公路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能技術(shù)探析

肖宏惠

摘 要：本文從影響公路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能的影響因素進(jìn)行分析，并提出了提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能的措施和養(yǎng)護(hù)對(duì)策；在公路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能的檢測方法方面，以現(xiàn)場調(diào)査檢測和室內(nèi)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，總結(jié)出混凝土耐久性能檢測的主要指標(biāo)，能夠方便快捷的對(duì)混凝土工程的耐久性能進(jìn)行有效的評(píng)估，為提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限和運(yùn)營性能提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：公路；混凝土；結(jié)構(gòu)；耐久性能

前 言：

相對(duì)于其他材料而言，混凝土材料最為經(jīng)濟(jì)和耐久，因此成為現(xiàn)在最為廣泛使用的建筑材料之一川。然而，由于混凝土結(jié)構(gòu)材料自身和使用環(huán)境的特點(diǎn)，使得混凝土結(jié)構(gòu)仍不可避免地存在著耐久性的問題。大量的混凝土結(jié)構(gòu)由于各種各樣的原因沒有達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)使用年限而提前失效，其中有部分是設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的，而更大部分則是源于混凝土結(jié)構(gòu)本身的耐久性不足。

一、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能的主要病害

1.碳化

當(dāng)空氣中的二氧化碳擴(kuò)散到混凝土中與水作用生成碳酸，碳酸與堿性氫氧化物反應(yīng)生成碳酸鹽，在自由水的作用下碳酸I丐沉淀在混凝土內(nèi)部的孔穴中，此時(shí)就發(fā)生了混凝土的碳化。

1.1碳化反應(yīng)公式：

CO2+H2O—H2CO3

Ca（0H）2+H2C03—CaC03+2H20

C3S3H3+3H2CO3 — SCaCOs+SSiO2+6 H2O

1.2混凝土的碳化反應(yīng)進(jìn)程

水泥的水化產(chǎn)物對(duì)二氧化碳具有吸收與緩沖能力，在該能力未喪失之前，碳化反應(yīng)的進(jìn)行直到緩沖能力的喪失，二氧化碳?xì)怏w將進(jìn)一

步向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散。

1.3混凝土碳化的影響因素

混凝土碳化速度取決于二氧化碳?xì)怏w的擴(kuò)散速度和二氧化碳與混凝土成分的反應(yīng)速度。而二氧化碳?xì)怏w的擴(kuò)散速度又受混凝土本身的組織密實(shí)性、二氧化碳?xì)怏w的濃度、環(huán)境濕度、試件的含水率等因素的影響。

2.氯離子的滲透

氯離子只能在水中傳輸，它在混凝土中的傳輸方式有兩種。一是不流動(dòng)的水柱，由于氯離子的濃度差異引起的單純離子擴(kuò)散；二是在干燥材料的毛細(xì)孔中，含氯鹽的水被毛管吸收。有很多措施控制混凝土中鋼筋銹燭，如控制裂縫寬度，采取陰極防護(hù)，釆用鋼筋保護(hù)涂層，此外就是限制混凝土中氯離子數(shù)量。所謂氯離子限值，就是指混凝土中氯離子的數(shù)量，超過這個(gè)數(shù)值并具備其銹燭條件例如有氧和水的參與下會(huì)發(fā)生不允許的鋼筋銹燭。

氯離子能在于鈍化膜引起鋼筋銹燭，氯離子可從外界滲透混凝土內(nèi)，混凝土材料在不同程度上均含有氯離子，摻加到混凝土內(nèi)的氯化物與水泥礦物反應(yīng)生成氯鍋酸鹽，要結(jié)合一部分氯，孔隙溶液中氯離子含量大約降為50%左右，但隨著時(shí)間與環(huán)境條件，氯錫酸鹽中的氯又會(huì)釋放出來。

2.1混凝土的鹽病害

在常見的病害物中，氯化物（氯鹽，以下簡稱鹽）是造成鋼筋去鈍化影響最嚴(yán)重的物質(zhì)。鹽對(duì)混凝土造成病害兩種途徑：一種是由混凝土原材料帶進(jìn)混凝土拌和物；另一種是混凝土硬化后，滲入混凝土的含鹽環(huán)境介質(zhì)。鹽中含有大量的氯離子，氯離子滲透到混凝土內(nèi)部，破壞鋼筋表面的鈍化膜，加速了鋼筋的銹燭，氯鹽是促使鋼筋銹燭、威脅鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最危險(xiǎn)物質(zhì)，

2.2鹽析現(xiàn)象

混凝土中的石灰化合物析出，在某些條件下，可在混凝土的表面上形成鹽的沉淀物，稱為鹽析。早期的鹽析可用水刷洗除去，嚴(yán)重的沉淀物則可以在混凝土表面上進(jìn)行酸洗處理。酸洗層的厚度（用海綿狀物涂洗）一般應(yīng)為0.5毫米，當(dāng)酸溶液為1： 10時(shí)的用量應(yīng)為200克/米2，所能除掉的混凝土厚度約為0.01毫米。酸繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)也并不危險(xiǎn)，因?yàn)樗慌c石灰的反應(yīng)用掉。即然石灰為酸所除去，混凝土表面的顏色就變深了，為了避免局部混凝土為酸所侵燭，必須按照酸的濃度、用量和作用時(shí)間均勾酸洗。酸洗處理是一種十分精細(xì)的操作，因此在混凝土試樣上預(yù)先進(jìn)行試驗(yàn)成功是很重要的。

3.硫酸鹽的侵蝕

3.1硫酸鹽侵蝕的類型

硫酸鹽侵燭主要在混凝土硬化后由水泥中的C3A和周圍環(huán)境中的硫酸鹽之間的反應(yīng)引起的，紹酸三耗與硫酸鹽反應(yīng)生成硫招三韓（韓研石）引起膨脹，I丐鞏石生長需要空間，在固體材料內(nèi)的封閉環(huán)境中，牽丐鞏石晶體生長可產(chǎn)生高達(dá)240MPa的壓力，足以引起周圍材料的破壞。根據(jù)硫酸鹽離子來源的不同可以分為外部硫酸鹽侵蝕和內(nèi)部硫酸鹽侵燭兩種，課題組只研究外部酸的侵燭。

3.2受硫酸鹽侵燭時(shí)的主要現(xiàn)象

混凝土在潮濕的條件下，大氣中的S02、C02以及其他酸性氣體，均可分解并

溶出部分凝固水泥而侵蝕混凝土，最終使混凝土表面松散。

二、混凝土耐久性能的預(yù)防措施

1.混凝土密實(shí)度的提高措施

所有環(huán)境因素對(duì)混凝土的物理一化學(xué)作用都是通過水介質(zhì)進(jìn)行

的，也就是說，水是環(huán)境對(duì)混凝土破壞的載體所以力求拒水于混凝土

之門外是提高耐久性的有效途徑。提高混凝土密實(shí)度的措施固然很多，

但最終的措施降低水灰比，也即提高強(qiáng)度。

2.引氣劑在混凝土中的使用

加引氣劑能大大提高混凝土的抗凍性，引氣混凝土的抗融耐久性系數(shù)比非引氣的可高數(shù)十倍。引入微小空氣泡不僅對(duì)消除或減少由冰凍引起的膨脹內(nèi)應(yīng)力有效，對(duì)其他因素引起的內(nèi)應(yīng)力如膨脹、結(jié)晶壓引起的同樣有效。摻引氣劑的主要缺點(diǎn)是程度不同地降低混凝土強(qiáng)度，按引氣量不同約降低5？15%。這在混凝土設(shè)計(jì)中須考慮的。把上面三種措施以混凝土各種類型耐久性破壞的影響。

3.新型水泥的研究

最新的研究成果表明，堿-礦渣、粉煤灰水泥、硫鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽系列水泥對(duì)提高混凝土抗化學(xué)侵蝕性有效。

4.改善混凝土結(jié)構(gòu)、提高性能的技術(shù)途徑

混凝土是由骨料、水泥（含摻合料）、水及少量外加劑組成的?；炷恋捏w積穩(wěn)定性取決于其中水泥漿的數(shù)量與質(zhì)量，在達(dá)到工作性的前提下，應(yīng)降低水泥漿的數(shù)量，同時(shí)應(yīng)改善水泥漿的組成，使其具有良好的結(jié)構(gòu)粘度，使混凝土拌和物均勻，改善硬化混凝土的結(jié)構(gòu)，普通混凝土中的骨料起骨架作用及穩(wěn)定體積作用，應(yīng)是級(jí)配良好，空隙率低，使混凝土在一定水泥漿用量下獲得比較高的工作性。由這些觀點(diǎn)出發(fā)，提高普通混凝土性能的技術(shù)途徑歸納如下：

4.1合理的選擇單方混凝土用水量

單方混凝土用水量185～175kg/m3的屬于耐久性混凝土，用水量175kg/m3以下屬于高耐久性混凝土。C20、C30混凝土采用18（Tl85kg/m3的用水量，C40、C50混凝土采用175kg/m3左右用水量，通過對(duì)外加劑的質(zhì)量和 量進(jìn)行調(diào)整，使混凝土拌合物的工作度滿足要求。

4.2高耐久性混凝土 開發(fā)與應(yīng)用

超高耐久性混凝土考慮的破壞因素主要有三方面：（1）大氣中的C22和NOx等酸性氣體，滲透混凝土中，使混凝土中性化，從而使內(nèi)部的鋼筋發(fā)生銹蝕；（2）靠近海岸地區(qū)，隨海風(fēng)吹來的cr及其他有害離子，擴(kuò)散到混凝土內(nèi)部，使內(nèi)部鋼筋銹蝕；（3）混凝土的收縮與水化熱等因素，使混凝土開裂，有害離子侵入混凝土內(nèi)部。上述三方面的因素對(duì)混凝土的破壞，采用一般的對(duì)策是不行的。為了達(dá)到耐久性，其途徑是在混凝土中摻入耐久性改善劑。

總 結(jié)：

針對(duì)公路混凝土結(jié)構(gòu)的主要耐久性能問題，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施和維修方案，為公路混凝土結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營提供了理論依據(jù)。從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)延長壽命，節(jié)約天然資源，減少混凝土廢棄物，保存人類環(huán)境等方面出發(fā)，研制與開發(fā)超高耐久性混凝土，提高混凝土耐久性的技術(shù)越來越重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏新良，淺談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011，（01）.

[2]劉海華，高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性措施探討[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010，（05）.

雜志郵寄地址：廣西南寧市明秀東路1號(hào)水電碧苑A1502

聯(lián)系人：梁晶 15878800800