混凝土耐久性与设计,施工和材料的关系

题目:混凝土耐久性与设计,施工和材料的关系

混凝土耐久性与设计、施工和材料的关系

摘要:强调混凝土耐久性的重要性，然后分析耐久性与设计之间的关系，提出设计时必须针对耐久性所包含的各个因素以及考虑环境的影响。接着提出施工时的注意点，从施工的角度提高耐久性。最后分析选材对耐久性以及后期养护等方面的作用。

关键词:耐久性，耐久性设计，施工，混凝土材料

The durability of concrete and the design,

construction and materials of the relationship

Abstract: Stressing the importance of concrete durability, And then

analyses the relationship between the durability and design, When the

design must be put forward for durability contains various factors, and

considering the influence of the environment. And then put forward

the construction attention, from the point of view of construction

improve durability. In the final analysis to select material and later

durability maintenance function.

Key Words: Durability, durability design, construction, concrete

materials

混凝土是当今世界上用量最大的人造材料，由于原材料丰富，价格低廉，制备简单，成型方便，相对耐久，耐火性好，维护费低等优点，21世纪仍将是最主要的建筑材料，已经成为现代社会的基础，在日常生活中几乎各个方面都直接或间接地涉及到混凝土。用于建筑物和构筑物的混凝土，不近应具有设计要求的强度，以保证其能安全承受载荷作用，还应具有耐久性能，能满足在所处环境及使用条件下经久耐用要求。

混凝土的耐久性可定义为混凝土长期在外界因素作用下，抵抗外部和内部不利影响的能力。它是决定混凝土结构是否经久耐用的一项重要性能。长期以来。人们认为混凝土的耐久性是不成问题的，形成了单纯追求强度的倾向，但时间证明，混凝土在长期环境因素的作用下，会发生破坏。因此，在设计混凝土结构时，耐久性必须予以考虑。只有耐久性良好的混凝土，才能延长结构使用寿命，减少维修保养工作量，提高经济效益，适应现代化建设需要与可持续发展的战略要求。

一.混凝土耐久性与设计的关系

强度和耐久性是混凝土的最基本的性能,是同等重要的两个方面。从某种意上说,建筑物的耐久性比强度显得更为重要, 是因为绝大多数建筑物破坏的原因大都与耐久性有关,而单独由于荷载或其他原因破坏的却很少。然而混凝土的设计多侧重强度而忽略了耐久性。即使配合比设计考虑了耐久性, 也只是控制其最低水泥用量和最大水灰比的界限。因此，混凝土的耐久性与设计方法之间的关系尤为密切。

抗冻耐久性设计：抗冻试验一般分为快冻法和慢冻法。慢冻法用于测定混凝土的抗冻标号,表示冻融循环后强度损失不超过25 %、重量损失率不超过5 %的最大循环次数。快冻法用于测定混凝土的抗冻耐久性,常用耐久性系数表示,以相对动弹模量与循环次数乘积除以300 表达,其循环次数由300 次或相对动弹模下降到60 %时或试件重量损失率达到5 %时循环次数的最小值。根据设计要求的抗冻标号(即循环次数)，计算单位用水量,并利用混凝土减水剂调整其工作性以满足要求。

碳化耐久性设计：碳化也称中性化,是混凝土中水化物Ca (OH) 2 与渗透进混凝土的CO2 生成CaCO3 的化学反应过程。其危害主要是降低混凝土PH 值,使混凝土失去对钢筋的保护,如有水和空气存在,钢筋将产生锈蚀,并引起混凝土开裂。分析碳化成因可知,混凝土孔结构对碳化有明显影响,而制约这种孔结构的主要是水灰比,当水泥用量一定时,增大水灰比,混凝土的孔隙率增加,密实度降低,碳化速度加快。按菲克第一扩散定律推得碳化方程。

酸根离子扩散耐久性设计：根据Fick 定理C( x , t) = Cc + ( Cs - CC)

erfc[ x/ 4 tDeff ] (7)式中C(x ,t) —t 时刻深度X处的浓度;Cc —环境中浓度;CS —表面浓度;erfc —误差函数;Deff —有效扩散系数mm2/g。实际上,酸根离子扩散与混凝土渗透性有关,而混凝土渗透系数K取决于混凝土的水灰比。K =

[ ( W/ C) - 0. 39α]2/ [ ( W/ C) + 0. 23 ]2 式中K为混凝土渗透系数;α为水泥水化程度。这种耐久性设计如果从抗渗标号入手,可根据查得渗透系数K，求得[W/ C] 。对于高性能混凝土大都掺入活性材,常用水胶比W/ B 作为配合比参数并用有效扩散系Deff作为耐久性参量。

耐磨耐久性设计：耐磨性是水工过水建筑物耐久性一项重要指标,也可列入耐久性范畴,一般用耐磨度(单位h/ cm) 表示。这一指标除取决于混凝土自身强度(强度等级) 外,主要与水流流速u和水流挟沙量p 有关。

因为环境对混凝土的耐久性有重要影响，因此参照环境设计耐久性非常重要。混凝土结构的环境类别参见《钢筋混凝土结构设计规范》的表3.4.1.

第一类环境类别为：室内正常环境。

第二a类环境类别为：室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。这部分主要是考虑基础、地下室、人防工程等在浸水情况下的耐久性。

第二b类环境类别为：严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。

第三类环境类别为：使用除冰盐的环境；严寒和寒冷地区冬季水位变动的环境；滨海室外环境。这类环境在空气中含有大量的氯离子，氯离子有很强的活性，日长月久极易破坏钢筋表面的钝化膜而引起钢筋锈蚀；水位变动的环境加上严寒和寒冷地区冬季的反复冻融，往往对混凝土造成很大的损伤。

第四类环境类别为：海水环境。如港口码头，灯塔、海岛高脚屋等。港口的耐久性规定详见《港口工程混凝土结构设计规范》。

第五类环境类别为：受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境。对于人为侵蚀性环境应根据《工业建筑防腐蚀设计规范》的有关规定进行耐久性设计。对于自然侵蚀性物质影响的环境应根据水文地质勘察报告，确定自然侵蚀物侵蚀性的强弱，采取相应的防护措施，否则极易引起事故。

另外，根据使用年限进行耐久性设计也是十分必要的。

二.混凝土耐久性与施工的关系

混凝土的质量控制至少包括以下几方面的内容：⑴施工单位，混凝土供应单位（预拌厂）和甲方委托的设计或实验单位之间的书面协议，明确技术要求，规定各方职责；⑵各种原材料质量和性能的初始和定期的测试证明；⑶对混凝土拌合料特性（坍落度，凝结时间，含气量，温度等）及混凝土质量的系统测定记录与统计。

为确保混凝土质量，混凝土采用集中拌合。搅拌、运输、振捣等设备根据拌合时间、搅拌能力、运输距离、浇筑数量、连续浇筑等因素进行综合配套实施。要加强施工管理应从以下几个方面控制。

原材料进场及检验的控制：现场实际使用的各种原材料，必须与送样配制的理论配合比中所使用的原材料相一致。材料进场后, 目测原材料品质，取样检验，不合格清除出场，检验合格后保留相关资料。所有原材料做到先检后用; 集料堆放场地先硬化、分仓, 分类堆放; 粗骨料分级采购、分级运输、分级堆放、分级计量; 标识检验状态；胶凝材料、外加剂分罐储存，使用电子计量。储存罐采用顶部搭设遮阳棚和四周棉被包裹防晒进行防护。骨料在使用前必须进行筛选清洗, 严格控制含泥量、泥块含量，不得有其他杂物，级配良好, 并用钢结构雨棚对集料堆放场地进行遮挡防护, 降低集料的含水量差异和温度差别。

拌合过程的控制：依据理论配合比和施工配合比, 核查各种材料质量、搅拌设备系统运行及仪表精度情况。对微机控制搅拌站计量参数资料要及时分析, 动态校正计量。验证混凝土的和易性、可泵性、测试坍落度。搅拌时按上述投料顺序投料。每一搅拌阶段不少于30s, 总搅拌时间为3min。拌制第一盘混凝土时,

增加水泥和细骨料用量10%, 保持水胶比不变以便搅拌机持浆。操作手进行岗前培训, 持证上岗; 拌合时, 有技术人员在搅拌站全过程值班, 随处理出现的各种情况。

运输及泵送过程的控制：混凝土运输采用混凝土输送泵泵送和混凝土搅拌车运输两种形式。混凝土搅拌车通过施工便道道路，运输要求道路平坦畅通, 保证混凝土在运输车内保持均匀性, 运到施工浇筑地点时不分层、不离析、不漏浆,且坍落度和含气量满足规范验标要求。混凝土的入模时间控制在搅拌后60min

内泵送完毕, 最长时间不超过1/2 混凝土初凝时间, 混凝土初凝时间由试验室根据施工气温试验确定, 并符合有关规范要求。在交通拥堵和气候炎热等情况下,

在保证混凝土性能前提下, 适当增加混凝土初始坍落度, 防止混凝土坍落度损失过大。

浇筑过程的控制：浇筑混凝土前, 根据不同的结构断面尺寸、施工环境、施工条件做好浇筑方案, 包括浇筑起点、浇筑进展方向和浇筑厚度、振捣器具布置等。混凝土浇筑过程中, 严格按事先确定的浇筑方案施工。浇筑混凝土前, 指定专人仔细检查钢筋保护层垫块的位置、数量及其紧固程度, 并作重复性检查, 以提高钢筋保护层厚度尺寸的质量保证率。构件侧面和底面的垫块至少应为4 个/m2, 绑扎垫块和钢筋的铁丝头不得伸入保护层内。清除模板内的各种杂物。墩、台、预应力梁的混凝土浇筑采用整个平截面范围内水平分层进行浇筑, 浇筑间隙时间控制在90min 内, 混凝土的一次摊铺厚度控制在60cm 以内; 水下混凝土采用导管法进行浇筑。浇筑时: 倾落高度小于2m 时, 采用自由倾落; 大于2m

时,用滑槽、串筒、漏斗等器具辅助输送混凝土, 保证混凝土不出现分层离析现象。混凝土的浇筑需连续进行, 在浇筑过程中, 严格控制混凝土的均匀性和密实性。

振捣过程的控制：墩身承台混凝土振捣采用插入式高频振动棒, 预应力混凝土梁采用侧振并辅以插入式振捣器振捣。采用插入式高频振捣器振捣混凝土时,

宜采用垂直点振方式振捣, 每点的振捣时间以表面泛浆或不冒大气泡为准, 振捣时间一般控制在30s 以内, 避免过振。混凝土较粘稠时, 应加密振点分布。