、防雷、防雪等物資。在澆筑過程中,應控制混凝土的均勻性和密實性,加強混凝土振搗。混凝土在澆筑過程中,應采取措施防止產生裂縫,例如在澆筑梁、板、柱(墻)時,應在柱(墻)澆筑完畢后停歇 1 h～1.5 h后,再繼續澆筑梁、板;對于大體積混凝土應及時進行二次抹面,防止泥水進入裂縫。

鋼筋保護層的控制對于鋼筋混凝土結構耐久性有重要意義,鋼筋必須綁扎正確牢固,不能有漏扎現象,梁板底水平面保護層需用水泥砂漿墊塊(墊塊中堆入20號鐵絲,以便固定)固定,梁、柱、墻等垂直面保護層宜用塑料環圈固定,墊片的間距尺寸不能過疏,以防鋼筋移位。

3 監理、檢測、監督階段

監理、檢測、監督階段對于鋼筋混凝土結構的耐久性有著重要的意義,建議如下進行:

施工單位及監理單位,應在澆筑混凝土前對所有外露懸挑結構構件、衛生間、廁所、基礎等構件,與侵蝕性氣、液體直接接觸的構件進行全數檢查,其他部位進行抽查,并進行記錄。

請有關檢測部門對保護層進行無損傷檢測,此業務由建設方進行安排,其檢測部位及數量參考現行《混凝土結構工程施工質量驗收規范》的規定進行,建設單位或監理單位參加人數至少有一人掌握檢測數具的使用及操作方法。

質量監督部門對施工單位、監理單位的驗收記錄、檢測報告等資料進行檢查,督促相關單位按照國家規范的要求進行。

4 使用維護階段

建設方(使用方)要按照正常使用條件下進行使用,對影響耐久性因素,如漏水、過大的振動、高溫、火災、爆炸等要制定相應處理方案。

[1]黃建寧,張銘琳.受腐蝕鋼筋混凝土耐久性能的研究[J].山西建筑,2009,35(21):82-83.