混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及加固技術(shù)探究

（中國(guó)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(xiàng)建筑項(xiàng)目中最基本的材料之一，在水利、電力、建筑、交通等各個(gè)領(lǐng)域都能見(jiàn)到其身影，因此混凝土產(chǎn)品的質(zhì)量和性能將會(huì)對(duì)人們的正常生產(chǎn)生活產(chǎn)生極大的影響，因此混凝土的施工與養(yǎng)護(hù)問(wèn)題受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，而混凝土的質(zhì)量和性能也是各地政府監(jiān)督檢驗(yàn)的重點(diǎn)，混凝土的施工與養(yǎng)護(hù)不當(dāng)將會(huì)對(duì)混凝土自身及混凝土產(chǎn)品的安全性產(chǎn)生極大的影響，我們?nèi)粘Ｉ钪杏捎诨炷潦┕ぜ梆B(yǎng)護(hù)不當(dāng)最常見(jiàn)的問(wèn)題就是混凝土與空氣接觸的外表面，由于所受環(huán)境的影響加之施工養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，導(dǎo)致了混凝土表面水分短時(shí)賤內(nèi)大量蒸發(fā)流失，導(dǎo)致了混凝土外表面發(fā)生干裂、起皮、脫落等不良問(wèn)題，嚴(yán)重影響到混凝土產(chǎn)品的安全性，對(duì)此，學(xué)生認(rèn)為需要，首先在施工前對(duì)混凝土原料進(jìn)行細(xì)致的篩選與檢測(cè)，同事科學(xué)設(shè)計(jì)混凝土的配比，同時(shí)完善施工工藝，并進(jìn)行嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)管理，最后在施工后制定科學(xué)、有效的養(yǎng)護(hù)方案[1]。才能最大程度的保證混凝土的質(zhì)量，為混凝土產(chǎn)品的使用壽命及安全性保駕華航。

1 混凝土耐久性評(píng)估

1.1 結(jié)構(gòu)耐久性

混凝土所需要原材料主要為水泥、沙、石，而各個(gè)原材料的質(zhì)量將混凝土的性能存在密切聯(lián)系，將對(duì)混凝土產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，因此施工前的首要任務(wù)就是對(duì)市場(chǎng)上的各項(xiàng)材料進(jìn)行細(xì)致的對(duì)比和嚴(yán)格的篩選，做到有種選優(yōu)；而在驗(yàn)材料的檢測(cè)過(guò)程中，首先要對(duì)水泥的品種、雜志含量、物理力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性能進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，其次是對(duì)砂石進(jìn)行檢驗(yàn)，保證砂石的清潔程度，除此之外還要檢測(cè)含沙量、生石灰等其他雜物質(zhì)含量；除了要對(duì)混凝土原材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)外，還要對(duì)混凝土原料的用量進(jìn)行精明的計(jì)算，保證在施工過(guò)程中不會(huì)因?yàn)樵瞎?yīng)不足而導(dǎo)致施工中斷，避免后期用料困難。而一旦出現(xiàn)因原料不足而導(dǎo)致施工中斷后，要嚴(yán)格控制混凝土用量，避免發(fā)生鋪的過(guò)厚或者過(guò)薄的情況。同時(shí)挑選施工隊(duì)伍時(shí)，要選擇業(yè)界信譽(yù)度高、施工經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)，從而為混凝土的施工與養(yǎng)護(hù)提供良好的前提保障[2]。

結(jié)構(gòu)耐久性一般是依據(jù)混凝土的剩余耐久年限和混凝土本身的耐久性等級(jí)兩個(gè)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)估的。剩余耐久年限是指結(jié)構(gòu)耐久性的有效時(shí)長(zhǎng)與已使用時(shí)長(zhǎng)之差，剩余使用年限簡(jiǎn)潔明了地反應(yīng)出建筑結(jié)構(gòu)可以使用的時(shí)間，利用估計(jì)剩余使用年限，可以明確地了解其結(jié)構(gòu)還能使用多久，如果結(jié)構(gòu)剩余使用年限將近，可盡早地對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固，必要時(shí)可進(jìn)行更換，避免危險(xiǎn)事故發(fā)生[3]。

1.2 構(gòu)件耐久性

混凝土的構(gòu)件是指由混凝土為原材料而制成的各種形狀的產(chǎn)品?；炷帘旧淼膹?qiáng)度等級(jí)大小、混凝土外側(cè)的保護(hù)層厚度標(biāo)準(zhǔn)和混凝土具體使用的環(huán)境惡劣情況是影響混凝土構(gòu)件耐久性的三大因素。加強(qiáng)混凝土本身材質(zhì)的強(qiáng)度等級(jí)大小可明顯地為構(gòu)件的耐久性能的提高；混凝土的保護(hù)層厚度大小與構(gòu)件的承載力和適用性密不可分，而且對(duì)構(gòu)件的耐久性起著重大影響；當(dāng)外界環(huán)境不同時(shí)，混凝土構(gòu)件的侵蝕進(jìn)度會(huì)不盡相同，對(duì)耐久性能判斷造成干擾。評(píng)估構(gòu)件的耐久性主要是從耐久性評(píng)定和耐久性檢測(cè)兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行的，耐久性評(píng)定是指利用測(cè)評(píng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)判斷承載力是否有所下降、是否發(fā)生粘結(jié)錨固破壞、鋼筋是否銹蝕等[4]。耐久性檢測(cè)主要是針對(duì)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(jìn)行檢測(cè)。

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(yàn)原材料的配比同樣十分重要，配比不合理，一旦出現(xiàn)含水高或者含沙高，都會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生印象。施工前要根據(jù)實(shí)際需求是不厭其煩的通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行摸索，要根據(jù)實(shí)際的施工環(huán)境和工作經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)格遵循混凝土廠商給出的混凝土試配報(bào)告進(jìn)行配比。首先保證砂和石頭中包含的泥土量在報(bào)告的范圍一下，同時(shí)混凝土中碎石的強(qiáng)度需要達(dá)到良好的花崗石級(jí)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(yán)格篩選砂石，使其中不夾雜著螺殼材質(zhì)，同時(shí)不使用過(guò)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(jìn)行充足的準(zhǔn)備，另外還需要根據(jù)所需要的外加劑的具體型號(hào)和參量準(zhǔn)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(jīng)過(guò)材料復(fù)試并且及格才可以使用[5]。

而混凝土在生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)鹊冗^(guò)程中很難保證不會(huì)出現(xiàn)意外，常見(jiàn)的問(wèn)題就是機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障、停電、堵車等，為了保證有充分的突發(fā)情況的處理時(shí)間，混凝土最終凝固的時(shí)間保持在6 到8 個(gè)小時(shí)，而且混凝土運(yùn)輸?shù)绞┕さ默F(xiàn)場(chǎng)后的終凝時(shí)間不少于4 個(gè)小時(shí)。

材料組成會(huì)對(duì)混凝土耐久性造成至關(guān)重要的影響。構(gòu)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(jìn)行考慮：

1）加強(qiáng)水灰比的控制力度，保證水泥用量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值；

2）選取粗、細(xì)骨料時(shí)提高篩選標(biāo)準(zhǔn)，保證砂率符合規(guī)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(qiáng)混凝土的抗?jié)B性和穩(wěn)定性，在一定程度上提高混凝土的密實(shí)度。

2.2 混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是指混凝土的保護(hù)層和混凝土的施工使用比例。對(duì)混凝土的內(nèi)部體系進(jìn)行加工處理可以適當(dāng)?shù)靥岣吣途眯?。在比例調(diào)配設(shè)計(jì)過(guò)程中，要注意使用的水灰比達(dá)到最小以及水泥的最多使用量數(shù)值，即通過(guò)理論分析的水灰比要小于實(shí)際使用過(guò)程中的水灰比，通過(guò)理論分析的水泥用量要大于實(shí)際使用中的水泥用量。關(guān)于保護(hù)層厚度對(duì)耐久性的影響，有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在室外標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下，保護(hù)層標(biāo)準(zhǔn)差不同的鋼筋在其厚度一致的條件下，標(biāo)準(zhǔn)差大的比標(biāo)準(zhǔn)差小的鋼筋銹蝕嚴(yán)重[6]。

2.3 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工

在施工過(guò)程中可以通過(guò)改進(jìn)工藝的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)混凝土耐久性的增強(qiáng)，主要的工藝方法是澆筑、養(yǎng)護(hù)、振搗、拌制等。密實(shí)澆筑和振搗密實(shí)兩種方法可以增加混凝土的強(qiáng)度，在實(shí)際使用過(guò)程中常用的是機(jī)械澆筑和強(qiáng)力振搗兩種；濕熱養(yǎng)護(hù)可以加速?gòu)?qiáng)度的增長(zhǎng)，一般使用自然養(yǎng)護(hù)；國(guó)外已經(jīng)研制出二次投料攪拌和高頻振搗等新的工藝技術(shù)，此類工藝方法相比于國(guó)內(nèi)方法能夠使混凝土攪拌更加均勻，對(duì)混凝土的強(qiáng)度提高有很大幫助。

3 混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)分析

3.1 加固的原則

加固結(jié)構(gòu)是采取具有實(shí)際效果的方法將被某些被損壞的構(gòu)件重新復(fù)原到具有原有功能的方法，又可以是在原有功能的基礎(chǔ)之上，讓其結(jié)構(gòu)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(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)，材料、設(shè)備以及計(jì)算簡(jiǎn)圖等要盡量符合實(shí)際條件，更要盡可能結(jié)合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(jù)自己的印象和經(jīng)驗(yàn)做出選擇，應(yīng)該對(duì)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(shù)因素和非技術(shù)因素等進(jìn)行評(píng)估，最后將所有方案進(jìn)行分析和對(duì)比，再選出最合理的方案。

3.1.2 實(shí)際出發(fā)原則

綜合思索鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選取材料的性能和其內(nèi)部的作用力，從實(shí)際出發(fā)，加強(qiáng)設(shè)計(jì)前的調(diào)查分析力度，全方位考慮原有結(jié)構(gòu)被破壞和損害的狀態(tài)以及原有結(jié)構(gòu)中早期存在的問(wèn)題，并測(cè)量鋼筋混凝土本身結(jié)構(gòu)的可靠程度。

3.1.3 協(xié)同受力原則

在敲定結(jié)構(gòu)加固方案時(shí)，需要在協(xié)同受力的原則下進(jìn)行全面分析比較。經(jīng)常采取的方法是保證新添加的構(gòu)件、部件或者截面能和原有鋼筋混凝土自身結(jié)構(gòu)構(gòu)件沒(méi)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(yīng)該承受的荷載和變形。

3.1.4 保留完好原則

在對(duì)各部位加固的過(guò)程中，要盡可能保證其自身結(jié)構(gòu)不受到損壞，并能保存和利用有價(jià)值的部分。

3.2 加固的方法

3.2.1 加大截面加固技術(shù)

這種方法是利用同種材料來(lái)增大構(gòu)件的配筋和截面面積的方法。這種加固技術(shù)常被用于裂縫的修補(bǔ)，用以提高構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性等。在試筋的過(guò)程當(dāng)中，混凝土的承載力和它的截面面積關(guān)系密切。該加固技術(shù)對(duì)于原混凝土構(gòu)件截面尺寸沒(méi)有限制性的要求，但對(duì)建筑空間的尺寸有一定影響，所以只有當(dāng)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(shù)

用粘結(jié)劑粘貼在混凝土的四周，大大提高其原來(lái)的設(shè)計(jì)承載力以及抗破壞能力。主要針對(duì)混凝土受彎構(gòu)件的外部形態(tài)，在加固的過(guò)程當(dāng)中，粘貼一定數(shù)量的鋼板結(jié)構(gòu)，將鋼板和混凝土牢固地粘貼在一起，形成一個(gè)整體，使得應(yīng)力得到有效傳遞，以此達(dá)到加固構(gòu)件承載力的目的。構(gòu)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(yù)應(yīng)力加固法

在原構(gòu)件的外側(cè)增添應(yīng)力鋼筋，通過(guò)外加預(yù)應(yīng)力來(lái)改變?cè)Y(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力分布狀態(tài)。在實(shí)際加固過(guò)程中常使用鋼拉桿和撐桿，把卸載和加固技術(shù)結(jié)合在一起，提高結(jié)構(gòu)的承載力限度和增加結(jié)構(gòu)外表的舒適形象。這種方法多運(yùn)用于大跨度結(jié)構(gòu)或者加固效果不理想且應(yīng)力應(yīng)變較高狀態(tài)下的重型結(jié)構(gòu)。

3.2.4 增設(shè)支點(diǎn)加固法

這種普遍的加固技術(shù)，它的原理是利用增加設(shè)置支點(diǎn)的方法來(lái)減小結(jié)構(gòu)的形變量，借此來(lái)改變力的方向。此類方法多用于對(duì)功能要求和外觀要求不是很高的加固任務(wù)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(rùn)并固化，完全粘接固定在混凝土的外部結(jié)構(gòu)上，形成堅(jiān)韌的復(fù)合層，對(duì)原結(jié)構(gòu)起到補(bǔ)強(qiáng)作用，最終使構(gòu)件的總體承載力得到提升。碳纖維粘貼加固法主要運(yùn)用在橋梁維修加固工程中，對(duì)比于其他加固方法而言，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于：耐久性好、抗沖擊能力強(qiáng)、彈性模量大、耐腐蝕性好等。這種方法在建筑耐久性領(lǐng)域使用率較高。

4 結(jié)論

混凝土結(jié)構(gòu)建筑的使用壽命較短，在某些地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑在經(jīng)歷幾十年的不利條件和環(huán)境因素后，會(huì)出現(xiàn)老化及裂紋等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響建筑的外觀形象，建筑物載重能力嚴(yán)重下降，無(wú)法滿足正常的承載要求，為了避免建筑物的損壞，需要對(duì)該類建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修復(fù)和加固，與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，混凝土的耐久性都會(huì)受到影響，為了解決龐大維修費(fèi)和管理費(fèi)及耐久性問(wèn)題，需實(shí)行根本性的技術(shù)方面的改革。由于加固技術(shù)被引用的時(shí)間還不長(zhǎng)，當(dāng)使用各種不同的加固方法時(shí)，不論是理論或者實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)尚且不足，還需要對(duì)這些加固技術(shù)的受力特性和施工要點(diǎn)進(jìn)行更深入的研究；在一個(gè)工程項(xiàng)目中，加強(qiáng)施工制度的管理，增加對(duì)施工技術(shù)人員的培訓(xùn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量的提高。