混凝土耐久性若干问题的讨论

2020-12-20张亚东中铁二十二局集团第六工程有限公司

门窗 2020年3期

张亚东中铁二十二局集团第六工程有限公司

1 引言

在使用环境相对较差的情况下，越来越多的混凝土因缺乏耐久性而损坏，而不是缺乏机械强度。例如，目前已投入使用一个冬天的路面混凝土将遭到严重剥落；一些混凝土轨枕使用后不久，甚至使用前，都会出现网格裂缝；长期未给水的建筑物会因冰冻而受损等等。

2 混凝土耐久性差的影响与危害

混凝土被广泛应用于建筑行业当中，因为人们都会认为混凝土的结构是一种坚固的，并且很难自然损坏。但是因为混凝土的耐久性差而造成的坍塌案例数不胜数。若是混凝土的耐久性不达标，将会影响到建筑物的整体结构，为人民群众的生命财产安全都造成一定的影响。如果抗渗性不好，水渗透到混凝土内部，会导致混凝土膨胀甚至开裂；抗侵蚀性不好，会使混凝土表面逐渐发生剥落现象，进而引起混凝土内部钢筋锈蚀；抗冻性不好，在寒冷地区，会发生混凝土开裂现象，严重的会产生贯穿裂缝；抗碳化性能不好，在水分或者其他有害性介质侵入的情况下，钢筋会发生锈蚀，并且加快混凝土收缩，从而导致混凝土裂缝甚至结构破坏。因此在我们工程建设中必须保证混凝土耐久性能的良好。

3 影响混凝土耐久性的关键—低渗透性

长期以来，人们从一个因素来评价与研究混凝土的耐久性。例如，为了抵抗硫酸盐的腐蚀，要降低铝酸盐的含量；如果发现碱-骨料反应的迹象，必须对骨料或者是低碱水泥进行更换。事实上，混凝土也需要像人类一样提高整体免疫力，而环境侵蚀也像是各种细菌的侵袭，造成“交叉感染”，比如硫酸盐腐蚀混凝土往往与冻结、碱—骨料反应和腐蚀增强重叠。

国内外使用的高效减水剂显著降低了混凝土的水胶比，混凝土的渗透性显著降低，混凝土的耐久性与水和其它有害物质渗入其内部的数量、范围等有关，因此抗渗性能高的混凝土，抗各种侵蚀能力显著提高。混凝土抗渗性能对混凝土耐久性有着重要的意义。

4 混凝土的试验评价方法

评估混凝土耐久性的主要问题是，评估混凝土的耐久性需要很长的时间，与工作的程度和强度不同，评估结果不能够立即或在很短的时间内得到，通常使用不同的快速测试方法来评估混凝土的耐久性，但这些方法通常是单独准备的在模拟条件下进行试验的样品，具有一定的局限性。混凝土在很大程度上受施工水平和实际环境条件的影响，无法预测混凝土的生存能力，但一些试验方法在一定程度上有助于质量控制。

抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力，是混凝土耐久性最基本的一个因素。工程中一般用混凝土渗透仪检测，是将一组（6块）圆柱形试件在标准养护的条件下不少于28天，表面涂抹一层密封材料，装入抗渗仪上进行试验，试验时从0.2MPa开始逐级增加水压，一直加至6个试件中3个试件表面发现渗水，即可停止试验。此方法可快速评价混凝土的渗透性能，是工程中常用的一种方法。

抗冻性，是指混凝土在饱和水状态下，多次冻融循环后仍保持原有性能不显著降低的能力。我国混凝土抗冻性试验一般执行GB/T 50082—2009，此方法是将100mm×100mm×400mm 的棱柱体试件标准养护24天，然后水中浸泡4天后开始试验。每次冻融循环中试件的冷冻时间不少于4小时，然后立即放入水中转入融化状态。每25 个循环进行一次外观检查，并进行称重，当平均质量损失率超过5%时可停止试验。抗冻标号应以抗压强度损失率不低于25%，质量损失率不超过5%时的最大冻融次数确定。此方法试验简便，容易操作，可快速评价混凝土抗冻性能指标，为混凝土的质量控制提供参考。

电通量，是混凝土在直流恒电压作用下通过的电量值大小来评价混凝土的抗氯离子渗透性能，也可用来间接评价混凝土的密实性。电通量采用直径100mm，高50mm 圆柱形试件，标准养护28天后进行真空饱水，然后放于试验槽内并检查密封性。将NaCl 和NaOH 分别注入两个试验槽中，正确连接电源后，施加60V 直流电压。过程中记录电流值，直至通电6小时。由于钢筋锈蚀造成的混凝土耐久性损伤占很大比例，而氯离子侵蚀是钢筋锈蚀的主要原因，电通量试验是测定混凝土耐久性的重要指标。

5 混凝土耐久性的控制措施

5.1 原材料选用要精细

水泥是混凝土一个必不可少的重要组成材料，其性能对混凝土耐久性有很大的影响。水泥要选用强度合格，收缩小的水泥。水泥细度是个重要的物理指标，水泥颗粒过粗，会使水泥水化反应速度慢，早期强度过低；水泥越细其活性就越高，早期水化热过分集中，导致混凝土结构产生收缩裂缝，对混凝土耐久性能很不利,因此要控制水泥细度不小于300m2/kg。

粗骨料要选用坚硬、级配好、洁净的低吸水率、低孔隙率的碎石，并且要有稳定的物理性能、化学性能，不能与水泥发生有害反应。母岩抗压强度与基础混凝土结构强度之比大于2，为获得密实、高强度的混凝土，骨料级配必须良好；含泥量、硫化物和硫酸盐含量等有害物质指标及针片状含量要符合规范要求，为保证混凝土耐久性要做粗骨料的坚固性试验和碱活性试验。

细集料最好选用天然中砂，级配良好，质地坚固、颗粒洁净细集料模数2.6～3.0。砂的含泥量和泥块含量对混凝土耐久性危害是很大的，砂中的泥可包裹在砂的表面，妨碍砂与水泥的有效粘结。并且泥的吸附能力较强，会加大用水量，降低混凝土的抗冻性能和抗渗性能，所以必须要控制其含量。如果指标超过规范要求，可采用水洗的方法处理。

5.2 加入掺合料和外加剂

随着技术水平的提高，混凝土不仅仅是水泥、砂、石、水的简单组合，目前粉煤灰、矿粉、减水剂、引气剂等材料得到广泛的应用。对于这些材料的应用，不但提高了混凝土的强度、和易性等性能，对混凝土的耐久性也有着非凡的意义。长期的工程实践及试验资料表明，混凝土中加入适量的引气剂对混凝土的抗冻性能是有很大提高的，它可以使混凝土内部产生大量的微小的封闭气泡。这些气泡可以阻断内外部水的通道，降低混凝土的渗透性，并且这些气泡切断了部分毛细管道，能使混凝土结冰时产生的膨胀力得到缓解，起到缓冲减压的作用。虽然引气剂对混凝土抗冻性有提高作用，但掺量不可过大，否则会降低混凝土的强度，得不偿失。减水剂是目前混凝土必不可少的一部分，减水剂可以大大的减少用水量，降低水胶比，提高混凝土强度和密实度，对混凝土的耐久性有着很大的改善作用。混凝土中粉煤灰、硅灰、矿渣粉等矿物掺合料的加入，对混凝土抗冻性的有着明显的提高，冻融循环300次后混凝土的动弹性模量与重量基本无变化。对混凝土性能的改善，不仅体现在抗冻性、抗渗性、抗碳化等耐久性方面，对混凝土的强度、水化热、和易性、凝结时间等都有着显著的改善作用。

5.3 加强混凝土施工工艺控制

提高混凝土的耐久性除上述几点之外，施工工艺方面也是个重要的环节，包括混凝土的拌合、运输、浇筑、振捣等方面。混凝土生产最好采用集中拌合的方式，大型的拌合站有着相对精确的计量系统，可减小材料的称量误差，这样施工配合比可得到有效的控制，拌合时间要控制好，一般不小于90秒。另外，降雨后拌合站应根据砂石料的实际含水率调整混凝土加水量和砂石料用量，其他材料掺量不得改变。运输的过程中采用专业的混凝土运输车，可保持混凝土的均匀性，不产生离析现象。并提前规划好行走路线，道路尽可能平坦，尽量缩短运输时间，保证混凝土质量。混凝土浇筑前要提前规划好方案，浇筑层厚不宜过大，要振捣充分，上下层结合良好。