混凝土結構耐久性及加固技術探究

（中國水利水電第八工程局有限公司，貴州 遵義 564403）

混凝土作為各項建筑項目中最基本的材料之一，在水利、電力、建筑、交通等各個領域都能見到其身影，因此混凝土產品的質量和性能將會對人們的正常生產生活產生極大的影響，因此混凝土的施工與養護問題受到了社會各界的廣泛關注，而混凝土的質量和性能也是各地政府監督檢驗的重點，混凝土的施工與養護不當將會對混凝土自身及混凝土產品的安全性產生極大的影響，我們日常生活中由于混凝土施工及養護不當最常見的問題就是混凝土與空氣接觸的外表面，由于所受環境的影響加之施工養護不當，導致了混凝土表面水分短時賤內大量蒸發流失，導致了混凝土外表面發生干裂、起皮、脫落等不良問題，嚴重影響到混凝土產品的安全性，對此，學生認為需要，首先在施工前對混凝土原料進行細致的篩選與檢測，同事科學設計混凝土的配比，同時完善施工工藝，并進行嚴格的現場管理，最后在施工后制定科學、有效的養護方案[1]。才能最大程度的保證混凝土的質量，為混凝土產品的使用壽命及安全性保駕華航。

1 混凝土耐久性評估

1.1 結構耐久性

混凝土所需要原材料主要為水泥、沙、石，而各個原材料的質量將混凝土的性能存在密切聯系，將對混凝土產品的質量產生直接影響，因此施工前的首要任務就是對市場上的各項材料進行細致的對比和嚴格的篩選，做到有種選優；而在驗材料的檢測過程中，首先要對水泥的品種、雜志含量、物理力學性質、化學性能進行嚴格的檢測，其次是對砂石進行檢驗，保證砂石的清潔程度，除此之外還要檢測含沙量、生石灰等其他雜物質含量；除了要對混凝土原材料質量進行嚴格檢測外，還要對混凝土原料的用量進行精明的計算，保證在施工過程中不會因為原料供應不足而導致施工中斷，避免后期用料困難。而一旦出現因原料不足而導致施工中斷后，要嚴格控制混凝土用量，避免發生鋪的過厚或者過薄的情況。同時挑選施工隊伍時，要選擇業界信譽度高、施工經驗豐富的企業，從而為混凝土的施工與養護提供良好的前提保障[2]。

結構耐久性一般是依據混凝土的剩余耐久年限和混凝土本身的耐久性等級兩個指標來進行綜合評估的。剩余耐久年限是指結構耐久性的有效時長與已使用時長之差，剩余使用年限簡潔明了地反應出建筑結構可以使用的時間，利用估計剩余使用年限，可以明確地了解其結構還能使用多久，如果結構剩余使用年限將近，可盡早地對結構進行修復加固，必要時可進行更換，避免危險事故發生[3]。

1.2 構件耐久性

混凝土的構件是指由混凝土為原材料而制成的各種形狀的產品。混凝土本身的強度等級大小、混凝土外側的保護層厚度標準和混凝土具體使用的環境惡劣情況是影響混凝土構件耐久性的三大因素。加強混凝土本身材質的強度等級大小可明顯地為構件的耐久性能的提高；混凝土的保護層厚度大小與構件的承載力和適用性密不可分，而且對構件的耐久性起著重大影響；當外界環境不同時，混凝土構件的侵蝕進度會不盡相同，對耐久性能判斷造成干擾。評估構件的耐久性主要是從耐久性評定和耐久性檢測兩個方面來進行的，耐久性評定是指利用測評內部結構的各項指標來判斷承載力是否有所下降、是否發生粘結錨固破壞、鋼筋是否銹蝕等[4]。耐久性檢測主要是針對混凝土的含堿量、骨料的堿活性、鋼筋的銹蝕量和混凝土的碳化深度等方面進行檢測。

2 提高混凝土耐久性的途徑

2.1 混凝土材料

混凝土施工前驗原材料的配比同樣十分重要，配比不合理，一旦出現含水高或者含沙高，都會對混凝土產生印象。施工前要根據實際需求是不厭其煩的通過多次實驗進行摸索，要根據實際的施工環境和工作經驗嚴格遵循混凝土廠商給出的混凝土試配報告進行配比。首先保證砂和石頭中包含的泥土量在報告的范圍一下，同時混凝土中碎石的強度需要達到良好的花崗石級別，而砂石含則要保證是含泥量低的中粗砂，最為重要的就是要嚴格篩選砂石，使其中不夾雜著螺殼材質，同時不使用過期或者是才出爐的水泥，普通的水泥，5—31.5mm花港碎石或者是其他符合要求的碎石、中粗的黃砂、粉煤灰全都必須按照要求進行充足的準備，另外還需要根據所需要的外加劑的具體型號和參量準備足夠的外加劑。除了水以外的所有的混凝土組成的材料都必須經過材料復試并且及格才可以使用[5]。

而混凝土在生產、運輸等等過程中很難保證不會出現意外，常見的問題就是機械設備出現故障、停電、堵車等，為了保證有充分的突發情況的處理時間，混凝土最終凝固的時間保持在6 到8 個小時，而且混凝土運輸到施工的現場后的終凝時間不少于4 個小時。

材料組成會對混凝土耐久性造成至關重要的影響。構成混凝土的主要材料是水泥、骨料和礦物。

為了提高混凝土耐久性，可以從材料方面進行考慮：

1）加強水灰比的控制力度，保證水泥用量達到標準值；

2）選取粗、細骨料時提高篩選標準，保證砂率符合規定；

3）在混凝土中加入部分改善劑和高效活性礦物，用于減少混凝土中的空隙比例，增強混凝土的抗滲性和穩定性，在一定程度上提高混凝土的密實度。

2.2 混凝土的結構設計

混凝土的結構設計主要是指混凝土的保護層和混凝土的施工使用比例。對混凝土的內部體系進行加工處理可以適當地提高耐久性。在比例調配設計過程中，要注意使用的水灰比達到最小以及水泥的最多使用量數值，即通過理論分析的水灰比要小于實際使用過程中的水灰比，通過理論分析的水泥用量要大于實際使用中的水泥用量。關于保護層厚度對耐久性的影響，有實驗數據顯示，在室外標準環境條件下，保護層標準差不同的鋼筋在其厚度一致的條件下，標準差大的比標準差小的鋼筋銹蝕嚴重[6]。

2.3 混凝土結構工程施工

在施工過程中可以通過改進工藝的方法來實現混凝土耐久性的增強，主要的工藝方法是澆筑、養護、振搗、拌制等。密實澆筑和振搗密實兩種方法可以增加混凝土的強度，在實際使用過程中常用的是機械澆筑和強力振搗兩種；濕熱養護可以加速強度的增長，一般使用自然養護；國外已經研制出二次投料攪拌和高頻振搗等新的工藝技術，此類工藝方法相比于國內方法能夠使混凝土攪拌更加均勻，對混凝土的強度提高有很大幫助。

3 混凝土結構加固技術分析

3.1 加固的原則

加固結構是采取具有實際效果的方法將被某些被損壞的構件重新復原到具有原有功能的方法，又可以是在原有功能的基礎之上，讓其結構的功能得到提升，以滿足在新的使用條件下仍能滿足功能的需求，在進行設計工作時，材料、設備以及計算簡圖等要盡量符合實際條件，更要盡可能結合鋼筋混凝土結構的加固方案，遵循先鑒定后加固的原則[7]。

3.1.1 全面比較原則

不能僅僅根據自己的印象和經驗做出選擇，應該對鋼筋混凝土自身的破壞程度、建筑物本身占用空間、其他各方面技術因素和非技術因素等進行評估，最后將所有方案進行分析和對比，再選出最合理的方案。

3.1.2 實際出發原則

綜合思索鋼筋混凝土結構選取材料的性能和其內部的作用力，從實際出發，加強設計前的調查分析力度，全方位考慮原有結構被破壞和損害的狀態以及原有結構中早期存在的問題，并測量鋼筋混凝土本身結構的可靠程度。

3.1.3 協同受力原則

在敲定結構加固方案時，需要在協同受力的原則下進行全面分析比較。經常采取的方法是保證新添加的構件、部件或者截面能和原有鋼筋混凝土自身結構構件沒有受到損壞的部分共同工作、共同受力、共同承受在加固之后應該承受的荷載和變形。

3.1.4 保留完好原則

在對各部位加固的過程中，要盡可能保證其自身結構不受到損壞，并能保存和利用有價值的部分。

3.2 加固的方法

3.2.1 加大截面加固技術

這種方法是利用同種材料來增大構件的配筋和截面面積的方法。這種加固技術常被用于裂縫的修補，用以提高構件的強度和穩定性等。在試筋的過程當中，混凝土的承載力和它的截面面積關系密切。該加固技術對于原混凝土構件截面尺寸沒有限制性的要求，但對建筑空間的尺寸有一定影響，所以只有當建筑空間不受任何限制的情況下，才能采用這種方法。

3.2.2 粘鋼加固技術

用粘結劑粘貼在混凝土的四周，大大提高其原來的設計承載力以及抗破壞能力。主要針對混凝土受彎構件的外部形態，在加固的過程當中，粘貼一定數量的鋼板結構，將鋼板和混凝土牢固地粘貼在一起，形成一個整體，使得應力得到有效傳遞，以此達到加固構件承載力的目的。構件由于截面積大小限制和需或需要大幅度提高承載力的部位常常采用這種加固方式。

3.2.3 預應力加固法

在原構件的外側增添應力鋼筋，通過外加預應力來改變原結構的內應力分布狀態。在實際加固過程中常使用鋼拉桿和撐桿，把卸載和加固技術結合在一起，提高結構的承載力限度和增加結構外表的舒適形象。這種方法多運用于大跨度結構或者加固效果不理想且應力應變較高狀態下的重型結構。

3.2.4 增設支點加固法

這種普遍的加固技術，它的原理是利用增加設置支點的方法來減小結構的形變量，借此來改變力的方向。此類方法多用于對功能要求和外觀要求不是很高的加固任務中，例如搶修。

3.2.5 碳纖維粘貼加固法

碳纖維加固法就是指將碳纖維材料在膠粘劑中充分浸潤并固化，完全粘接固定在混凝土的外部結構上，形成堅韌的復合層，對原結構起到補強作用，最終使構件的總體承載力得到提升。碳纖維粘貼加固法主要運用在橋梁維修加固工程中，對比于其他加固方法而言，該方法的優點在于：耐久性好、抗沖擊能力強、彈性模量大、耐腐蝕性好等。這種方法在建筑耐久性領域使用率較高。

4 結論

混凝土結構建筑的使用壽命較短，在某些地區的混凝土結構建筑在經歷幾十年的不利條件和環境因素后，會出現老化及裂紋等現象，嚴重影響建筑的外觀形象，建筑物載重能力嚴重下降，無法滿足正常的承載要求，為了避免建筑物的損壞，需要對該類建筑物進行結構修復和加固，與此同時，在設計、施工、維護等各個環節，混凝土的耐久性都會受到影響，為了解決龐大維修費和管理費及耐久性問題，需實行根本性的技術方面的改革。由于加固技術被引用的時間還不長，當使用各種不同的加固方法時，不論是理論或者實踐的經驗尚且不足，還需要對這些加固技術的受力特性和施工要點進行更深入的研究；在一個工程項目中，加強施工制度的管理，增加對施工技術人員的培訓，進而實現施工質量的提高。