對混凝土的抗凍耐久性研究

馬冬梅 李海燕

摘 要：本文以混凝土結構抗凍耐久性的意義為基礎，著重分析了影響耐久性能的主要因素，以實際為出發點對提高混凝土耐久性的途徑進行了探討。

關鍵詞：混凝土；架構；抗凍性；耐久性.

一、前言

混凝土是由粗集料架構、砂漿和界面過渡區組合而成，耐久性是混凝土結構的重要指標之一，關系著結構物的使用壽命。本文就對混凝土的抗凍耐久性進行了研究。

二、混凝土結構抗凍耐久性的意義

據有關部門統計，我國既有的近的城鎮建筑有50%進入老化階段，其中約有（10^20）x10xmr需維修加固才能使用，同時最近每年用于基礎設施工程的投資額度高達20000億元人民幣以上，而且以驚人的速度增長。美國學者用"五倍定律"形象地說明了混凝土結構耐久性設計的重要性，特別是設計耐久性方面的重要性。它的意思是說對新建項目在鋼筋防護方面節省1美元，就意味著發現鋼筋銹蝕時采取措施需多追加維修費5美元，鋼筋開裂時需多追加維修費25美元，嚴重破壞時將需多追加125美元。

對在役混凝土結構進行耐久性評定與剩余使用壽命預測，不僅可以揭示潛在危險，及時作出維修或拆除的決策，避免重大事故的發生，而且研究成果可以直接用于指導結構設計。因此，混凝土結構耐久性問題是一項具有重大實際意義和社會經濟效益的研究。

2、關于混凝土耐久性的認識

混凝土耐久性是指混凝土在設計壽命周期內，在正常護下，必須保持適合于使用，而不需要進行維修加固，即指混凝土在抵抗周圍環境中各種物理和化學作用下，仍能保持原有性能的能力?；炷聊途眯灾饕ㄒ韵聨追矫妫阂皇强節B性。即指混凝土抵抗水、油等液體在壓力作用下滲透的性能。二是抗凍性?；炷恋目箖鲂允侵富炷猎陲査疇顟B下，經受多次抵抗凍融循環作用，能保持強度和外觀性的能力。在寒冷地區，尤其是在接觸水又受凍的環境下的混凝土，要求具有較高的抗凍性能。三是抗侵蝕性?；炷帘┞对谟谢瘜W物質的環境和介質中，有可能遭受化學侵蝕而破壞。四是堿集料反應。如前分析，不論是上述哪一種因素主導著混凝土的劣化過程，其共同點是混凝土內有充足的水分和其他有害物質的侵入。

三、影響耐久性能的主要因素

影響混凝土結構耐久性能的因素很多，主要有內部和外部兩個方面。

1、內部因素

主要有混凝土的強度、密實性、水泥用量、水灰比、氯離子及堿含量、外加劑用量、保護層厚度等。

2、外部因素

主要有環境條件，包括溫度、濕度、CO2含量、侵蝕性介質等。

3、最主要因素

（一）、混凝土的碳化

碳化是混凝土中性化的常見形式，碳化可使混凝土的PH值降至10以下。碳化對混凝土本身是無害的，其主要的問題是當碳化至鋼筋表面時，將會破壞氧化膜，鋼筋有銹蝕的危險，此外會加劇混凝土的收縮，可導致混凝土開裂。這些均給混凝土的耐久性帶來不利影響。

（二）、鋼筋的銹蝕

混凝土碳化至鋼筋表面使氧化膜破壞是鋼筋銹蝕的必要條件，含氧水分侵入是鋼筋銹蝕的充分條件。鋼筋銹蝕有相當長的過程，先是在裂縫較寬處的個別點上"坑蝕"，繼而逐漸形成"環蝕"，同時向兩邊擴展，形成銹蝕面，使鋼筋截面削弱。

4、混凝土的抗凍性

通過大量社會實踐證明，影響架構混凝土抗凍性因素：架漿比、摻合料和起裂荷載。在一定范圍內（1.12～1.34），架漿比越小，混凝土抗凍性越好。但根據架構理論，架漿比越大，表明混凝土中粗骨料越多，混凝土越密實，抗凍性越好，但前提是，混凝土中砂漿必須有足夠的強度和耐久性保證自身及界面不提前發生凍融破壞；在混凝土中摻加粉煤灰和硅灰，能有效提高混凝土的抗凍耐久性，硅灰效果要優于粉煤灰；起裂應力越大，混凝土抗凍性越好。

四、提高混凝土耐久性的途徑

為滿足結構耐久性要求，要求混凝土滿足：抗滲等級不低于P8；水膠比不大于0.4；鋼筋混凝土中鋼筋的凈保護層厚度不小于30mm；澆注在混凝土中并部分暴露在外的吊環、緊固件、連接件等鐵桿與混凝土中的鋼筋隔離，并采取對該桿進行除銹及防銹的措施，以消除其可能銹蝕對構件承載力的影響；實測混凝土中的氯離子含量不超過膠凝材料中的0.1%，56d齡期時氯離子滲透值小于1200庫侖。

1、原材料質量控制

選用P.042.5以上的抗水性好、泌水性小、水化熱低、并具有抗侵蝕性的水泥，不使用過期結塊和不同品種標號復合的水泥；選用良好級配的砂石料，石子粒徑小于40mm，含泥量不大于1%，砂子采用中粗砂，含泥量小于3%；選用拌合用水除符合《混凝土拌合用水標準》的有關規定外，在摻用引氣劑時嚴格控制引氣量；摻用優質粉煤灰或其他優質活性混合材料。

2、混凝土配合比設計

根據工程要求、所處環境、原材料情況、施工方法通過試驗選定混凝土的配合比，最大水膠比0.4。

3、混凝土拌和運輸

混凝土采用攪拌站拌合。砼各組成材料的計量按重量計，各種材料的稱量允許偏差：水泥、水、外加劑、摻合料為1%，砂石骨料為2%。施工中自動計量設備，并及時測定骨料的含水率，每工作班至少一次，當含水率有顯著變化時，增加測定次數，依據測定結果及時調整用水量和骨料用量，保證配合比的準確性。根據攪拌機類型和混凝土的坍落度現場確定最佳攪拌時間，但不得少于90s。各種計量器具定期進行檢定。

采用混凝土輸送攪拌車運輸混凝土。運輸途中，攪拌筒保持慢速轉動，保證混凝土不產生離析。若出現坍落度損失過大，防礙卸料和泵送時，采取往攪拌筒內加入一定量的水和水泥（與配合比相同水灰比）的措施，直到坍落度符合要求。避免往筒內直接加水的做法。

混凝土采用輸送泵泵送入模。泵送混凝土之前先適量的水潤濕泵的料斗、活塞及輸送管的內壁等與混凝土直接接觸的部位，再泵送0.5m3水泥漿或水泥砂漿。潤滑用的水、水泥漿和水泥砂漿分散布料，避免集中澆注在任一部位。在高溫季節對泵管用濕麻袋包裹，并經常噴灑冷水降溫。在寒冷季節對泵管包裹保溫。嚴格控制混凝土入機質量，在料斗上設置金屬格柵，防止大粒徑骨料或其他異物進入。泵送速度先慢后快，逐步加速。泵送過程中受料斗內混凝土料面超過攪拌軸線，以防吸入空氣。泵送結束后，及時清理料斗及管道?；炷帘盟凸ぷ鲌猿中畔⒒┕?，加強供料、運輸、泵送及澆注工作面上操作人員之間的聯系、協調，使施工進度正常，出現問題能及時處理。

4、混凝土的澆注與養護

混凝土入模后，采用插入式振動器振搗密實。在澆注過程中，經常檢查模板、鋼筋、支撐、預留預埋件的位置是否正確，如發現情況有異，迅速處理。振搗器在每一振點的延續時間以混凝土不再明顯沉落，表面出現浮漿為度，不漏振，也不過振?；炷翝沧r水平、分層、連續進行?；炷敛鹉：罅⒓催M行灑水養護，灑水頻率必須保證混凝土表面保持濕潤。

5、混凝土工程施工應考慮結構耐久性

混凝土的拌制盡量采用二次攪拌法，裹砂石法等工藝，提高混凝土拌合料的和易性，保水性，提高混凝土強度，減少用水量；大體積混凝土的澆筑振搗應控制混凝土的收縮裂縫，施工裂縫，溫度裂縫，建立混凝土的澆筑振搗制度，提高混凝土密實度和抗滲性，重視混凝土振搗后的表面工序，并加強養護，以減少混凝土裂縫。

五、結束語

混凝土耐久性研究是一個復雜的問題，混凝土結構廣泛應用于各類工程結構中，保證混凝土結構滿足耐久性的要求，是一個十分重要的問題，因此我們應不斷的研究和創新。

參考文獻

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