混凝土结构耐久性影响因素
2015-04-16李峰
李 峰
(克州诚鑫建设工程有限公司 845350)
混凝土结构耐久性影响因素
李 峰
(克州诚鑫建设工程有限公司 845350)
现代建筑绝大部分采用的都是混凝土结构,因为混凝土结构具有可模性良好、整体性强、抗震性佳等诸多的优点。但正是由于混凝土结构在建筑中被广泛使用,所以我们更应该关注其耐久性,原因非常简单,如果混凝土结构的耐久性不佳,不仅会增加混凝土结构的使用维护成本,还可能给人们的安全带来危害,后果非常之严重。本文首先分析了可能会影响混凝土结构耐久性的各种因素,并对其产生原因进行了探讨,最后主要对如何提高混凝土结构的耐久性提出了部分探讨性意见,以期能够降低混凝土结构的使用维护成本,保障混凝土结构的使用安全。
混凝土结构;耐久性;影响因素;原因;措施
混凝土结构的综合性能非常高,明显优于其他的建筑结构形式,所以在目前的各种建筑建设当中,混凝土结构都被广泛的应用。耐久性是所有建筑都必须要考虑的一个问题,在混凝土结构的建筑中也是如此,因为这既关系着建筑在使用过程当中的维护成本,更关系着人的安全。
1 影响混凝土结构耐久性的各种因素分析
1.1 冻融破坏对混凝土结构的耐久性影响
“冻融破坏”所指的是混凝土在饱水状态下,因冻融循环而产生的一种破坏,这种破坏将对混凝土结构的那就行造成较大的影响。冻融破坏大多数都出现在非常严寒的地区,而且被破坏的混凝土结构通常都与水有长时间接触。
1.2 碱集料反应
混凝土结构的组成较为复杂,它不仅包括水泥、砂石,还包括水以及其他的外加剂,根据需求的不同,这些材料的使用与配比也不尽相同。以上的种种物质在一起,就可以组成混凝土结构,它结实耐用,但同样也会受到其他化学反应的影响,而降低耐久性。“碱集料反应”第一次被发现的时间是在20世纪40年代,当时有很多的研究人员对这种反应进行了研究。简单来说碱集料反应会产生碱—硅酸凝胶等物质,这些物质一旦遇见水就会发生膨胀,如果这种膨胀发生在混凝土结构的内部,就必然会对混凝土结构造成严重的破坏,从而大大降低混凝土结构的耐久性。
1.3 钢筋锈蚀
钢筋是混凝土结构的骨架,它在混凝土结构当中主要起支撑作用,可以承载结构的内部拉力,保持结构的稳定性。在大多数的情况下,混凝土硬化后其内部都是碱性的,这就相当于为钢筋提供了一层有效的保护,可以防止钢筋发生锈蚀。但是在其他一些情况之下,混凝土结构内部的钢筋同样可能会发生锈蚀,例如钢筋两端的电位有差别,这会引起钢筋电化学反应,最终致使钢筋锈蚀。另外,钢筋的保护膜破损,也会导致钢筋锈蚀,钢筋本身有一层钝化膜,其主要的作用就是防止锈蚀发生,但是如果有氯离子侵蚀或是pH值不足9,这一层钝化膜就会被破坏,这样一来钢筋就非常容易出现锈蚀。在钢筋发生锈蚀之后,其受力能力就会大大的降低,与混凝土结构内部的粘结力也会明显减少,而且在钢筋锈蚀之后,会发生一定的膨胀,这可能使混凝土出现裂缝,这些情况都会大大降低混凝土结构的耐久性。
1.4 混凝土裂缝
混凝土会出现裂缝这个问题一直以来就存在,这是一种较为普遍的现象,尤其是在高层地下室剪力墙以及大面积梁板结构中,混凝土出现裂缝的情况最为常见,这会显著减低混凝土结构的耐久性。各种材料的配比不当、施工措施不当、养护不当等诸多的因素都可能会造成混凝土结构出现裂缝。在混凝土出现裂缝后,不仅其受力承压性能会大大的降低,其抗渗能力同样会降低,这会让水与空气更容易与钢筋产生接触,使钢筋锈蚀,最终导致混凝土结构的耐久性降低。
1.5 混凝土碳化
混凝土结构在其发生硬化的过程当中会产生氢氧化钙,本来钢筋在碱性的混凝土结构内部中会出现钝化膜,这可以防止钢筋锈蚀。但是空气当中的二氧化碳渗入混凝土结构内部后,会和氢氧化钙产生反应,并生成碳酸,这时混凝土结构就会开始逐渐变为中性,也就是所谓的碳化。当混凝土结构的碳化深度超过钢筋保护层的厚度,钢筋钝化膜的保护作用就会被减弱甚至是完全消除,这样一来钢筋就非常容易发生锈蚀,受力能力大大降低,与混凝土结构内部的粘结力减少,并在结构内部发生膨胀,破坏整个混凝土结构,降低混凝土结构的耐久性。
2 导致混凝土结构耐久性被破坏的原因分析
前面分析了影响混凝土结构耐久性的各种因素,那么有哪些原因会导致这些因素出现,并破坏混凝土结构的耐久性呢?通过归纳主要包括以下三点,其分别是材料原因、施工原因以及自然原因。
2.1 材料原因
混凝土是由各种原材料配比而成,所以材料的质量与混凝土结构的耐久性紧紧相关。一般情况下混凝土的原材料包括水、石、砂、水泥以及其他各种外加剂,其中任何一种材料的质量、属性、配比不符合工程需求,就都会破坏混凝土结构的耐久性。例如水泥的品种不符合施工需求,砂、石集料的粒径、级配、含泥量控制不当等等,都会使混凝土结构在使用过程当中快速的老化或损坏,还有如果水泥和外加剂的适应不好,混凝土结构就会出现微细的泌水通道,降低结构的抗渗性能,另外如果材料的碱与氯离子含量超过施工需求,混凝土结构的耐久性也会大大降低。
2.2 施工原因
从施工的流程来看,虽然混凝土结构施工较为简单,但是其每一道工序的技术含量都较高,而且对细节的控制非常严格,任何一道工序出错,都会影响到混凝土结构的质量与耐久性,例如配比、搅拌、运输、浇筑和振捣以及养护等等。例如在混凝土浇筑和振捣施工中如果对浇筑速度和振捣频率控制不当,就会造成混凝土内部结构中出现孔洞和局部缺陷,混凝土浇筑后不养护或养护不好将会影响混凝土的强度增长,也会产生裂缝[1]。
2.3 自然原因
混凝土结构始终暴露在自然环境当中,所以自然环境的各种活动与变化,可能会破坏结构的耐久性,例如空气温度、湿度等等,都可能使混凝土结构提前老化或遭到破坏,降低耐久性。
3 提高混凝土结构耐久性的措施
为了降低混凝土结构在使用过程当中的维护成本,保障使用安全,必须要采取对应的措施来提高结构的耐久性,在实际的工程施工当中,可以采取以下几点措施来提高混凝土结构的耐久性:
3.1 合理使用矿物掺合料
在混凝土当中合理的使用矿物掺合料,可以显著改善混凝土结构的性能,使其耐久性得到提升。例如矿渣微粉、粉煤灰等,这些掺合料都能够使混凝土的强度得到提升,加大混凝土结构的密实度,增强混凝土的抗腐蚀性,控制结构氯离子扩散,使钢筋得到更好的保护,从而提高混凝土结构的耐久性。
3.2 加强施工控制
施工对混凝土结构耐久性的影响非常大,必须要通过加强对混凝土的施工控制,来提高混凝土结构的耐久性。首先,在施工中应当根据环境条件和设计使用寿命来确定水泥品种、混凝土的低强度等级、最小保护层厚度、最大水胶比,这是确保混凝土符合工程需求的基本措施,也可以提高结构的耐久性;其次,要对骨料的级配与加工进行改善,尽可能降低骨料孔隙率使骨料与水泥的接触面积更大,确保混凝土结构的均匀性。最后混凝土的振捣要均匀、密实,后期还要根据实际的环境条件情况,对混凝土结构做好养护工作。
3.3 应用引气剂
鉴于混凝土结构出现的冻融病害,要对混凝土添加适量的引气剂,提高其抗冻融性,引气剂的添加会增加混凝土结构中的微气泡,这些微气泡能阻断混凝土内部的毛细孔,提高混凝土的抗渗能力,消除冻融过程中出现的内部膨胀力,从而提高其混凝土的结构完整性。但是引气剂含量过高会在一定程度上降低混凝土的强度,因此要结合工程需求来选择引气剂的添加类型和添加量[2]。
3.4 严格控制原材料
水泥的各项指标要提标要符合国家标准要求,安定性一定要合格。水泥中碱含量高时如果配制混凝土的骨料具有碱活性就可能产生碱骨料反应,因此若使用活性骨料,用户要求提供低碱水泥时,水泥中的碱含量不应大于0.6%或由买卖双方协商确定。另外水泥中氯离子的含量不应大于0.06%。粗骨料要优先选择花岗岩碎石,粗骨料要符合连续级配。细骨料应采用河砂,严禁使用氯离子含量超标的海砂。砂的含泥量也应符合标准要求,因为砂的含泥量高容易产生裂缝,强度会降低。应采用非活性集料以防止碱-集料反应的发生。另外还要注意外加剂中的氯离子含量和总碱量的控制[3]。通过对各种材料的质量控制将混凝土中的氯离子、碱含量控制在标准要求范内。抑制碱-集料反应常用的化学外加剂是使用锂盐,通过大量的研究表明锂盐能有效的抑制碱-集料反应,这种方法不必改变施工条件,甚至可以改善混凝土的其他性能[4]。
4 结语
混凝土结构的耐久性既关系着建筑在使用过程当中的维护成本,更关系着人的安全,因此我们要对影响混凝土结构耐久性的各种因素与原因进行分析探讨,并采取对应的措施提高凝土结构的耐久性,以降低结构使用维护成本,保障使用安全。
[1]李海波,赵丽,张国兴.施工期混凝土材料特性对其结构耐久性能影响研究[J].施工技术,2014,03:48~50.
[2]梁岩,罗小勇.耐久性损伤钢筋混凝土结构抗震性能研究进展[J].地震工程与工程振动,2014,02:113~119.
[3]张雅娜,刘兴旺,杜瑶,刘燕.基于模糊可拓层次分析法的混凝土结构耐久性评估[J].河北农业大学学报,2014,01:102~105.
[4]邹洪波,罗小勇,汤敏捷.南方在役钢筋混凝土结构耐久性问题调查与研究[J].建筑结构,2014,14:39~43.
TU755
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