淺談水工混凝土耐久性

許立穩(wěn) 侯利新

(天津市水利工程有限公司,天津 300222)

淺談水工混凝土耐久性

許立穩(wěn) 侯利新

(天津市水利工程有限公司,天津 300222)

本文對水工混凝土耐久性進(jìn)行了研究及探討,并提出了混凝土耐久性的影響因素及對策。

混凝土 耐久性

1 水工混凝土耐久性

水工混凝土耐久性是指水工建筑物在使用環(huán)境下,對物理的、化學(xué)的以及其他使結(jié)構(gòu)材料性能惡化的各種侵蝕作用的抵抗能力。水工混凝土耐久性主要為抗腐蝕、抗凍、抗?jié)B等幾個方面。

2 導(dǎo)致水工混凝耐久性失效的原因

導(dǎo)致水工混凝土耐久性失效的原因主要有以下幾個方面:混凝土的低強(qiáng)度風(fēng)化;堿——骨料反應(yīng);滲漏溶蝕;凍融破壞;水質(zhì)侵蝕;沖刷磨損和空蝕;混凝土的碳化與鋼筋銹蝕;由荷載、溫度、收縮等原因產(chǎn)生的裂縫以及止水失效等引起滲漏病害的加劇。實際問題中,往往存在多個因素的共同作用。

2.1 風(fēng)化

水利工程中,大部分建筑物處于室外,由于風(fēng)化作用使得強(qiáng)度明顯下降,以至于混凝土結(jié)構(gòu)在經(jīng)過一定時間后,強(qiáng)度不能滿足結(jié)構(gòu)性能要求。

2.2 堿——骨料反應(yīng)

混凝土堿——骨料反應(yīng)是指混凝土微孔中來自水泥、外加劑等的可溶性堿溶液和骨料中某些活性組分之間的反應(yīng)。

2.3 滲漏

水土混凝土結(jié)構(gòu)在水壓力的條件下,出現(xiàn)裂縫、貫穿性通道等,破壞結(jié)構(gòu)形式、降低了水利工程的使用壽命。

2.4 凍融

在寒冷地區(qū),由于低溫時混凝土孔隙中水的反復(fù)凍結(jié)融化,使得混凝土內(nèi)部破壞。在我國北方地區(qū)較常見。

2.5 水侵蝕

水工混凝土與各種水體接觸,其中受污染的水體中有破壞混凝土機(jī)構(gòu)的有害物質(zhì),尤其是酸性水體破壞作用較大。

2.6 沖刷磨損

處于高速水流特別是挾沙水流作用下的混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件,會產(chǎn)生沖刷磨損,或者由于結(jié)構(gòu)表面不平整,在混凝土表面形成真空,產(chǎn)生空蝕破壞,致使混凝土被剝落。

2.7 碳化

混凝土保護(hù)層的碳化導(dǎo)致混凝土表面強(qiáng)度降低、耐久性被破壞。

2.8 其它

因為混凝土的抗拉強(qiáng)度較低,在荷載的作用下,一般的受彎構(gòu)件都是帶裂縫工作的;濕度的變化也會使混凝土產(chǎn)生裂縫,尤其是大體積混凝土;混凝土由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)引起的收縮裂縫等都會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性降低。

3 提高水工混凝土耐久性

水工混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與結(jié)構(gòu)所處環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)使用條件、結(jié)構(gòu)形式和細(xì)部構(gòu)造、結(jié)構(gòu)表層保護(hù)措施以及施工質(zhì)量等均有關(guān)系。新編的《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性控制提出了要求。耐久性設(shè)計主要根據(jù)規(guī)范對耐久性的要求采取以下保證措施。

3.1 環(huán)境類別

設(shè)計永久性建筑物時,應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的耐久性要求。建筑物所處的環(huán)境條件可劃分為四類,設(shè)計時可按結(jié)構(gòu)所處的不同類別提出相應(yīng)的耐久性要求。

3.2 原材料與施工質(zhì)量

為保證結(jié)構(gòu)具有良好的耐久性,首先應(yīng)正確選用原材料,加強(qiáng)原材料質(zhì)量檢測。

3.3 最低強(qiáng)度等級

對于有耐久性要求的結(jié)構(gòu),混凝土強(qiáng)度等級不宜過低,應(yīng)按不同環(huán)境條件類別,采用不低于《規(guī)范》中所列的最低值。

3.4 最大水灰比

混凝土的水灰比對耐久性的影響很大。實驗證明,當(dāng)水灰比小于時,鋼筋就不會銹蝕。國外一些海工混凝土0.3建筑的水灰比一般都控制在以下。所以在設(shè)計時應(yīng)嚴(yán)格0.45控制混凝土的水灰比,使其不大于《規(guī)范》中所列數(shù)值。

3.5 最小水泥用量

水泥用量也是影響混凝土的密實性和堿性(抗碳化能力)的重要因素。為提高耐久性,混凝土的水泥用量不宜少于《規(guī)范》中所列數(shù)值。

3.6 抗?jié)B性

混凝土越密實,水灰比越小,其抗?jié)B性越好。水工混凝工所需要的抗?jié)B等級應(yīng)根據(jù)所承受的水頭、水力梯度以及下游排水條件、水質(zhì)條件和滲水的危害程度等因素確定,并不得低于《規(guī)范》中所列數(shù)值。摻用加氣劑、減水劑可以顯著提高混凝土的抗?jié)B性能。

3.7 抗凍性

混凝土處在凍融交替的環(huán)境,如果抗凍性不足,就會發(fā)生剝蝕破壞。對于有抗凍要求的混凝土結(jié)構(gòu),應(yīng)按《規(guī)范》根據(jù)氣候分區(qū)、凍融循環(huán)次數(shù)、表面局部小氣候條件、水分飽和度、結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性和檢修條件等選其水泥、摻合料、外加劑的品種和數(shù)量,水灰比、配比及含氣量等應(yīng)通過試驗確定或按照《水工建筑物抗凍設(shè)計規(guī)范》選用。

3.8 混凝土保護(hù)層厚度

對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件來說,耐久性較大程度上取決于鋼筋是否銹蝕。而鋼筋銹蝕又與混凝土碳化達(dá)到鋼筋表面的時間有關(guān),大約正比于保護(hù)層厚度的平方。所以,對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),混凝土保護(hù)層的厚度及密實性是決定結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵。混凝土保護(hù)層不僅要有一定的厚度,還必須澆搗密實,且注意養(yǎng)護(hù)防裂。