裝配式施工知識分享：淺談混凝土耐久性

編輯推薦：裝配式建筑入門(建筑工程基礎(chǔ)知識)

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一、混凝土耐久性的概念

混凝土耐久性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi)，在各種環(huán)境條件作用下，不需要額外的費用加固處理而保持其安全性、正常使用和可接受的外觀能力?，F(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)中，明確規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計采用極限狀態(tài)設(shè)計方法。但現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范只劃分成兩個極限狀態(tài)，即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，而將耐久性能的要求列入正常使用極限狀態(tài)之中。且以構(gòu)造要求為主?；炷恋哪途眯耘c工程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保持正常功能的能力，這一正常功能不僅包括結(jié)構(gòu)的安全性，而且更多地體現(xiàn)在適用性上。

二、混凝土凍融作用破壞機理分析

混凝土的抗凍性是混凝土受到物理作用(干濕變化、溫度變化、凍融變化等)后反映混凝土耐久性的重要指標之一?；炷羶鋈谧饔闷茐臋C理是混凝土在其凍融的過程中，遭受的破壞應(yīng)力主要由兩部分組成。其一是當混凝土中的毛細孔水在某負溫下發(fā)生物態(tài)變化，由水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因受毛細孔壁約束形成膨脹壓力，從而在孔周圍的微觀結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生拉應(yīng)力;其二是當毛細孔水結(jié)成冰時，由凝膠孔中過冷水在混凝土微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起的滲管壓。由于表面張力的作用，混凝土毛細孔隙中的水的冰點隨著孔徑的減小而降低。當膠凝孔水形成冰核的溫度在-78℃ 以下時，由冰與過冷水的飽和蒸汽壓差和過冷水之間的鹽分濃度差引起水分遷移而形成滲透壓。另外膠凝不斷增大，形成更大膨脹壓力，當混凝土受凍時，這兩種壓力會損傷混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，當經(jīng)過反復(fù)多次的凍融循環(huán)以后，損傷逐步積累不斷擴大。發(fā)展成互相連通的裂縫，使混凝土的強度逐步降低，最后甚至完全喪失。

三、混凝土缺陷檢測

(一)聲發(fā)射法。聲發(fā)射法是利用材料或結(jié)構(gòu)受力時發(fā)出瞬態(tài)振動現(xiàn)象的原理，在混凝土構(gòu)件表面的不同部位上放置聲傳感器，并將傳感器與信號放大器、信號調(diào)節(jié)器和磁帶記錄儀等組成測量系統(tǒng)。當混凝土構(gòu)件受力產(chǎn)生的應(yīng)變超過其彈性極限點時就會產(chǎn)生小振幅彈性波，波向構(gòu)件表面?zhèn)鞑ィ瑫环胖迷跇?gòu)件表面上的傳感器探測到，根據(jù)不同探測位置上的應(yīng)力波到達時間差可以確定變形點的位置，即混凝土構(gòu)件由于受力而發(fā)生損傷的位置。用聲發(fā)射法可以檢測結(jié)構(gòu)遭受損傷的程度。但是，該方法只能在結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力增加時才能應(yīng)用，在靜荷載下不能單獨測量混凝土的損傷或破壞。

(二)雷達法。雷達法是利用頻率為100～1200MHz的電磁波掃描混凝土構(gòu)件表面，當混凝土構(gòu)件存在孔洞、裂縫、分層等缺陷時，雷達掃描波形圖會發(fā)生改變，根據(jù)雷達掃描波形圖，即可分析混凝土的缺陷。

(三)紅外線熱譜法。紅外線熱譜法又稱紅外掃描，是通過測量和記錄混凝土結(jié)構(gòu)熱發(fā)射來分析判斷混凝土構(gòu)件缺陷的方法。當混凝土中存在裂縫或不連續(xù)時，掃描儀上將顯示完好和有缺陷混凝土熱發(fā)射的差異。

四、提高混凝土耐久性的措施

(一)預(yù)防鋼筋的銹蝕。常用的方法有環(huán)氧涂層鋼筋，采用靜電噴涂環(huán)氧樹脂粉末工藝在鋼筋表面形成一定厚度的環(huán)氧樹脂防腐涂層，這種鋼筋保護層能長期保護鋼筋使其免遭腐蝕。此外，在混凝土表面涂層也是簡便有效的方法，但涂料應(yīng)是耐堿、耐老化和與鋼筋表面有良好附著性的材料。還可摻加高效減水劑，在保證混凝土拌和物所需流動性的同時，盡可能降低用水量，減小水灰比，使混凝土的總孔隙率，特別是毛細孔隙率大幅度降低。還可研究新技術(shù)，開發(fā)新產(chǎn)品，如耐銹鋼筋、阻銹鋼筋等。

(二)避免或減輕堿集料反應(yīng)?；炷翂A集料反應(yīng)危害很大，一旦發(fā)生很難修復(fù)。當混凝土使用有堿活性反應(yīng)的骨料時，必須從配合比出發(fā)，嚴格控制混凝土中的總堿含量以保證混凝土的耐久性。此外，外加劑特別是早強劑帶來高含量的堿，為預(yù)防堿集料反應(yīng)，在設(shè)計上應(yīng)對外摻劑的使用提出要求。 (三)加強施工管理。嚴格控制施工配合比，攪拌必須均勻，振搗必須到位，要嚴格遵守養(yǎng)護制度，可以用表面養(yǎng)護劑來改善養(yǎng)護條件，提高保水性，加速表面硬化?；炷翗?gòu)件的侵蝕病害都是從表面開始的，在混凝土終凝前做好原漿抹面壓光，增強表面密實度，也可采用表面浸漬和表面涂覆的手段來降低混凝土表面滲透性。

(四)防止混凝土的凍融破壞?；炷恋慕M成、配合比、養(yǎng)護條件和密實度決定了其在飽水狀態(tài)下抵抗凍融破壞的能力，目前只有加氣混凝土才能有效提高混凝土的抗凍性。引氣是提高混凝土抗凍性的主要參數(shù)。一般引氣量4%-8%，同時，應(yīng)避免采用吸水率較高的集料，加強排水以免混凝土結(jié)構(gòu)被水飽和。在混凝土中摻加優(yōu)質(zhì)引氣型高效減水劑，既能獲得大量均勻分布的微小氣泡，顯著提高抗凍性，又能大幅度減小W/C，從而保證混凝土強度不降低，甚至有所提高。

(五)拌合及養(yǎng)護用水?；炷涟韬霞梆B(yǎng)護用水，應(yīng)考慮其對混凝土強度的影響。水灰比的大小很大程度影響混凝土強度值的大小。拌合水應(yīng)檢查其雜質(zhì)情況，防止影響砂漿及混凝土生成時雜質(zhì)影響其耐久性。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物，除了對水泥石有腐蝕作用外，對鋼筋的腐蝕也有影響，因此在腐蝕環(huán)境中的混凝土不宜采用海水拌制和養(yǎng)護。

(六)針對不同的腐蝕環(huán)境應(yīng)設(shè)計不同的保護層厚度。如一類環(huán)境(室內(nèi)正常環(huán)境)，設(shè)計使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合下列規(guī)定：混凝土保護層厚度應(yīng)按規(guī)范的規(guī)定增加40%;當采取有效的表面防護措施時，混凝土保護層厚度可適當減少?；炷两Y(jié)構(gòu)及構(gòu)件宜整體澆筑，不宜留施工縫。當必須有施工縫時，其位置及構(gòu)造不得有損于結(jié)構(gòu)的耐久性。

裝配式建筑作為一種新興的建筑施工方法，其很多優(yōu)點都是傳統(tǒng)建筑無法比擬的。以上內(nèi)容就是“裝配式施工知識分享：淺談混凝土耐久性”，更多裝配式新發(fā)展新資訊，歡迎繼續(xù)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校裝配式建筑行業(yè)頻道!環(huán)球網(wǎng)校為大家提供 免費預(yù)約短信提醒服務(wù)和裝配式精華考點/課程講義，點擊下方免費下載即可獲取。