混凝土及混凝土結構探討

趙潤潮

(華北油田華翔工程項目管理公司，河北任丘 062552)

1 混凝土歷史

2500年前，在羅馬采用石灰、火山灰做混凝土，建造了跨度43．43 m的萬神殿圓屋頂工程。1842年，英國一瓦匠約瑟夫·阿斯普丁發表了《改進人造石塊的生產方法》，并取得了發明水泥專利，成為現代混凝土之首創。1847年，法國人蘭波特用鋼絲骨架制造混凝土小船等，成為世界最早的鋼筋混凝土。1928年，法國人采用了高強鋼絲，并發明了預應力錨具，奠定了預應力混凝土之基礎。目前，全世界混凝土用量年過百億噸，中國占有近一半的量。

2 混凝土發展方向

混凝土發展方向是流態化(自密實)、高強化、復合化(外加劑)、高性能(可泵性、耐久性、環保性等)。

現在，發達國家大量采用自密實混凝土，如日本自密實混凝土用量已達到了50%左右。國內外已廣泛采用混凝土泵送技術，2007年，上海環球金融中心混凝土泵送高度達到492 m;2011年，深圳采用超高壓泵送混凝土技術，一級泵送高度達到417 m;2008年，阿聯酋迪拜大廈混凝土泵送高度達到611 m。高強混凝土在超高層建筑中亦被廣泛采用，我國深圳等地已采用C120高強混凝土，而設計規范中混凝土最高強度等級為C80。

泵送混凝土一般均摻用泵送劑。混凝土泵送劑多采用由減水劑、緩凝劑、引氣劑等復合而成的泵送劑。混凝土減水劑一般減水率為5%～45%;混凝土緩凝劑一般緩凝時間為2 h～20 h左右。

3 混凝土與水

混凝土制備及施工不能沒有水，但水多害多。一般混凝土水化熱所需水量為水灰比0．22即可。混凝土拌合物用水量達到一定標準后，隨水量的增加，混凝土強度會有所降低。提高混凝土的坍落度不能單靠加大水灰比，而要采用綜合措施。上海某建設總公司在太原某工程中配置C60高強度自密實混凝土中，采用的水膠比為0．28，而坍落度達到235 mm，擴展度達到620 mm，混凝土試配強度達到C68．8。制備混凝土應嚴格控制用水量。混凝土在施工和運輸過程中嚴禁加水。

4 混凝土與引氣劑

高層建筑的混凝土結構施工，基本上都采用泵送混凝土施工法。泵送混凝土一般摻有引氣劑或引氣型外加劑，以提高混凝土的可泵性。適當的引氣量，對提高混凝土的質量也有很大的好處。但是，必須控制混凝土中的含氣量，一般在4．5%～5．5%，隨粗骨料粒徑加大而減少。含氣量過高，氣孔過大，混凝土強度會受到影響，當含氣量增加10%，混凝土強度會降低6%。為了防止大的氣泡積存在混凝土中，施工中應進行二次復振。

5 混凝土與澆筑傾落高度

混凝土澆筑傾落高度較高，易造成離析，影響混凝土結構的質量。混凝土粗骨料粒徑大于25 mm時，傾落高度不應大于3 m;混凝土粗骨料粒徑不大于25 mm時，傾落高度不應超過6 m，否則應加設串筒、溜管、溜槽等裝置。

6 混凝土與鋼筋保護層

鋼筋的混凝土保護層是混凝土對鋼筋形成握裹保證受力傳遞和對鋼筋形成保護，防止鋼筋銹蝕，保證結構耐久性的關鍵所在。

鋼筋的最小保護層厚度必須滿足設計或規范要求。鋼筋的混凝土保護層厚度應與結構耐久年限比值的平方根成正比，如耐久年限提高到2倍或3倍，保護層厚度應提高到倍或倍。

受拉鋼筋完全依靠混凝土自身的握裹滿足錨固受力時，鋼筋的混凝土保護層厚度必須大于5倍鋼筋直徑，且混凝土不得低于C20。

7 混凝土與鋼筋的銹蝕

為了防止混凝土中鋼筋生銹，應適當提高混凝土的強度等級，提高混凝土的密實性，適當加大鋼筋保護層厚度，提高混凝土的堿度，防止混凝土的裂縫產生，控制混凝土中的氯離子含量和SO2，SO3含量，防止或減緩混凝土的碳化，對鋼筋進行必要的防銹處理等。

8 混凝土與保濕養護時間

混凝土通過保濕養護提高其強度，并降低碳化速度，減少和防止混凝土的開裂。澆水保濕養護7 d的混凝土其碳化速度僅為養護1 d混凝土的1/4。一般混凝土保濕養護不小于7 d，抗滲混凝土、微膨脹混凝土、緩凝混凝土、后澆帶混凝土保濕養護應不小于14 d，防水混凝土后澆帶保濕養護不應小于28 d。

9 混凝土與結構的耐久年限

為了確保混凝土結構的耐久年限，現澆混凝土的強度等級、抗滲等級、抗凍等級、混凝土的最小水泥用量、最大水灰比、總堿含量、氯離子總含量、鋼筋的保護層厚度、混凝土的澆筑質量、混凝土結構的裂縫寬度等應符合設計及施工規范的要求。同時，應按相關規范要求，在使用過程中，做好混凝土結構的正常檢修維護工作。

10 混凝土與碳化

混凝土碳化就是混凝土中性化。混凝土碳化是空氣中的二氧化碳與混凝土中堿性物質相互作用的一個復雜的物理化學過程。混凝土碳化能使混凝土自身強度及抗滲能力有所提高，卻使混凝土的堿度降低，致使混凝土高堿環境對鋼筋表面形成的致密氧化膜(鈍化膜)遭到破壞，引起鋼筋銹蝕;同時，混凝土碳化還會加劇混凝土收縮開裂，引起結構破壞。碳化是混凝土結構耐久性的一大危害。防止及減緩混凝土碳化的主要措施:1)采用相對碳化速度系數小的水泥及摻合料，如采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥;2)控制混凝土的最小水泥用量、最大水灰比和入泵坍落度。混凝土在施工過程中嚴禁加水，確保混凝土組織密實，孔隙率低。在一定條件下，混凝土孔隙率每增加1%，強度降低10%;3)控制混凝土骨料質量，降低含泥量;粗骨料粒徑不應過大，砂不應過細;4)提高混凝土澆筑質量，增大混凝土的密實性，減少混凝土的質量缺陷，防止二氧化碳對混凝土結構的侵入;5)適當晚拆模板，特別是混凝土水化過程前幾天，能有效減緩混凝土碳化;6)提高混凝土的養護質量，減少混凝土的表面干縮和開裂，增強混凝土的抗碳化能力;7)嚴格控制混凝土的碳化深度。

11 混凝土與裂縫

裂縫是混凝土結構耐久性的一大危害，必須按規范要求控制好。應該從以下幾方面防止混凝土結構裂縫產生:1)構件配筋宜細宜密，提高抗裂性;2)板中配置必要的防裂鋼筋或防裂網片;3)選用合適的混凝土膠凝材料，適當減少水泥用量，摻加適量粉煤灰、礦粉等;4)控制混凝土骨料質量及其含泥量;5)必要時，在混凝土中摻入適當的抗裂纖維材料等;6)減少混凝土的拌合用水量，控制水膠比和坍落度不應過高;7)提高混凝土的澆筑質量，提高密實性，及時排除泌水;8)加強混凝土的保濕養護，控制養護溫度及混凝土升溫和降溫速度;9)拆模不應過早。

［1] 閆文輝．混凝土裂縫的防止與處理措施［J］．山西建筑，2011，37(9):110-111．