提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的探討

李士民

耐久性是指混凝土在使用過程中抵抗各種破壞作用的能力,混凝土耐久性的好壞決定鋼筋混凝土工程的壽命,是混凝土一個(gè)重要的性能,因此長期以來受到人們的重視。影響混凝土耐久性的因素主要有以下幾種:凍融循環(huán)作用、碳化作用、環(huán)境水作用、風(fēng)化作用、鋼筋銹蝕作用和堿—骨料反應(yīng)作用。本文將從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、檢測和使用維護(hù)四個(gè)方面來闡述控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的要點(diǎn)。

1 設(shè)計(jì)階段(施工圖階段、配合比階段)

對(duì)于施工圖設(shè)計(jì)階段的耐久性,應(yīng)根據(jù)環(huán)境類別、使用年限、結(jié)構(gòu)類型等進(jìn)行裂縫等級(jí)、最大水灰比、最小水泥用量、最低強(qiáng)度等級(jí)、最大氯離子和最大堿含量等的控制。

最大裂縫寬度:一、二、三類環(huán)境分別為0.3 mm,0.2 mm,0.2 mm控制,建議在一類環(huán)境中。對(duì)鋼筋混凝土屋面梁,托梁,屋架,托架面板,廁所,衛(wèi)生間及需作疲勞驗(yàn)算的吊車梁等構(gòu)件應(yīng)按二級(jí)裂縫控制等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算,其主要原因是考慮現(xiàn)在建筑施工市場有降低競標(biāo)問題,工程造價(jià)較低,且工期較短,無法確保施工質(zhì)量。對(duì)于樓板構(gòu)件最大裂縫寬度限值按0.2 mm控制。

一類、二類和三類環(huán)境中,設(shè)計(jì)使用年限為50年和100年結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)、最大氯離子、堿—集料含量的規(guī)定,建議加大混凝土保護(hù)層厚度以取代粉刷層,并采取有效的表面防護(hù)措施,必需時(shí)宜采用環(huán)氯樹脂涂層帶肋鋼筋;此外應(yīng)對(duì)混凝土抗凍性及抗?jié)B性提出要求,并在施工圖中予以說明。

對(duì)于混凝土配合比設(shè)計(jì)階段的耐久性,從混凝土的水泥、粗細(xì)骨料、水、外加劑等方面進(jìn)行控制。

水泥的使用可在控制水泥用量的情況下按以下情況確定:在普通氣候環(huán)境中及干燥環(huán)境中的混凝土優(yōu)先采用普通硅酸鹽水泥;在高濕度環(huán)境或水中的混凝土優(yōu)先采用礦渣硅酸鹽水泥;在嚴(yán)寒地區(qū)的露天環(huán)境及嚴(yán)寒地區(qū)未在水位升降范圍內(nèi)及有抗?jié)B要求的混凝土優(yōu)先采用普通硅酸鹽水泥;厚大體積的混凝土優(yōu)先采用粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥;受侵蝕性水或氣體作用的混凝土應(yīng)根據(jù)侵蝕性含量的種類、濃度等條件按專門(或設(shè)計(jì))規(guī)定選用。

砂子宜優(yōu)先選用Ⅱ區(qū)河砂,當(dāng)采用Ⅰ區(qū)砂時(shí),應(yīng)提高砂率,并保證足夠的水泥用量;當(dāng)采用Ⅲ區(qū)砂時(shí),宜適當(dāng)降低砂率,以保證混凝土強(qiáng)度。必須嚴(yán)格控制砂中的含泥量及泥塊含量,控制砂中有害物質(zhì)含量,滿足混凝土耐久性要求;對(duì)重要工程混凝土使用的砂,應(yīng)進(jìn)行集料的堿活性檢驗(yàn)、氯離子含量的檢驗(yàn)以確?；炷聊途眯浴?/p>

碎石宜選用連續(xù)粒級(jí)進(jìn)行混凝土配制,控制碎石中針片狀顆粒、含泥塊等含量,并進(jìn)行氯離子、集料的堿活性檢驗(yàn)。為了改善混凝土的和易性,降低水泥用量,可以在混凝土中摻加礦物質(zhì)混合材料如粉煤灰等,其礦物質(zhì)混合材料的摻入應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

混凝土拌合用水宜選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水,采用其他水源時(shí)應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)后方可使用。

為了改善混凝土性能,可在混凝土拌合過程中摻入外加劑,外加劑的品種、摻量應(yīng)按使用外加劑的主要目的確定,并根據(jù)使用要求、施工條件、混凝土的材料等因素經(jīng)過試驗(yàn)確定。加入減水劑,可減少水的用量,減小水灰比,提高混凝土耐久性;加入引氣劑,能改善混凝土和易性,并提高混凝土抗凍融性。加入早強(qiáng)劑,能提高混凝土早期強(qiáng)度,減少混凝土早期凍傷。加入膨脹劑,使混凝土在凝固過程中減少干縮裂縫,提高抗裂性和抗?jié)B性。

2 施工階段

施工階段混凝土耐久性的保證主要從混凝土的原材料、施工工藝、鋼筋保護(hù)層三個(gè)方面進(jìn)行討論的。

原材料方面:水泥應(yīng)按品種、標(biāo)號(hào)、出廠日期等入庫分別堆放,并做好標(biāo)識(shí),做到先到先用,并防止混摻使用;為了防止水泥受潮,現(xiàn)場倉庫應(yīng)盡量密閉,臨時(shí)露天暫存水泥也應(yīng)采用防雨篷布蓋嚴(yán),底板要墊高等防潮措施。水泥庫存時(shí)間不宜過長,一般不宜超過三個(gè)月,以防強(qiáng)度降低過多。砂子、碎石在運(yùn)輸、裝卸和堆放過程中,應(yīng)防止離析和混入雜質(zhì),并按產(chǎn)品、種類和規(guī)格分別堆放。混凝土攪拌前應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場砂、石現(xiàn)場含水率進(jìn)行現(xiàn)場施工配量比設(shè)計(jì),并按現(xiàn)場稱量,盡量采用商品混凝土,以提高混凝土質(zhì)量。在混凝土運(yùn)輸過程中,應(yīng)保證混凝土運(yùn)輸過程,不分層、離析,保證施工所需的和易性?；炷翍?yīng)以最少的轉(zhuǎn)載次數(shù)和較短的時(shí)間,從攪拌地點(diǎn)運(yùn)至建筑工地點(diǎn),運(yùn)輸?shù)缆窇?yīng)盡量平坦,以減少運(yùn)輸時(shí)間,避免混凝土分層離析。

混凝土澆筑應(yīng)根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)場條件,制定混凝土澆筑的施工方案。做好機(jī)具準(zhǔn)備,保證水電及原材料供應(yīng),根據(jù)天氣季節(jié)變化情況,準(zhǔn)備好澆筑過程中所需的抽水設(shè)備和防雨、防雷、防雪等物資。在澆筑過程中,應(yīng)控制混凝土的均勻性和密實(shí)性,加強(qiáng)混凝土振搗?；炷猎跐仓^程中,應(yīng)采取措施防止產(chǎn)生裂縫,例如在澆筑梁、板、柱(墻)時(shí),應(yīng)在柱(墻)澆筑完畢后停歇 1 h～1.5 h后,再繼續(xù)澆筑梁、板;對(duì)于大體積混凝土應(yīng)及時(shí)進(jìn)行二次抹面,防止泥水進(jìn)入裂縫。

鋼筋保護(hù)層的控制對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有重要意義,鋼筋必須綁扎正確牢固,不能有漏扎現(xiàn)象,梁板底水平面保護(hù)層需用水泥砂漿墊塊(墊塊中堆入20號(hào)鐵絲,以便固定)固定,梁、柱、墻等垂直面保護(hù)層宜用塑料環(huán)圈固定,墊片的間距尺寸不能過疏,以防鋼筋移位。

3 監(jiān)理、檢測、監(jiān)督階段

監(jiān)理、檢測、監(jiān)督階段對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有著重要的意義,建議如下進(jìn)行:

施工單位及監(jiān)理單位,應(yīng)在澆筑混凝土前對(duì)所有外露懸挑結(jié)構(gòu)構(gòu)件、衛(wèi)生間、廁所、基礎(chǔ)等構(gòu)件,與侵蝕性氣、液體直接接觸的構(gòu)件進(jìn)行全數(shù)檢查,其他部位進(jìn)行抽查,并進(jìn)行記錄。

請(qǐng)有關(guān)檢測部門對(duì)保護(hù)層進(jìn)行無損傷檢測,此業(yè)務(wù)由建設(shè)方進(jìn)行安排,其檢測部位及數(shù)量參考現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行,建設(shè)單位或監(jiān)理單位參加人數(shù)至少有一人掌握檢測數(shù)具的使用及操作方法。

質(zhì)量監(jiān)督部門對(duì)施工單位、監(jiān)理單位的驗(yàn)收記錄、檢測報(bào)告等資料進(jìn)行檢查,督促相關(guān)單位按照國家規(guī)范的要求進(jìn)行。

4 使用維護(hù)階段

建設(shè)方(使用方)要按照正常使用條件下進(jìn)行使用,對(duì)影響耐久性因素,如漏水、過大的振動(dòng)、高溫、火災(zāi)、爆炸等要制定相應(yīng)處理方案。

[1]黃建寧,張銘琳.受腐蝕鋼筋混凝土耐久性能的研究[J].山西建筑,2009,35(21):82-83.