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淺談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性

2009-12-25 14:11    【  【打印】【我要糾錯】

  摘要:通過對混凝土耐久性影響因素的分析,提出提高混凝土耐久性的主要技術(shù)措施。

  關(guān)鍵詞:混凝土;耐久性;影響因素;措施

  1、前言

  混凝土結(jié)構(gòu)以其整體性好、耐久性好、可塑性強、維修費用少等優(yōu)點廣泛使用于整個20世紀(jì),發(fā)現(xiàn)混凝土的耐久性問題則是在60至70年代。一些發(fā)達(dá)國家的混凝土橋使用了三四十年后,紛紛進入老化期。人們始料不及的是混凝土材料在不利的環(huán)境、運用條件下,出現(xiàn)了一系列影響結(jié)構(gòu)耐久性的物理、化學(xué)現(xiàn)象,如結(jié)構(gòu)混凝土的碳化、保護層剝落、裂縫的 發(fā)展 、鋼筋銹蝕、滲透凍融破壞、混凝土集料的化學(xué)腐蝕等等。我國七十年代后期建造的混凝土橋梁亦發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象。因而混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題已成為結(jié)構(gòu)工程師們不容忽視的一個問題。

  混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性概括起來是指混凝土抵抗周圍不利因素長期作用的性能。結(jié)構(gòu)耐久性問題主要表現(xiàn)為:混凝土損傷;鋼筋的銹蝕、脆化、疲勞、應(yīng)力腐蝕;以及鋼筋與混凝土之間粘結(jié)錨固作用的消弱等三個方面。從短期效果而言,這些問題影響結(jié)構(gòu)的外觀和使用功能;從長遠(yuǎn)看,則為降低結(jié)構(gòu)安全度,成為發(fā)生事故的隱患,影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。下面從影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素和提高耐久性的技術(shù)措施兩個方面來探討混凝土的耐久性問題。

  2、影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素

 。1)混凝土的材質(zhì)。

  混凝土是碎石、砂、水泥和水拌合后凝硬而成。這些材料的優(yōu)劣直接影響到硬化后混凝土的質(zhì)量(包括密實度和強度等),好質(zhì)量的材料將為工程使用期混凝土的耐久性打下良好的基礎(chǔ)。近年來由于基本建設(shè)的迅猛發(fā)展,施工中往往忽略對材質(zhì)的要求,工地上只檢查混凝土試件的強度作為材質(zhì)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。豈知不合規(guī)格的材料,將導(dǎo)致混凝土收縮徐變量大大增加,初始裂縫大量產(chǎn)生,這對混凝土結(jié)構(gòu)安全將是一嚴(yán)重隱患。

 。2)混凝土的密實性。

  混凝土的內(nèi)部缺陷(不密實),使混凝土在使用過程中易受各種不利因素的侵襲,主要有如下幾種形式:

 、贊B透:當(dāng)混凝土不密實,空氣和水容易滲入,水中有害物質(zhì)就易對混凝土產(chǎn)生化學(xué)侵蝕,影響混凝土的耐久性。

 、谔蓟夯炷林幸蛩嗍袣溲趸}而呈堿性,在鋼筋表面形成堿性薄膜而保護鋼筋免遭酸性介質(zhì)的侵蝕,起到了“鈍化”保護作用。但當(dāng)混凝土密實度低,空氣中水和C02滲入,形成碳酸,盡管其酸性很弱,也能中和氫氧化鈣使鋼筋銹蝕,這一過程成稱混凝土的“碳化”。

 、蹆鋈谄茐模夯炷敛幻軐,體內(nèi)滲入的水量大,低溫時水結(jié)冰體積膨脹產(chǎn)生壓力,從內(nèi)部破壞混凝土的微觀結(jié)構(gòu),經(jīng)多次凍融循環(huán)后,損傷積累將使混凝土剝落酥裂,強度降低。

 。3)混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件。

  工程結(jié)構(gòu)使用時所處的環(huán)境條件是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的外部因素,如海水侵蝕、大氣腐蝕、極高溫度、冰凍、水、風(fēng)、地震災(zāi)害的襲擊等。根據(jù)環(huán)境條件對混凝土耐久性的影響,《橋規(guī)》(JTG D62)根據(jù)公路橋梁的使用情況,將橋梁結(jié)構(gòu)使用環(huán)境條件劃分為下列4類:

  Ⅰ類環(huán)境——系指溫暖或寒冷地區(qū)的大氣環(huán)境;與無侵蝕性的水或土接觸的環(huán)境。

 、蝾惌h(huán)境——系指嚴(yán)寒地區(qū)的大氣環(huán)境;使用除冰鹽環(huán)境;濱海環(huán)境。

 、箢惌h(huán)境——系指海水環(huán)境。

  Ⅳ類環(huán)境——系指受侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。

  在上述環(huán)境分類中,嚴(yán)寒地區(qū)是指累年最冷月平均溫度低于-10℃地區(qū);寒冷地區(qū)是指累年最冷月平均溫度高于-10℃,低于或等于0℃的地區(qū)。除冰鹽環(huán)境是指北方城市依靠噴灑鹽水除冰化雪的且其主梁受到侵蝕的環(huán)境;濱海環(huán)境是指海水浪濺區(qū)以外且其前無建筑物遮擋的環(huán)境;海水環(huán)境是指潮汐區(qū)、浪濺區(qū)及海水中的環(huán)境;受侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境是指某些化學(xué) 工業(yè) 和石油化工廠的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。

  如上所述,混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性取決于混凝土材料的自身特性和結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境,同時與結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及養(yǎng)護密切相關(guān)。

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