浅析混凝土结构的耐久性

2009年9月Sep.　2009SHANXI　ARCHITECTURE文章编号:100926825(2009)2620065202

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浅析混凝土结构的耐久性

陈西更　井晓辉

摘　要:阐述了混凝土耐久性的概念,提出了提高混凝土结构耐久性的主要技术措施,指出采用高强度混凝土是解决结构耐久性要求的发展趋向,只有这样才能保证我国建筑事业的可持续发展。关键词:混凝土,结构,耐久性,高强度中图分类号:TU375文献标识码:A

　　混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少

等优点广泛应用于整个社会。混凝土材料在不利的环境、运用条件下,出现了一系列影响结构耐久性的物理、化学现象,如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等。因而混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程师们不容忽视的一个问题。混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题主要表现为:混凝土损伤,钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀,以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的削弱三个方面。从短期看,这些问题影响结构的外观和使用功能;从长远看,则降低结构安全度,成为发生事故的隐患,影响结构的使用寿命。混凝土各组成材料及钢筋的选用应满足材料的耐久性质量要求,应按规范规定对进场原材料进行严格的质量检验。同时合理改善颗粒级配,提高混凝土的密实性,从而提高耐久性。控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量,改善混凝土的施工工艺,搅拌均匀,充分振捣,加强养护,严格控制施工质量。除了选择级配良好的集料和精心施工保证混凝土充分捣实和水泥充分水化外,水灰比是影响混凝土密实性最重要的条件,故JTGD62桥规中规定了各类环境条件下满足混凝土耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量值。同时适当掺用外加剂,如掺用减水剂或引气剂,可改善混凝土的孔隙结构,提高混凝土的密实性。

2.2　改进结构设计

结构的选型、布置和构造应有利于减轻环境因素对结构的作用。采用具有防腐保护的钢筋(例如,体外预应力筋,无粘结预应力筋,环氧涂层钢筋等);加强构造配筋,控制裂缝发展;加大混凝土保护层厚度等。JTGD6222004桥规与旧《桥规》相比,构造钢筋用量增多,混凝土保护层加大,构造不合理的地方进行了调整。采用高强混凝土以提高结构物的耐久性。高强度混凝土的配制特点就是低水灰比,加外加剂,掺用超细活性掺合料,它的研制和应用解决的核心问题之一就是保证耐久性。由于高强混凝土的密实性能好,抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土,因此不但适用于高层和大跨度结构物,对于海洋和港口工程,其抗渗和耐腐蚀性能均大大优于普通混凝土。

1　混凝土耐久性的概念混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内,在各种环境条件作用下,不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。现行国家标准GB5001022002混凝土结构设计规范中,明确规定混凝土结构设计采用极限状态设计方法。但现行设计规范只划分成两个极限状态,即承载能力极限状态和正常使用极限状态,而将耐久性能的要求列入正常使用极限状态之中,且以构造要求为主。混凝土的耐久性与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,这一正常功能不仅包括结构的安全性,而且更多地体现在适用性上:混凝土冻融作用破坏机理分析。混凝土的抗冻性是混凝土受到物理作用(干湿变化、温度变化、冻融变化等)后反映混凝土耐久性的重要指标之一。

混凝土冻融作用破坏机理是混凝土在其冻融的过程中遭受的破坏应力,主要由两部分组成:1)当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化,由水转变成冰,体积膨胀9%时,因受毛细孔壁约束形成膨胀压力,从而在孔周围的微观结构中产生拉应力;2)当毛细孔水结成冰时,由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中迁移和重分布引起的渗管压。由于表面张力的作用,混凝土毛细孔隙中水的冰点随着孔径的减小而降低。当胶凝孔水形成冰核的温度在-78℃以下时,由冰与过冷水的饱和蒸汽压差和过冷水之间的盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压。另外胶凝不断增大,形成更大膨胀压力,当混凝土受冻时,这两种压力会损伤混凝土内部微观结构,当经过反复多次的冻融循环以后,损伤逐步积累不断扩大。发展成互相连通的裂缝,使混凝土的强度逐步降低,最后甚至完全丧失。

2.3　预防钢筋的锈蚀

常用的方法有环氧涂层钢筋,采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层,这种钢筋保护层能长期保护钢筋使其免遭腐蚀。此外,在混凝土表面涂层也是简便有效的方法,但涂料应是耐碱、耐老化和与钢筋表面有良好附着性的材料。还可掺加高效减水剂,在保证混凝土拌合物所需流动性的同时,尽可能降低用水量,减小水灰比,使混凝土的总孔隙率,特别是毛细孔隙率大幅度降低。还可研究新技术,开发新产品,如耐锈钢筋、阻锈钢筋等。避免或减轻碱集料反应,混凝土碱集料反应危害很大,一旦发生很难修复。当混凝土使用有碱活性反应的骨料时,必须从配合比出发,严格控制混凝土中的总碱含量以保证混凝土的耐久性。此外,外加剂特别是早强剂带来高含量的碱,为预防碱集料反应,在设计上应对外掺剂的使用提出要求。

2　提高混凝土结构耐久性的主要技术措施2.1　合理选择混凝土结构的组成材料

收稿日期:2009205208

2.4　加强施工管理

严格控制施工配合比,搅拌必须均匀,振捣必须到位,要严格

遵守养护制度,可以用表面养护剂来改善养护条件,提高保水性,

作者简介:陈西更(19752),男,助理工程师,孟津县财政投资评审中心,河南洛阳　471100

井晓辉(19792),男,助理工程师,孟津县基本建设定额管理站,河南洛阳　471100

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第35卷第26期　　　　　　　　　　Vol.35No.26山西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年9月Sep.　2009SHANXI　ARCHITECTURE

文章编号:100926825(2009)2620066203

无损检测技术在实践中的应用

张马兵

摘　要:对某厂房所有的混凝土柱进行调查研究,发现局部排架柱的混凝土有较大深度的碳化,为了客观合理地评价厂

房排架柱的结构有效承载能力,通过对这些排架柱的有限元计算模拟,从而计算出了受碳化混凝土影响的排架柱在静活荷载作用下的最大应力。

关键词:混凝土排架柱,有限元,无损检测技术中图分类号:TU311文献标识码:A

0　引言

就眼前社会发展情况来说,对已经建成使用的钢筋混凝土结

构利用无损检测技术进行检测和鉴定现在已经成为建筑工程结构检测和鉴定的重要方式之一。无损检测技术的意义是指在不破坏原结构构件的根本条件下,对其质量进行定量检测的技术。依据无损检测技术在钢筋混凝土结构中的检测类型,通常分为四类:1)检测结构构件的混凝土强度;2)检测结构构件内部缺陷,如裂缝、不密实区、空洞等;3)检测几何尺寸,如厚度、钢筋保护层等;4)混凝土质量的均质性检测和控制。下面就无损检测技术在某工业厂房钢筋混凝土排架柱承载力的可靠性检测鉴定中的分析探讨,可为正在使用或使用多年的加速表面硬化。混凝土构件的侵蚀病害都是从表面开始的,在混凝土终凝前做好原浆抹面压光,增强表面密实度,也可采用表面浸渍和表面涂覆的手段来降低混凝土表面渗透性,防止混凝土的冻融破坏。混凝土的组成、配合比、养护条件和密实度决定了其在饱水状态下抵抗冻融破坏的能力,目前只有加气混凝土才能有效提高混凝土的抗冻性。引气是提高混凝土抗冻性的主要参数,一般引气量4%～8%,同时,应避免采用吸水率较高的集料,加强排水以免混凝土结构被水饱和。在混凝土中掺加优质引气型高效减水剂,既能获得大量均匀分布的微小气泡,显著提高抗冻性,又能大幅度减小W/C,从而保证混凝土强度不降低,甚至有所提高。

工业厂房的可靠性鉴定提供参考,使其为国家经济发展发挥最后能量。

1　工程概况

某焦渣厂1号高炉主厂房在20世纪60年代末建成投入使用,主厂房为单层单跨排架结构,主厂房排架柱是钢筋混凝土工字形截面,屋架,天窗架,支撑,檩条均为钢结构,吊车梁为预应力钢筋混凝土结构。无围护结构,局部有雨遮。

2　现场勘察

要准确计算既有建筑物抗力,就必须以现有的结构条件为基础。选定有代表性的排架柱(PZ7)为对象,分析其承载能力。

凝土是解决结构耐久性要求的发展趋向,只有这样,才能保证和提高混凝土结构的耐久性,才能保证我国建筑事业的可持续发展。参考文献:[1]　魏新良.浅谈混凝土结构的耐久性[J].现代商贸工业,2007

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混凝土结构的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多

筑工业出版社,2002.

种因素的复杂问题,要解决好这个问题需要进行多方面的工作。

[6]　王发州.大流动性高强轻集料混凝土研究[J].武汉理工大

混凝土破坏绝非是某一孤立原因造成的,多是与其他综合不利因

学学报,2004(3):30231.

素有关。我们通过对影响混凝土结构耐久性主要因素的分析,提

[7]　赵国藩.混凝土及其增强材料的发展与应用[M].大连:大出综合提高混凝土结构的各种性能是改善和提高混凝土耐久性

连理工大学出版社,1992.

的主要措施。钢筋混凝土结构耐久性应由正确的结构设计、材料

[8]　丁大钧.高性能混凝土工程特征[四][J].工业建筑,2004

选择以及严格的施工质量来保证,同时应注意对其在使用阶段实

(4):46252.

行必要的管理和维护。从混凝土技术的发展来看,采用高强度混

3　结语

Ondurabilityofconcretestructure

CHENXi2geng　JINGXiao2hui

Abstract:Thepaperillustratestheconceptofthedurabilityoftheconcrete,pointsoutmaintechnologicalmeasuresforimprovingthedurabili2tyoftheconcretestructure,indicatesthattheadoptionofthehighstrengthconcreteistheessentialdevelopmenttendencyforsolvingthestructure’sdurability,sothesustainabledevelopmentofthearchitectureinChinacanbeensured.Keywords:concrete,structure,durability,highstrength

收稿日期:2009205212

作者简介:张马兵(19812),男,助理工程师,山西省建筑设计研究院,山西太原　030001