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水工混凝土耐久性影響因素與提升措施

時間:2019-12-13 來源:農業科技與信息 作者:王春生 本文字數:2772字

  摘    要: 隨著水工混凝土結構應用領域的發展,研究其結構耐用性凸顯出重要意義。本文分析了水工混凝土結構耐久性的影響因素,提出了提高混凝土結構耐久性的措施。

  關鍵詞: 水工混凝土結構; 耐久性; 影響因素; 防治措施;

  混凝土耐久性指的是混凝土抵抗環境介質作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性,從而維持混凝土結構的安全、正常使用的能力。混凝土結構耐久性是指在預定作用和預期的維護與使用條件下,結構及其部件能在預定的期限內維持其所需的最低性能要求的能力。由于認識不足,技術人員在建設過程中往往憑借工程經驗,缺乏提高砼耐久性的理論研究和完善措施。因此,提高水工混凝土工程耐久性、增加其使用壽命成為了工程技術人員的研究重點,其直接影響項目的經濟效益。

  1、 混凝土結構耐久性對工程的重要意義

  混凝土結構具有較好的整體性、耐久性、可塑性,在防洪度汛、工農業用水、水力發電、航運養殖、環保旅游等方面被廣泛應用。但水利水電混凝土工程多位于江河之上、大山峽谷之中,混凝土構成材料在復雜的環境下出現了一系列的物理、化學現象,影響到其結構耐久性。此外,許多混凝土構造物由于各種原因達不到預定的使用年限,混凝土耐久性降低。因此,如何有效提高混凝土耐久性,延長其使用壽命,減少補強加固費用是建筑行業節約工程造價的關鍵。

  2、 影響水工混凝土耐久性的因素

  2.1、 設計因素

  部分設計文件沒有針對混凝土所處環境和混凝土設計年限提出相應的配合比要求,也沒有進行相關配合比論證,沒有對水泥標準稠度用量、骨料級配和粒型、外加劑和水泥適應性及材料質量均質性等提出具體要求。同時,一些水工混凝土構件細部構造及幾何形狀等優化不夠,容易產生應力集中等不利影響。還有一些水工混凝土建筑物在設計時未充分考慮無荷載情況下混凝土體積收縮的情況,使混凝土結構出現不協調變形而產生多余內力的現象等。

  2.2、 施工因素

  施工水平的高低是影響混凝土耐久性的重要原因之一。在施工過程中,由于施工方案不當、施工人員操作不當、機械設備能力不足、原材料控制不嚴或環境突變應對不及時等原因,造成混凝土澆筑質量較差,強度不均勻,抗裂能力降低,進而影響其耐久性,如混凝土裂縫。很多水工混凝土均為大體積混凝土施工,在施工過程中如果沒有做好溫度控制,易出現裂縫。混凝土拌合不充分,運距較遠,路面不平整,振搗過度等同樣會使混凝土產生離析。此外,施工人員疲憊懈怠,平倉振搗不及時,也會導致混凝土均勻性、密實度不足。
 

水工混凝土耐久性影響因素與提升措施
 

  2.3、 材料因素

  混凝土級配不良,所使用砂石含泥量超標,水泥水化熱較高,混凝土拌合用水氯離子、含堿量超標,水灰比過大等也是影響水工混凝土耐久性的重要因素。

  2.4、 環境因素

  水工混凝土經常或周期性的遭受環境水作用,且水利工程涉及地域范圍較廣,在高寒、高鹽、高熱潮濕等各類較為極端的氣候水文地質條件地區均有分布。因此,環境因素對水工混凝土耐久性的影響極為重要。影響水工混凝土耐久性的因素表現在以下幾個方面。

  2.4.1、 混凝土碳化和鋼筋銹蝕

  混凝土本身含有大量的毛細孔,空氣中二氧化碳與混凝土內部的游離氫氧化鈉反應生成碳酸鈣,混凝土堿性逐漸降低,當碳化超過混凝土保護層時,造成混凝土疏松脫落,導致鋼筋失去保護層而產生銹蝕。前期是鋼筋表面局部出現銹斑,中期是鋼筋表面整個銹蝕,發生層裂,后期是鋼筋銹蝕加劇,混凝土脫落,造成鋼筋有效截面減小,結構承載力下降,嚴重時,使鋼筋混凝土構件喪失基本承載能力。由此可見,混凝土的碳化對鋼筋混凝土結構的耐久性有很大影響。

  2.4.2、 凍融循環

  水工混凝土結構在實際運行中,由于運行條件的改變,工程所在地域的氣候環境變化,隨著干、濕、冷、熱的交替,結構表面和內部所含水分凍結和融合交替出現,造成混凝土結構產生裂縫,混凝土表面開始層層剝蝕,產生結構疏松等現象。

  2.4.3、 化學(水質)侵蝕

  水利工程在復雜的自然環境影響下,侵蝕介質經常作用于混凝土結構,侵蝕物和被侵蝕物之間發生一系列化學—物理反應,逐漸使混凝土受到侵蝕,造成混凝土結構強度降低直至破壞。常見化學侵蝕有淡水、一般酸性水、碳酸、硫酸鹽、鎂鹽腐蝕等。

  2.4.4、 堿骨料反應

  它是引起混凝土耐久性下降的主要原因之一。硬化混凝土中的堿與骨料中的活性礦物發生化學反應,使混凝土結構強度降低,導致混凝土發生膨脹、開裂,甚至破壞。混凝土內部發生的反應,在混凝土工程中極易造成質量隱患,可以在施工中限制混凝土的堿含量、摻用外加劑(如粉煤灰、減水劑、引氣劑等)及混合材料來提高混凝土的質量和耐久性能。

  3、 提高混凝土耐久性的措施

  混凝土強度與密實性是影響耐久性的重要因素,提高耐久性必須保證混凝土強度,提高混凝土密實度。混凝土配合比的設計是保證混凝土耐久性的關鍵環節,可以在混凝土中摻用外加劑、外摻料改善混凝土施工性能,減少水化熱,改善混凝土內部結構,提高混凝土耐久性。因此,在設計、施工、選材上可以采取合理措施對水工混凝土結構的耐久性進行控制。

  3.1、 合理設計

  應注意結合工程所在環境特點進行有針對性的耐久性設計,提出混凝土耐久性設計的一系列重要指標和結構構造、施工措施、檢查維護等要求。混凝土最低強度等級、抗碳化、抗凍、抗滲、抗氯離子滲透等耐久性能及鋼筋保護層厚度應符合規范要求。構件細部構造應有利于防腐,構件截面幾何形狀應力求簡單,減少應力集中,表面有利于排水。

  3.2、 合理施工

  施工時應做好完備的施工方案及措施,加強對施工人員的交底培訓,合理安排人員、機械、材料的投入,避免澆筑過程臨時中斷,加強對施工過程的旁站監督管控,嚴格遵守混凝土澆搗制度,避免漏振、過振,做好原漿抹面壓光,確保混凝土密實度。尤其應注意做好大體積水工混凝土澆筑過程中的溫度控制,采用內降溫外保溫,提高混凝土抗裂能力,避免產生溫度裂縫。做好混凝土保溫、保濕養護工作,從養護時間、方法和材料等方面多下功夫。

  3.3、 合理選用材料

  選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等水化熱小的水泥。采用雜質少、粒徑適中、級配好、堅固性好的粗骨料。為防止堿骨料反應對混凝土的破壞,除了對混凝土總堿量進行限制外,還應摻加粉煤灰等活性礦物摻合料。為增加混凝土的抗凍、抗滲性能,在混凝土中摻加適量的引氣劑和高效減水劑。檢驗及控制混凝土拌合用水,避免氯離子、堿含量等超標。對水工鋼筋混凝土采用混凝土表面涂抹隔離保護層或對鋼筋進行涂層保護等預防措施防止鋼筋銹蝕。

  水工混凝土的耐久性涉及環境、設計、材料、施工等多個方面,在工程建設中應根據水工建筑物的等級、所處自然環境條件、施工運行管理條件、損壞的后果等,采取安全可靠、因地制宜、經濟合理的措施,達到提高混凝土耐久性的目的。

  4、 結語

  由于水利水電工程建設受到自然環境的影響,導致其在實施過程中存在質量問題,從而影響使用年限。只有嚴格控制影響質量的不利因素,才能增加其經濟效益和社會效益。

    王春生.水工混凝土結構耐久性研究[J].農業科技與信息,2019(17):98-99.
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