混凝土結(jié)構(gòu)目前是建筑結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式,然而近年來混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足的問題日益突出。混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性受到環(huán)境、設(shè)計、施工和使用過程各環(huán)節(jié)中的諸多因素影響。有關(guān)專家指出我國混凝土破壞的主要表現(xiàn)是“南銹北凍”?;炷两Y(jié)構(gòu)耐久性不足的主要表現(xiàn)及成因簡述如下。
鋼筋銹蝕
混凝土在水化作用時水泥中的氧化鈣生成氫氧化鈣,使得混凝土空隙中含有大量OH-離子,高堿性條件下使鋼筋表面生成鈍化薄膜,能有效地防止鋼筋的銹蝕。但是由于混凝土結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境容易受大氣、土壤、地下水等因素的影響,一些侵蝕介質(zhì)的入侵降低混凝土中的堿性,破壞鈍化膜,使鋼筋表面成為活化狀態(tài),在其表面有水和氧氣的條件下鋼筋就容易腐蝕,生成比原來鐵基三、四倍大的銹蝕產(chǎn)物。銹蝕產(chǎn)物膨脹對混凝土產(chǎn)生銹脹力使得混凝土沿鋼筋方向及垂直鋼筋方向的開裂,降低了鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力。進而導致保護層脫落,鋼筋截面損失,嚴重降低了結(jié)構(gòu)的承載能力,繼而造成混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。
凍融循環(huán)
混凝土內(nèi)部存在許多連通空隙和滲水通道,在負溫的情況下,由于其內(nèi)部孔隙和毛細孔道中的水結(jié)冰產(chǎn)生體積膨脹和冷水遷移,負溫和正溫交替循環(huán),使得混凝土保護層開裂,表層剝落導致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞。
銹蝕混凝土的堿骨料反應(yīng)
堿骨料反應(yīng)指的是混凝土原材料中的堿(Na2O 或K2O)與骨料中的活性二氧化硅發(fā)生化學反應(yīng),在澆筑成形若干年中骨料表面生成堿-硅凝膠,吸水后使混凝土膨脹開裂,導致混凝土結(jié)構(gòu)失效。
侵蝕性介質(zhì)
在侵蝕性介質(zhì)中,如酸、堿、硫酸鹽、壓力流動水等,可能使混凝土發(fā)生溶出性侵蝕、溶解性侵蝕和膨脹性侵蝕,導致混凝土遭到破壞。
結(jié)合我國現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性,工程人員可從以下幾個方面結(jié)合實際情況采取措施,提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性:
材料性能
? 針對混凝土結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境來選擇適宜性能的混凝土;
? 控制混凝土的水灰比,減小混凝土內(nèi)部的毛細孔,降低混凝土的滲透性;
? 可采用非活性骨料,減小活性物含量,使用低堿水泥,控制混凝土中的堿含量;
? 適當摻引氣劑,引入均勻氣泡,減小膨脹破壞。
裂縫控制
? 現(xiàn)行設(shè)計對于裂縫的控制主要是針對混凝土的適用性為設(shè)計依據(jù)的,控制鋼筋混凝土構(gòu)件的最大裂縫寬度,而另一個嚴格控制裂縫寬度的主要原因就是防止鋼筋銹蝕,保證結(jié)構(gòu)的耐久性。
? 保證構(gòu)件截面具有足夠的配筋率,并合理選擇混凝土保護層厚度和鋼筋直徑,若截面含鋼量相同時,選擇直徑較小的鋼筋,增加鋼筋根數(shù),合理布置鋼筋可提高構(gòu)件的抗裂度。
? 加強混凝土的養(yǎng)護,控制水灰比,規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距,加強梁、柱、墻間的構(gòu)造配筋可減小收縮裂縫。
維護
? 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素往往是關(guān)于時間的變量,對于服役期內(nèi)的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)定期維護檢修。
? 處于復雜使用環(huán)境下的結(jié)構(gòu),可以采用裂縫監(jiān)測系統(tǒng),時時觀測,及時采取措施,防患于未然。
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