
混凝土耐久性從字面意思解釋即是混凝土可以正常使用的時(shí)間,簡而言之就是混凝土結(jié)構(gòu)長期在自然環(huán)境、外部環(huán)境等的作用之下,所能夠保證的壽命。一般施工人員都會(huì)對其有一個(gè)時(shí)間估算,保證項(xiàng)目建成后不會(huì)因?yàn)槟途昧Φ膯栴}花大量資金去修復(fù),同時(shí),其也能夠滿足外觀性、功能性以及安全性等要求。
水工混凝土的耐久性主要包括抗凍性、抗?jié)B性、抗沖磨性、抗空蝕性、抗化學(xué)反映侵蝕性及抗碳化性等。
混凝土內(nèi)部本身就存在一些小的空隙,空隙內(nèi)部還含有水分,如果遇到天氣較為寒冷的情況,內(nèi)部孔隙中的水分就會(huì)結(jié)成冰,然后產(chǎn)生應(yīng)力。如果溫度升高,自然會(huì)化成水,內(nèi)部的應(yīng)力也會(huì)逐步降低,但是來回反復(fù)的作用會(huì)損傷混凝土的結(jié)構(gòu),使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)老化的現(xiàn)象,這也就是俗稱的凍融作用。其會(huì)使得混凝土結(jié)構(gòu)的表面出現(xiàn)剝落,內(nèi)部逐步開裂。經(jīng)過凍融作用下的混凝土結(jié)構(gòu)抗壓性會(huì)逐步降低,包括其彈性、泊松比等力學(xué)性能都會(huì)受到影響。
工程項(xiàng)目所處的環(huán)境一般都比較惡劣。在這種狀態(tài)之下,混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部很容易滲透入一些有害的氣體、液體等,然后破壞混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu),如果不對其進(jìn)行定時(shí)的維護(hù)或者及時(shí)的補(bǔ)救,必然會(huì)影響到混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。通常水灰之間的比例會(huì)直接影響混凝土的密實(shí)度,一般密實(shí)度越好,混凝土的抗?jié)B性就越強(qiáng),也不易受到滲透性的破壞。除此之外,混凝土的骨料粒徑越大,抗?jié)B性越低。
混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)了碳化作用,實(shí)際上就是內(nèi)部結(jié)構(gòu)中滲入了二氧化碳?xì)怏w,氣體與混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部中的堿性物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng),形成了碳酸鈣和水,從而降低了混凝土內(nèi)部的堿度,造成這一問題的原因包括材料因素以及環(huán)境因素。如果混凝土結(jié)構(gòu)長期處于一個(gè)溫度較低的環(huán)境中,表面就會(huì)逐步收縮,然后產(chǎn)生一種拉力。如果這種拉力超過混凝土自身的抗拉強(qiáng)度,混凝土表面就會(huì)出現(xiàn)干裂現(xiàn)象。然后空氣中的二氧化碳就會(huì)滲入到混凝土結(jié)構(gòu)中,產(chǎn)生碳化反應(yīng)。當(dāng)溫度一升高,內(nèi)部的二氧化碳就會(huì)擴(kuò)散。一張一弛必然會(huì)影響到混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。
在混凝土內(nèi)部有一系列的堿性物質(zhì),如果和活性骨料發(fā)生反應(yīng)之后,這一類物質(zhì)就會(huì)膨脹,混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)就會(huì)逐步受到破壞。如果出現(xiàn)了堿骨料反應(yīng),那么混凝土結(jié)構(gòu)基本很難進(jìn)行補(bǔ)救。由此可見堿骨料的反應(yīng)是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性以及殺傷力最大的一個(gè)因素。
我國的河流屬多泥沙河流,混凝土壩高度已達(dá)到300m級,高壩大庫已很多,由于水頭高,高速水流流速已達(dá)40m/s以上,高速水流挾帶大量泥沙(汛期)和直徑達(dá)1m以上的石塊對泄流建筑物表面造成嚴(yán)重的沖刷磨損破壞。另外,在我國西南地區(qū)河流推移質(zhì)很多,對建筑物造成沖擊磨損破壞。
高速水流挾帶砂石,在混凝土表面滑動(dòng)、滾動(dòng)和跳動(dòng),對混凝土表面產(chǎn)生沖擊、淘刷、摩擦切削、沖撞捶擊作用,導(dǎo)致混凝土破壞,這就是混凝土的沖磨破壞機(jī)制。因此歸納起來,混凝土的沖磨破壞可分為兩種:一種是懸移質(zhì)(泥沙)高速水流造成的沖刷磨損破壞;另一種是推移質(zhì)(塊石、卵石)高速水流造成的沖擊磨損破壞。
水中溶有空氣,當(dāng)高速水流流經(jīng)不平整表面或表面曲面低于水流射流形成的自然曲面時(shí),水流脫離混凝土表面,局部水流形態(tài)惡化,形成真空區(qū)。在真空作用下,水迅速蒸發(fā),形成水蒸氣,水中的空氣在低壓作用下從水中向外逃逸,氣泡在逃逸過程中迅速長大,達(dá)到水流表面時(shí)在真空區(qū)爆炸破裂?;炷帘砻娼?jīng)受不住這樣大的爆炸力而破壞。破壞的細(xì)屑立即被水流帶走,局部形成更加不平整的表面,空蝕作用加劇,短時(shí)間可形成大面積的空蝕坑。這就是水工混凝土的空蝕破壞機(jī)制。
混凝土原材料的質(zhì)量會(huì)直接影響到水工混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。有些工人在挑選原材料時(shí),面對市場上五花八門的材料,挑選不合理,最終應(yīng)用到混凝土結(jié)構(gòu)的制作過程中,影響了混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍性、抗?jié)B性等耐久性功能。因此必須嚴(yán)格把控混凝土制作的質(zhì)量,其次還要根據(jù)工作環(huán)境、施工條件等嚴(yán)格的選擇骨料、外加劑等原材料,保證好原材料的質(zhì)量。
施工混凝土結(jié)構(gòu)的制作設(shè)計(jì)問題會(huì)直接關(guān)乎到混凝土的耐久性,例如對混凝土結(jié)構(gòu)的形體尺寸設(shè)計(jì)、架構(gòu)設(shè)計(jì)等。在設(shè)計(jì)的過程中為了避免出現(xiàn)問題,應(yīng)該根據(jù)水利工程的實(shí)際情況,比如地基實(shí)際可承受的能力,荷載分布的情況,減少裂縫的產(chǎn)生等,通過合理的設(shè)計(jì)架構(gòu)進(jìn)一步提升水工結(jié)構(gòu)混凝土的性能,設(shè)計(jì)鋼筋厚度,提升結(jié)構(gòu)耐久性。
影響施工質(zhì)量的因素有很多,如原材料質(zhì)量,其中最關(guān)鍵的還是施工人員的技術(shù)水平,比如在進(jìn)行混凝土的制作時(shí),不嚴(yán)格控制其配比,水和灰之間的比例不平衡,水的比例較多,這必然會(huì)導(dǎo)致混凝土硬化之后不夠緊實(shí),還易出現(xiàn)裂縫,而這樣的混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量是非常差的,如果遇到較為惡劣的環(huán)境,必然會(huì)出現(xiàn)滲透、凍融等,影響水利工程項(xiàng)目的質(zhì)量。
(1)摻加引氣劑;
(2)嚴(yán)格限制水膠比;
(3)選用優(yōu)質(zhì)骨料。
(1)盡量降低混凝土水膠比;
(2)摻加外加劑;
(3)摻用優(yōu)質(zhì)摻合料;
(4)保證混凝土施工質(zhì)量。
(1)盡量降低混凝土水膠比,提高混凝土的抗壓強(qiáng)度;
(2)選用優(yōu)良的抗沖磨護(hù)面材料。
(1)修改過流面體型、改善水流條件,保證水流不出現(xiàn)脫離表面的真空區(qū);
(2)控制和處理過流表面不平整度,并符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求;
(3)設(shè)置通氣設(shè)施;
(4)改進(jìn)泄流運(yùn)行方式;
(5)采用高抗空蝕材料護(hù)面,如高強(qiáng)混凝土抗空蝕性較好。
(1)選用合適的水泥品種,如抗硫酸鹽水泥;
(2)摻用火山灰質(zhì)活性摻合料;
(3)提高混凝土密實(shí)性和抗?jié)B性;
(4)混凝土表面防護(hù)處理;
(5)保證混凝土保護(hù)層厚度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。
(1)盡量降低混凝土水膠比,提高混凝土密實(shí)性、減少空隙率,使CO2很難侵入到混凝土中去。
(2)加強(qiáng)施工質(zhì)量控制,振搗密實(shí),不漏振、不欠振,混凝土表面抹面要用力壓實(shí),使混凝土表面也密實(shí),CO2不易侵入混凝土內(nèi)部。
(3)選用合適的水泥品種,優(yōu)先選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。
(4)混凝土表面涂刷防碳化涂料作保護(hù)層,阻止CO2入侵混凝土。
(5)鋼筋混凝土中鋼筋的混凝土保護(hù)層有足夠厚度,以盡量延長碳化時(shí)間。
(6)鋼筋混凝土中混凝土摻鋼筋阻銹劑,防止混凝土碳化后鋼筋生銹。
1、加強(qiáng)材料質(zhì)量的檢測
想要進(jìn)一步提高水工混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,首先要保證混凝土材料的質(zhì)量及安全問題。一般制作水工混凝土?xí)r需要的成分是水、沙石、水泥等一些輔料。為了避免因?yàn)樵牧纤斐傻哪途眯韵陆担谡麄€(gè)施工過程中,必須要加強(qiáng)對材料的檢測,包括進(jìn)一步落實(shí)材料的強(qiáng)度、荷載力等各方面的指標(biāo)。除此之外,還需要了解材料它本身所具有的化學(xué)成分、干縮程度等等。要嚴(yán)格的去檢測并記錄。避免在后期出現(xiàn)的一些裂縫等不良現(xiàn)象,影響水工混凝土結(jié)構(gòu)的耐受力,保證整個(gè)工程質(zhì)量是符合實(shí)際需求的。
2、嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量,降低環(huán)境的破壞率
首先需要合理的控制混凝土理論配合比,根據(jù)結(jié)構(gòu)所需要使用的年限、所處的環(huán)境、結(jié)構(gòu)類型等合理的進(jìn)行混凝土的配比,在使用水膠比以及水泥用量時(shí)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)性的要求。同時(shí)還需要考慮運(yùn)輸?shù)臈l件、澆筑所采用的方法,根據(jù)混凝土的坍落度合理選擇混凝土,盡可能的表面混凝土在硬化之后所形成的收縮性現(xiàn)象。其次控制好混凝土保護(hù)層的厚度。在設(shè)置墊塊時(shí)其強(qiáng)度以及耐久性不能低于結(jié)構(gòu)本體,其形狀和尺寸都要滿足一定的要求,合理的分析以及計(jì)算保護(hù)層的厚度,采取合理的措施對出現(xiàn)的厚度問題進(jìn)行處理,提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。最后要控制好混凝土澆筑的質(zhì)量。在澆筑之前需要對一些細(xì)節(jié)進(jìn)行處理,水平面鋪上20mm左右的水泥砂漿,如果混凝土的和易性較差,不能在表面加水,應(yīng)該通過振搗等方式進(jìn)一步的改善混凝土的和易性。如果在澆筑時(shí)表面有積水,要及時(shí)的排出。當(dāng)然如果在澆筑過程中出現(xiàn)混凝土凝固現(xiàn)象的,應(yīng)該及時(shí)的進(jìn)行處理。
3、定期進(jìn)行維護(hù)
水工混凝土結(jié)構(gòu)正常運(yùn)行之后,有關(guān)部門需要定期對其進(jìn)行檢查、合理化監(jiān)督,通過記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行評估混凝土結(jié)構(gòu)的壽命,尤其是要衡量好工作環(huán)境,及時(shí)的采取預(yù)防性措施,定時(shí)做檢測以及安全鑒定,合理評估混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。如果發(fā)現(xiàn)混凝土的表面已經(jīng)出現(xiàn)了病害,如碳化、脫落等應(yīng)及時(shí)采取措施處理。
內(nèi)容來源:中國公路學(xué)會(huì)
免責(zé)聲明:本文涉及的部分文案、圖片、視頻摘自于互聯(lián)網(wǎng),目的在于分享更多信息,本站不對其準(zhǔn)確性負(fù)責(zé)。部分內(nèi)容、圖片系網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載,版權(quán)歸原作者所有,部分內(nèi)容因轉(zhuǎn)載眾多,無法確認(rèn)原作者,如有問題,請聯(lián)系刪除。