提高混凝土耐久性的技術(shù)措施

皇甫秀麗

（忻府區(qū)云中河水利管理處 山西忻州 034000）

山西省忻州市某水庫(kù)1號(hào)輸水隧洞位于水庫(kù)灌溉取水口下游500 m與進(jìn)庫(kù)道路交叉處，為單孔正圓形型隧洞，長(zhǎng)度為58 m，采用模筑混凝土工藝成型，內(nèi)徑2.2 m，洞壁厚度為400 mm，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30W8?；炷磷鳛檩斔矶吹闹饕牧希瑢?duì)于工程的使用功能和使用壽命來(lái)講非常重要，其耐久性是工程設(shè)計(jì)最重要的技術(shù)指標(biāo)，提高混凝土耐久性就是要通過(guò)技術(shù)措施提高隧洞混凝土抗裂、抗?jié)B、抗碳化、抗堿反應(yīng)的能力，使混凝土工程具有高抗裂性、高抗碳化性、高抗?jié)B性、高抗侵蝕性，從而滿足工程使用功能和要求。本文論述在施工中滿足其要求所應(yīng)采取的技術(shù)措施。

1 堿-集料反應(yīng)的預(yù)防措施

堿-集料反應(yīng)是混凝土組成材料所含堿與集料化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程?；炷了盟?、外加劑等材料都含有一定的可溶堿，可溶堿在有水環(huán)境下與混凝土骨料中的一些組分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，這種反應(yīng)所產(chǎn)生的晶體具有一定的膨脹性，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的膨脹應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，甚至被破壞?；炷猎跐M足幾個(gè)基本條件時(shí)會(huì)發(fā)生堿集料反應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的破壞：第一，在混凝土中堿（主要為K2O，Na2O，其主要來(lái)自于水泥及外加劑）含量達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)量；第二，混凝土集料所含堿反應(yīng)物（吸水膨脹堿活性巖石或礦物質(zhì)）含量也達(dá)到了相當(dāng)?shù)臄?shù)量；第三，混凝土所處在有水或濕度較大的環(huán)境。所以，預(yù)防堿-集料反應(yīng)主要從以上三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行技術(shù)控制。

1.1 選用低堿水泥和非堿（低堿）骨料

水工隧洞為了提高其抗?jié)B性及抗凍性，一般選擇硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。在具體選擇水泥時(shí)，主要比較水泥看其K2O和Na2O含量。在水工混凝土中，所選水泥其C3A含量不應(yīng)大于8%，Na2O含量不應(yīng)大于0.6%。在骨料選擇時(shí)，應(yīng)采用非堿或低堿活性骨料。水泥、骨料在使用前必須嚴(yán)格對(duì)其堿含量進(jìn)行檢測(cè)。

1.2 優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)

在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，在保證混凝土抗壓、抗?jié)B、抗凍指標(biāo)的前提下，可適當(dāng)摻入一定量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，不僅可以明顯改善混凝土拌和物的工作性能，還可以起到抑制混凝土堿-集料反應(yīng)的作用。優(yōu)質(zhì)粉煤灰摻入混凝土后，第一，可稀釋水泥中的堿含量；第二，在摻入粉煤灰后，可優(yōu)先生成堿-鈣-硅膠凝體，可達(dá)到延緩堿-集料反應(yīng)的速度，從而減小混凝土內(nèi)部的膨脹應(yīng)力。最后，需要特別說(shuō)明的是摻入優(yōu)質(zhì)粉煤灰，其活性SiO2含量必須達(dá)到能夠足以抑制或減緩堿-集料反應(yīng)的要求。

1.3 對(duì)混凝土所含總堿量進(jìn)行控制

混凝土中所含有的總堿量，是指在單位重量中所有組成混凝土所有材料，如水泥、外加劑以及骨料含堿總量，含堿總量大小對(duì)于混凝土堿-集料反應(yīng)影響很大。但是，通過(guò)單位體積混凝土中含堿總量的計(jì)算以及對(duì)混凝土含堿總量的控制，可以有效抑制混凝土的堿-集料反應(yīng)，保證混凝土構(gòu)件不發(fā)生堿-集料反應(yīng)破壞。其含堿總量可通過(guò)計(jì)算或查問(wèn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)獲取。

2 混凝土抗碳化的預(yù)防措施

混凝土碳化是指混凝土在水化過(guò)程中生成物Ca（OH）2與空氣中的CO2再次反應(yīng)生成CaCO3和水，導(dǎo)致水泥漿體中堿度下降和水的損失，從而引起混凝土開(kāi)裂和鋼筋銹蝕。引起混凝土碳化主要因素有組成混凝土的各種主要材料以及混凝土的配合設(shè)計(jì)。所以，在預(yù)防混凝土碳化的主要措施有：盡量減小水灰比，以減小單位體積混凝土的水泥用量；同時(shí)盡量選擇低鈣、低碳水泥和粉煤灰，降低混凝土的碳化反應(yīng)；最后，應(yīng)合理確定外加劑的摻量，使混凝土碳化影響減至最小。

3 混凝土裂縫的預(yù)防措施

混凝土裂縫是混凝土質(zhì)量普遍存在的問(wèn)題，淺表裂縫通常只影響混凝土外觀質(zhì)量，深層裂縫則直接影響著混凝土的結(jié)構(gòu)安全。對(duì)于水工隧洞混凝土來(lái)講，混凝土裂縫會(huì)使洞內(nèi)水在壓力作用下滲入縫隙內(nèi)部，對(duì)混凝土鋼筋產(chǎn)生銹蝕，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響隧洞的正常使用。還有，混凝土?xí)蛄芽p在該處形成較為集中的抗拉應(yīng)力導(dǎo)致發(fā)展成為貫穿裂縫而破壞。最后，還會(huì)影響到隧洞的防水效果?；炷令A(yù)防裂縫的措施主要有以下幾種。

3.1 采用較大的骨灰比，較小的水灰比

水泥在凝結(jié)硬化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生干縮，且與混凝土單位水泥用量呈正比關(guān)系，單位體積混凝土水泥用量越大其干縮程度就越大，反之則越小。同時(shí)與混凝土單位用水量也呈正比關(guān)系，單位體積混凝土用水量越大，剛干縮越嚴(yán)重，反之亦越小。所以，在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用較大的骨灰比和較小的水灰比。

3.2 利用雙摻降低單位體積水泥用量

混凝土在凝結(jié)硬化過(guò)程中，水泥在水化作用下，會(huì)釋放大量的熱量，混凝土外表溫度會(huì)因?yàn)檩^低的外界溫度而大幅降低，而混凝土內(nèi)部會(huì)因?yàn)樯釛l件的限制產(chǎn)生高溫，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。所以為了降低混凝土內(nèi)部溫度，在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足混凝土強(qiáng)度和工作性能的前提下，可以摻入一定量的粉煤灰和減水劑來(lái)減少水化熱，從而降低混凝土的內(nèi)部溫度。在該水工隧洞施工中，采用摻入水泥用量20%的Ⅰ級(jí)粉煤灰和TMS優(yōu)質(zhì)復(fù)合防水劑，來(lái)降低單方混凝土體積的水泥用量。

3.3 改善養(yǎng)護(hù)條件

混凝土澆筑完成后，表面水分會(huì)較早的被蒸發(fā)，從而影響混凝土的水化作用，導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生干縮裂縫。所以在混凝土澆筑完成終凝以后，應(yīng)對(duì)其表面進(jìn)行灑水或者覆蓋進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使其表面保持濕潤(rùn)，以免發(fā)生干縮裂縫。

4 提高混凝土抗?jié)B的措施

抗?jié)B性是評(píng)價(jià)水工混凝土耐久性的重要指標(biāo)，其抗?jié)B性主要是能夠抵抗水中的侵蝕介質(zhì)侵蝕和腐蝕混凝土，從而影響水工混凝土的耐久性。所以在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)降低水灰比，同時(shí)摻加高效減水劑，以減少和阻斷混凝土內(nèi)部水化剩水的外滲通道，從而提高混凝土的抗生性。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)技術(shù)措施提高混凝土的耐久性，使其更具有抗堿-集料反應(yīng)、抗裂、抗碳化、抗?jié)B的能力，以保證混凝土隧洞的正常使用，以及延長(zhǎng)混凝土隧洞的使用壽命。本文通過(guò)對(duì)提高混凝土耐久性技術(shù)措施的簡(jiǎn)要闡述，可以為類似工程提供參考。