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浅谈混凝土的耐久性
admin在2020-01-13发布 频道:行业资讯 标签:
     
从中国国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T 50476-2008)5.3当中明确了建筑使用寿命从30年、50年到100年的技术指标要求。可以往往是设计、施工相脱离,理论与实践无法对结构的耐久性负责。于是乎在过去多年出现了楼脆脆、桥脆脆事件,根据笔者过去12年的混凝土项目现场经验总结得出以下影响混凝土耐久性的五大因素:
 
1 正确优良的混凝土配合比
    正确优良的配合比设计是实现混凝土耐久性的第一步关键节点,所需砼的设计需要与项目现场相结合。没有一种混凝土配合比可以适应任何项目。例如:根据环境不同需要的添加剂也会不同,当混凝土处于含硫酸盐的土体中,配合比设计要考虑采用耐硫酸盐水泥。但这个配合比不能适应混凝土结构冻融交替的环境。这种情况下,混凝土配合比设计还必须掺入加气剂,有助于提高混凝土抗冻融交替的次数。

2 混凝土结构的设缝体系
    混凝土结构的施工缝是不可避免的。施工缝,通常是混凝土结构的薄弱点,易形成多个渗漏水通道。最要警惕的是,渗漏水会腐蚀钢筋。钢筋锈蚀产生扩张应力从而导致混凝土再次开裂形成周而复始的混凝土劣化过程。每条施工缝都应设置可靠的防水屏障。混凝土结构应设置适当的诱导缝,借以避免不规则的结构裂缝出现。混凝土的不规则裂缝,多数系混凝土浇筑质量问题而形成的。
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3 严谨的混凝土现场浇筑
    混凝土必须规范浇筑。混凝土拌和料的和易性与稠度,必须满足浇灌要求和固结为密实的整体,没有孔洞、露石糙面(rock pockets)。孔洞大多出现在钢筋下面或紧靠钢筋的部位,特别是钢筋密集的地方。混凝土浇筑过程中的振捣操作,十分重要。特别是钢筋密集部位,要精心振捣,排除气体;否则,极易产生露石糙面、蜂窝等缺陷。混凝土浇灌后的振捣,多数采用插入式振捣的方法(即专用的振动器插入混凝土浆料,然后慢慢拔出,反复施行)或混凝土模板外部的振捣方法(喷砂、捶击或其他工具敲击模板)。大多数的承包商,采用插入式振捣的方法,这种方法适应复杂的混凝土结构体。
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4 混凝土养护
    恰当的混凝土养护,或许是最常被忽视的一个步骤。养护,意味着给予混凝土硬化和强度增长最佳的环境条件。适宜的温度和湿度是很重要的,温度保持在10℃以上,方有利于混凝土强度的增长。温度必须保持,特别是最初几天,对促进水泥水化和避免干缩裂缝至关重要。恰当的养护,将会使混凝土渗透性降低,耐久性及预期的结构寿命成倍提高。
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5 低的渗透性
    即使通过配合比设计,有力改善了混凝土对所处环境的适应性。但‘低的渗透性’是对所有耐久性混凝土的基本要求。降低渗透性可以通过良好的配合比设计实现。同时,也可以掺入‘减水剂’或‘塑化剂’,减少混凝土拌和料的多余水分,不失为必要的辅助措施。处于多水环境的混凝土构筑物,应选用‘降低混凝土渗透性的外加剂’。
    今天我们从上述五点当中重点讨论最后一点!如何降低混凝土的渗透性?
    美国混凝土学会最近(2010年11月)修订、发布了一个分委员会的文件,ACI212.3R—10“混凝土化学外加剂公报”。公报新增了第15章‘降低混凝土渗透性的外加剂’。
    在新的第15章修订之前,‘降低混凝土渗透性的外加剂’通常区分为‘防水剂’和‘防潮剂’。这两个术语是含糊、不确切的。在美国混凝土学会最新的文件中,删去了这些‘伤脑筋’的术语,替换为清晰描述的常用语句,即‘‘降低混凝土渗透性的外加剂’,简称:PRAs。第15章解释了,列入‘降低混凝土渗透性的外加剂’的各个品种之功效,为什么不是均等的。‘降低混凝土渗透性的外加剂’材料,基本上可分为三大类别。
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    (1)憎水或拒水的化学物质——它们物理附着在混凝土的孔隙壁面,赋予混凝土憎水性能如皂基材料、硬脂酸盐、油类、有机硅等)
    (2)磨细的固体粉料——它们使混凝土致密,物理上限制了水往混凝土孔隙的渗透,例如惰性的或具化学活性的细粉料(如聚合物、细硅粉和火山灰材料)
    (3)渗透结晶材料——有专利权的、具有活性的化学物质组成。它们可遇水反应生成堵塞混凝土孔隙的结晶沉积物;可在静水压力下阻止水的渗入。
    公报这一章,讨论了每个类型的适用范围。提供大量信息,如何正确的检测和评价‘降低混凝土渗透性的外加剂:,保证它的合理选用。这些信息,对指导材料生产商重新修订他们的产品说明书和施工指导至关重要。任何产品体系,不能仅依靠它的材料成分,区分类别。真实的性能,要让工程设计人员了解必须通过客观公正的检测,至少也得用模拟工程实际的实验室方法试验,借以确立材料性能的可信度。
    美国混凝土学会推荐的检测试验方法有:欧洲的试验方法,英国BSEN 12390—8 “硬化混凝土施加压力水的渗透深度检测”;欧洲的试验方法,德国DIN 1048—2“硬化混凝土复合物的测试”(试件在模具内制备)。
    公报按照产品的用途,首次将‘降低混凝土渗透性的外加剂:分为两个类别:
    (1)不承受静水压力混凝土构筑物选用的外加剂,简称为pran
    (2)承受静水压力混凝土构筑物选用的外加剂,简称为PRAH。
    两个类别之间的差异,是显而易见的。PRAN类,适用于不承受静水压力的混凝土构筑物,人们习惯称为’防潮外加剂‘。大多数PRAN类品种含有憎水化学物质,拒水和减少水分吸入混凝土。因为,不能承受高的静水压力,PRAN类适用于暴露在潮湿土壤或受雨淋的环境。
    PRAH类,适用于承受静水压力的地下工程,人们习惯称为‘防水外加剂:这类产品能够承受高的静水压力,因而,适用于深的地下混凝土构筑物、隧道、水处理设施等。现今,当提及这类特别的化学外加剂时,人们都会赞誉它。
    当评价PRAH和PRAN类别时,人们关注的问题是:
    (1)混凝土工程项目的防水要求,是否承受静水压力?
    (2)产品按照美国混凝土学会ACI212公报的规定,如何归类?
    (3)推荐的产品有否应用功效的长期试验资料?
    (4)材料制造商关心的供货时间、数量等要求?
    (5)具体工程对混凝土抗裂、接缝设置、渗透性能的设计资料?
    高静水压力混凝土工程,采用‘降低混凝土渗透性的外加剂:,显著的增强了混凝土结构的耐久性。但仅此单一措施,是远远不够的。良好的混凝土配合比,加上掺入‘降低混凝土渗透性的外加剂:在实验室制作赋予混凝土高水密性的试块,是深信无疑的。但值得注意的是,实体工程的混凝土结构是非常复杂的:它设有施工缝、变形缝,易渗漏水和不可避免的裂缝;这些都增加了混凝土结构整体达到完全水密的难度。操作工的技艺在现场起着关键的作用。保障混凝土的质量,整个浇筑过程的严谨操作和规范化,都决定着混凝土结构的耐久性。
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    综上所述,提高混凝土结构耐久性是一个系统工程。从地质、设计、混凝土配合比、浇筑、振捣、养护、后期修缮缺一不可才能实现真正的无渗漏耐久性工程。从混凝土耐久性的防水角度考虑选择笔者建议要从材料自身特性是否与混凝土结构同寿命;从材料自身是否可以弥补减少混凝土的开裂从而实现细微裂缝自愈合的能力;从材料自身是否可以抵抗超高静水压从而提高混凝土的耐性。
作者:匡增友 乔君慧  
信息来源:混凝土视频网
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