耐久性混凝土施工技术（精选11篇）

耐久性混凝土施工技术 第1篇

1 混凝土结构的耐久性

在预定作用和预期的维护与使用条件下, 混凝土结构及其部件能在预定的期限内维持其所需的最低性能要求的能力。

混凝土的耐久性包括抗碳化性、抗氯离子渗透性 (即电通量) 、抗化学侵蚀性、抗冻性、耐磨性、抗渗性、抗裂性、耐磨性、护筋性及抗碱-骨料反应性等。当混凝土结构处于含氯盐的海水或空气环境中时, 氯离子会从混凝土表面逐渐扩散到钢筋表面。防止氯离子渗入混凝土内部最为简便和有效的途径就是提高混凝土的抗侵入性和增加钢筋的保护层厚度。混凝土抵抗化学侵蚀的能力取决于两个方面的因素, 一方面, 混凝土的胶凝材料本身应能有效抵抗环境中有害离子的化学侵蚀。另一方面, 混凝土抗化学侵蚀的能力还取决于混凝土本身的密实性。混凝土愈密实, 环境中的有害离子愈难渗入其内。

2 耐久性混凝土原材料的选用

耐久性混凝土的配制技术途径是采用符合要求的优质水泥、级配良好的骨料、性能稳定的掺和料和高效减水剂, 降低混凝土的水胶比。低水灰比、高效减水剂及矿渣或粉煤灰等胶凝性矿物掺和料的使用, 合理的施工配合比的设计, 使得混凝土结构密实度相对提高, 增加了混凝土结构的耐久性。

水泥:水泥过细, 水泥熟料中C3A含量过高, 将导致水泥的水化速度过快, 水化热过于集中释放, 表现为混凝土的收缩增大、内外温差偏大、抗裂性下降, 对混凝土耐久性不利。

矿物掺和料:采用烧失量大的粉煤灰配制的混凝土工作性差 (烧失量大意味着含碳量大, 从而需水量大导致坍落度损失大、不易捣实) , 强度效应差, 耐久性差。因此, 对粉煤灰的烧失量应予重点控制。在混凝土中掺入矿渣粉能增加耐久性, 矿渣粉越细, 活性越高, 但混凝土的收缩性也随矿渣粉细度的增加而增加, 所以太细了也不利于混凝土的耐久性。我们配合比选定时考虑采用双掺 (即矿渣粉和粉煤灰) 的办法, 利用二者的细度和活性差异, 可使二者起到互补作用。

细骨料:细骨料选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂。砂中有害物质含量及其他指标要符合耐久混凝土细骨料要求。

粗骨料:粗骨料选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石。使用过程中对粗骨料实行分级采购、分仓存贮、分级计量, 配合比试配时确定各级配碎石的具体掺量, 使骨料具有尽可能小的空隙率, 从而降低混凝土的胶凝材料用量。骨料的坚固性及有害物含量对混凝土的耐久性影响较大, 对骨料中有机物、云母、轻物质、氯离子含量等做了严格限制。

外加剂:外加剂对混凝土具有良好的改性作用。掺用外加剂是制备高性能混凝土的关键技术之一。外加剂采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品。外加剂的性能品质、匀质性和与水泥的相容性是成功配制高性能混凝土的基本条件。经过对多厂家和多品种的外加剂进行筛选, 确保外加剂的质量和使用安全性。外加剂的性能满足相关规范要求。

拌和水:采用的是自来水。拌和水的碱含量是新增要求, 主要是为了控制混凝土的可溶性总碱含量。经外委检测各项指标均满足要求。

3 耐久性混凝土配合比设计原则

胶凝材料的凝结硬化过程是混凝土获得强度及耐久性的重要环节, 过高的胶凝材料用量, 不仅使混凝土开裂趋势增大, 而且可能造成混凝土的泛浆分层, 对混凝土的耐久性反而不利。胶凝材料的数量主要是满足工作性和胶结强度的需要, 单位混凝土中胶凝材料用量应尽可能减少。

配合比设计是确保混凝土耐久性最关键的环节之一, 提出混凝土最大水胶比、最小胶凝材料用量限值, 就是有效而可行的措施。在以往按强度设计混凝土配合比的设计方法中, 首先按强度等级计算水灰比;按耐久性要求设计混凝土配合比时, 首先是根据环境类别和作用等级, 确定混凝土的水胶比和各种胶凝材料用量。在条件许可的情况下, 尽量选用较低的水胶比, 减少单方混凝土用水量和胶凝材料用量, 有利于提高混凝土的密实性, 降低混凝土的渗透性并减少收缩量, 对提高混凝土的耐久性非常有利。按耐久性要求设计的混凝土应满足工作性、强度和耐久性的要求, 其中混凝土耐久性能的试验周期比较长, 一般为2~3个月, 混凝土配合比的耐久性试验也不可能一次成功, 所以混凝土的配合比试验应充分考虑这种情况, 要预留足够的时间。

配合比设计全过程如下:掌握耐久混凝土配合比理论配合比计算书选择原材料试配观测拌和物性能配比调整反复试配拌和物性能测试混凝土力学性能测试整理报告资料 (满足要求时) 提交报告

4 耐久性混凝土施工

4.1 混凝土拌制、生产。

大桥混凝土由水泥、掺合料、粗骨料、细骨料、水和外加剂组成。将各种组分材料按确定的施工配合比进行配料和拌制生产, 一般情况下, 配料和拌制是混凝土生产的连续过程。采用现场集中拌制, 通过混凝土搅拌车运输, 将混凝土供应到各使用地点, 由混凝土输送泵泵送入模。

4.2 混凝土运输。

运输混凝土所应采用的方法和选用的设备, 取决于构筑物的结构形式, 混凝土总体积, 每天或者每小时浇筑的混凝土量, 水平和垂直运输距离和道路条件等因素而定。本桥配备有4台8m3混凝土运输车和2台3m3混凝土运输车, 能够满足混凝土运输要求。

使用混凝土运输车运输混凝土应注意以下事项:4.2.1混凝土必须能在最短的时间内均匀无离析地排出。出料干净、方便, 能满足施工的要求。当与混凝土地泵联合输送时, 其排料速度应能相匹配。4.2.2从搅拌车运卸的混凝土中分别取1/4和3/4处试样进行坍落度试验, 两个试样的坍落度值之差不得超过3cm。4.2.3混凝土搅拌车在运送混凝土时通常的搅动转速为2~4r/min;整个输送过程中拌筒的总转数应控制在300转以内。

4.3 混凝土浇筑。

混凝土出料时应观察混凝土和易性、均匀程度, 检测坍落度、含气量、泌水性, 泵送浇注过程中也要加强检查。钻孔桩封孔中应注意首次灌注量、导管埋置深度, 检查泵管漏水、漏浆情况, 加强孔内混凝土面标高测量, 不断核对入孔数量、理论数量、孔深三者之间的关系。承台混凝土、钢筋、模板各工序相互配合, 流水进行、混凝土分层厚度按30cm控制。浇筑工作应尽可能连续, 不间断的进行。墩身采用水平分层法, 逐层灌注工艺。灌注时在墩顶布置四套串筒, 间隔交互由串筒下料, 分层灌注, 逐层振捣, 保证上、下层混凝土能结合良好。梁体结构复杂, 要制定专门工艺。总体按照两端向中间同时灌注, 先底板、再腹板、后顶板的顺序灌注。浇筑混凝土时, 应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况, 当发现有变形、移动时, 应立即暂停浇筑, 迅速恢复、固定。

4.4 混凝土振捣。

通过振捣使混凝土密实, 使混凝土混合料液化。采用插入式振捣棒振捣为主。一般有两种方法, 一种是垂直振捣, 一种是斜向振捣, 斜度约为40-45°。振捣器的操作要做到“快插慢拔”。移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍, 且插入下层混凝土内的深度宜为50-100mm, 与侧模应保持50-100mm的距离。以混凝土不再沉落, 不出现气泡, 表面呈现浮浆为度, 防止过振, 漏振。

4.5 混凝土养护。

气候温和地区, 可以采用自然养护。承台灌注完成散水养护, 终凝后用土工布覆盖, 浇水养护, 3-4d拆模, 保湿养护14d。墩身养护, 拆模前顶口蓄水养护, 四周喷水养护, 2-3h一次, 5d后拆模。拆模后用塑料薄膜包裹并定期浇水, 包裹保湿养护20d。

箱梁顶板终凝后用土工布覆盖, 浇水养护, 注意箱内的养护。底板和腹板必要时喷涂养护剂。

结束语

耐久性混凝土推广使用时间短, 成熟的经验不多, 需要尽快加强相关实用经验的收集整理工作。本大桥耐久性混凝土施工也是在实践中逐渐摸索, 通过对混凝土的原材料及施工工艺的严格控制, 使成品混凝土的各项技术指标能达到规范要求。

摘要：从耐久性混凝土原材料选用、配合比设计、混凝土的施工三个方面进行综合论述。系统地介绍了耐久性混凝土的施工技术。

耐久性混凝土施工技术 第2篇

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《混凝土结构设计规范》(GB5O01O-20O2)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。

2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。其一是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%，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；其二是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，混凝土毛细孔隙中的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。

3提高混凝土耐久性的措施

3.1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，在保证混凝土拌和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。

3.2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。

3.3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，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。

3.4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。

3.5拌合及养护用水

混凝土拌合及养护用水，应考虑其对混凝土强度的影响。水灰比的大小很大程度影响混凝土强度值的大小。拌合水应检查其杂质情况，防止影响砂浆及混凝土生成时杂质影响其耐久性。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，除了对水泥石有腐蚀作用外，对钢筋的腐蚀也有影响，因此在腐蚀环境中的混凝土不宜采用海水拌制和养护。

4混凝土裂缝的成因分析及控制措施

随着使用年龄的增加，会使细微裂缝不断的扩大，甚至会断裂，此时困扰最大问题是对裂缝的形成原因以及对钢筋的腐蚀作用的进一步深入认识，并且作出全面分析，以避免和克服因为裂缝引起的对桥梁使用性能的影响。经过对现在此方面的研究成果和工程实例的分析，混凝土的裂缝形成原因可大致梳理为以下几个方面：

4.1混凝土用料选用不当引起的裂缝

（1）水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混凝土收缩性较高；普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。此外，水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大，则混凝土收缩越大，并且发生收缩时间越长。例如，为了提高混凝土的强度，施工时经常采用强行增加水泥用量的做法，结果收缩应力明显加大。

（2）骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。此外，骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。

（3）水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。

（4）外掺剂。外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。

4.2设计和施工不合理产生的裂缝

此类裂缝是我们在工程实例中发现最多的裂缝形式，许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体性和延性不足，冗余性小；有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大；有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄。这些都削弱了结构安全性，会严重影响结构的使用。例如，我们发现在混凝土桥梁竖向有截面突变的地方(箱梁、丁梁的腹板与顶底板交接处)很容易产生裂缝，研究分析结果显示：混凝土在浇筑后发生水化反应、泌水和大量水分蒸发，混凝土因失水而收缩，而骨料因重力影響向下沉降，但此时混凝土的强度和硬度都不高，骨料下沉时受到钢筋的阻挡，便产生了沿钢筋方向的裂缝。为避免此类裂缝的产生，在设计阶段要尽量避免截面突变的存在，不能避免时要做特殊的处理，可将突变截面做成渐变截面，同时适量的增加钢筋数量；在施工时要注意振捣，最好是在变截面处分层浇筑。

4.3自然环境的影响产生的裂缝

自然环境的影响主要是温差引起了混凝土的温度梯度呈非线性分布，而混凝土构件的位移又受到约束，导致局部应力过大，从而出现了裂缝。一般失火、太阳曝晒、骤然降温以及冬季施工均可能导致此类裂缝的发生。预防措施是在设计时重视温度应力，一些大跨径的桥梁，温度应力往往是可以超过活载应力的，另外就是杜绝冬季施工，因为此时施工混凝土在初凝时受冻，成龄后混凝土强度损失可达3O%～50%。

4.4荷载引起的裂缝

此类裂缝是混凝土桥梁在常规动、静荷载及次应力作用下产生的，结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。由于所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹不得到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到，但其带来的后果往往是灾难性的。工程实例中此类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位，且裂缝特征如下：

（1）受拉。裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。

（2）受压。沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。

（3）受弯。弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。

(4)受剪。当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝。

(5)受扭。构件一侧腹部先出现多条约45°方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展开。

从大量的工程实例分析来看，此类裂缝产生的直接原因是内力与配筋计算或构造设计不当，施工阶段不按照图纸施工，擅自更改结构施工顺序，导致结构受力状态的改变，从而导致结构的承载力超出使用极限。另外大量的超载车辆过桥也是主要原因之一。预防措施是加强设计的合理性和安全系数以及施工的合理性，并严格控制严重超载车辆。

5结束语

随着混凝土路面技术的日臻完善，混凝土路面的发展极为迅速，特别是在高等级、重交通的道路上有了较大的发展。混凝土产生裂缝的产生原因较为复杂，工程实例中也是允许微小裂缝产生的，保证不出现裂缝是较难实现的，但是我们是能够尽量减少因为设计疏漏、施工低劣、监理不力、运营管理不力等诸多人为因素所产生的裂缝扩展，从而保证桥梁不会因为裂缝扩展导致钢筋腐蚀、脆性断裂等病害发生。

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，(01).

[2]尚勇，张凌云，朱德武路桥混凝土结构耐久性能主要病害研究[J].山东交通科技，20O5，(02)

提高混凝土耐久性的施工技术 第3篇

1 影响混凝土耐久性的主要因素

1.1 钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的关键因素。

我们工程中常用的钢材主要为碳素结构钢和普通低合金钢。钢筋表面氧化膜被破坏后, 如果涵养水分侵入, 钢筋就会被锈蚀。钢筋锈蚀严重时, 体积出现膨胀, 导致沿钢筋长度出现纵向裂缝, 并使保护层剥落, 习称“暴筋”, 从而钢筋截面削弱, 承载力降低, 最终将使结构构件破坏或失效。

1.2 混凝土的碳化。

当大气中的二氧化碳与混凝土中的碱性物质发生反应, 就会使混凝土的碱性下降, 使钢筋保护膜受到破坏, 引起钢筋锈蚀, 出现“暴筋”现象, 从而影响承载力水平的大小。

1.3 硫酸盐的腐蚀作用。

化学介质出现对混凝土的侵蚀时, 会引起水泥、砂石等发生一系列化学、物理及物化变化, 从而引起裂缝、松散、变质等一系列现象, 甚至有的生成体积膨大的物质, 直接破坏混凝土结构。

1.4 混凝土的抗碱集料反应。

发生混凝土碱集料反应的条件有三个: (1) 水泥中的碱含量超过水泥总量的0.6%; (2) 集料中活性集料含量超过1%; (3) 混凝土处于潮湿环境。碱集料反应产生碱硅酸盐凝胶, 并吸水膨胀, 体积可增大3-4倍, 从而引起混凝土剥落、开裂强度降低, 甚至导致破坏。

1.5

其他影响混凝土耐久性的因素也不容忽视;包括混凝土的冻融破坏、高温作用、混凝土的徐变等。

2 提高混凝土耐久性的措施和技术要求

2.1 钢筋要有足够的保护层厚度。

钢筋锈蚀和混凝土的碳化需要一定的过程, 这就要有足够的保护层厚度, 其间的过程时间就越长。纵向受力钢筋及预应力钢筋、钢丝、钢绞线的混凝土保护层厚度不应小于钢筋的直径或等效直径, 也不应小于骨料最大粒径的1.5倍。可是, 保护层厚度并不是越厚越好, 一方面增大保护层厚度不经济, 另一方面使裂缝宽度较大。较好的方法是采用防护覆盖层, 并规定维修年限。

2.2 抗硫酸盐腐蚀。

当混凝土结构处在有侵入介质作用的环境时, 会引起水泥、砂石发生一系列化学、物理及物化变化, 而逐步受到侵蚀, 防止硫酸盐腐蚀的最基本作法是控制水灰比, 并适当增加水泥用量, 因为水灰比是决定混凝土渗透性的重要因素, 如果硫酸盐腐蚀非常严重, 可采用掺混合料的水泥。如掺入含有活性硅较多的天然火山灰的水泥入硅粉的水泥。?如果混凝土是预制品, 提高该制品抗硫酸盐的另一途径是采用高压蒸汽养护, 在高压蒸汽养护条件下, 尤其是掺有磨细二氧化硅的混凝土, 可消除水化浆体中的氢氧化硅, 并且使高硫型和硫型水化硫酸盐几乎不再存在, 其中的氧化结合C-S-H变成耐腐蚀性良好的硅酸盐 (水石硫石) 或单独形成稳定的C3AH6, 从而能更好地抵抗硫酸盐腐蚀。

2.3 碳化速度与混凝土强度密切相关。

如果混凝土的抗压强度大于62.5N/mm2时, 可不考虑混凝土的碳化。高性能混凝土的强度等级为C50级以上, 其极限抗压强度大于62.5N/mm2。所以采用高性能混凝土是提高碳化性能的有效途径之一。

2.4 防止抗碱集料反应。

控制使用含活性成分的骨料, 采用低碱水泥或掺入粉煤灰降低混泥土中的碱性。控制集料中的活性二氧化硅含量, 将活性二氧化硅颗料存在的地方设想为一个局部膨胀中心, 用以描述碱-集料反应, 如果活性颗粒的数量很少, 则可容金属离子迁移到这些分散中心所形成的碱硅酸凝胶也很少, 吸水后可引起高度的局部膨胀, 从而实际崩裂的危害增大。

2.5

尽量提高混凝土的密实性, 增强抗渗性, 保证振捣充分、密实, 经常保持新浇混凝土表面湿润, 可采用养护液、覆盖养护材料等措施, 控制早期裂缝。

2.6 其他的辅助措施也行之有效。

例如工程表面涂装进行防腐处理, 可使暴露在空气中的混凝土结构以及沿海地区的桥梁工程, 不受到空气中的盐分等其它元素的侵蚀, 延长混凝土构件的使用年限;采用钢筋组锈剂和采用防腐蚀钢筋, 如环氧涂层钢筋、镀锌钢筋、不锈钢钢筋等。

摘要：分析讨论影响混凝土耐久性的各项因素, 针对性提出提高耐久性的各项措施。

耐久性混凝土施工技术 第4篇

摘要：青岛是我国目前海洋工程发展十分迅速的城市之一，无论是高速公路建设还是海湾工程的建设已为世人所瞩目，作为目前青岛在建第二大海湾工程陈家贡湾特大桥位于胶南市琅琊镇的陈家贡海湾，起于陈家贡村西北，止于尹家圈村东北，属滨海地貌，地形比较平坦。全桥总长1811.5米、孔数-孔径为60-30m，为装配式预应力混凝土连续T梁桥。是我国目前在建的较为罕见的大型海洋工程。

关键词：特大桥海工混凝土耐久性浅谈应用

0引言

由于陈家贡湾特大桥处于海水环境，海水环境对于桥梁混凝土结构具有强腐蚀性，按照一级公路桥梁结构1设计基准期和本工程使用年限的要求进行结构耐久性设计，为保证陈家贡湾特大桥混凝土结构的耐久性，本工程采取了以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性技术方案。然而我国目前尚没有大型海洋工程超长寿命服役的相关技术规范，高性能混凝土的设计、生产、施工技术在工程中的应用尚为空白，因此结合陈家贡湾特大桥工程的具体要求，研究跨海大桥混凝土结构耐久性策略和高性能混凝土的应用技术极为迫切和重要。

1陈家贡湾特大桥混凝土结构布置和耐久性设计

1.1陈家贡湾特大桥混凝土结构布置陈家贡湾特大桥孔数―孔径(孔―米)为60―30m，为装配式预应力混凝土连续T梁桥，桥梁上部结构：六孔一联、全桥共十联，行车道板与桥面铺装采用剪力钢筋连接;桥梁下部结构：桥墩采用双悬臂预应力薄壁墩，墩柱为主截面31.5米的带竖肋矩形截面，基础采用柱式台、桩基础或重力台、扩大基础。混凝土设计强度根据不同部位在C35～C50之间。

1.2陈家贡湾特大桥附近海域气象环境陈家贡湾特大桥地处东亚季风比较发达的黄海之滨，受季风和海洋气候的影响，四季变化比较明显，属南温带湿润季风气候类型：夏季空气湿润，雨量充沛;冬季气候干燥，时长稍寒。多年年平均最低气温为9.1℃、最高气温为15.9℃。最热出现在八月，月平均气温为25℃，最冷出现在一月，月平均气温为-4.5℃。年平均相对湿度为72%，累年全年蒸发量平均为1462.2毫米，其中全年以五月份为最高，累年平均达到180.1毫米，一月最小，仅为54.8毫米，海区全年盐度一般在15.00～34.00‰之间变化，属强混合型海区，海洋环境特征明显。

1.3陈家贡湾特大桥面临的耐久性问题在海洋环境下结构混凝土的腐蚀荷载主要由气候和环境介质侵蚀引起，主要表现形式有钢筋锈蚀、盐类侵蚀、冻融循环、溶蚀、碱-集料反应和冲击磨损等。陈家贡湾特大桥位于东亚季风比较发达的黄海之滨，因为天气较暖，严重的冻融破环和浮冰的冲击磨损可不予考虑;镁盐、硫酸盐等盐类侵蚀和碱骨料反应破坏则可以通过控制混凝土组分来避免;这样钢筋锈蚀破坏就成为最主要的腐蚀荷载。

混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发：

一是海水中Cl-侵蚀;

二是大气中的CO2使混凝土碳化。国内外大量工程调查和科学研究结果表明：海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的主要因素是Cl-进入混凝土中，并在钢筋表面集聚，促使钢筋产生电化学腐蚀。在陈家贡湾特大桥周边沿海地区调查中亦证实，海洋环境中混凝土的碳化速度远远低于Cl-渗透速度，混凝土自然碳化速度平均为3mm/。因此，影响陈家贡湾特大桥结构混凝土耐久性的首要因素是混凝土的Cl-渗透速度。

2提高海工混凝土耐久性的技术措施

提高海工耐久性混凝土的主要技术措施有：

2.1海工耐久性混凝土其技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和聚羧酸高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，高密实、高耐久的混凝土材料。

2.2提高混凝土保护层厚度这是提高海洋工程钢筋混凝土使用寿命的最为直接、简单而且经济有效的方法。但是保护层厚度并不能不受限制的任意增加，当混凝土保护层过薄时，易形成裂缝等缺陷使保护层失去作用，钢筋过早锈蚀，降低结构强度和延性;当保护层厚度过厚时，由于混凝土材料本身的脆性和收缩会导致混凝土保护层出现裂缝反而削弱其对钢筋的保护作用。

2.3混凝土保护涂层完好的混凝土保护涂层具有阻绝腐蚀性介质与混凝土接触粘结的特点，其于砼粘结力不小于1.5Mpa，并且与砼表面的强碱性相适应，延长混凝土和钢筋混凝土的使用寿命。然而大部分涂层本身会在环境的作用下老化，逐渐丧失其功效，一般寿命在5～10年，只能作辅助措施。

2.4阻锈剂阻锈剂通过提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界浓度来稳定钢筋表面的氧化物保护膜，其品质对混凝土的主要物理性能、力学性能无不利影响，从而延长钢筋混凝土的使用寿命。但由于其有效用量较大，作为辅助措施较为适宜。

3加强陈家贡湾特大桥结构混凝土耐久性措施

改善混凝土和钢筋混凝土结构耐久性需采取的措施：

①从材质本身的性能出发，提高混凝土材料本身的耐久性能，例如采用高效减水剂和高效活性矿物掺合料。

②找出破坏混凝土耐久性作用的内在因素和外在因素，对主因和次因对症施治，并根据具体情况采取除高性能混凝土以外的补充措施，例如综合防腐措施。采用高性能混凝土是在恶劣的海洋环境下提高结构耐久性的基本措施，然后根据不同构件和部位，尽可能提高钢筋保护层厚度(一般不小于50mm)，某些部位还可复合采用保护涂层或阻锈剂等辅助措施，形成以高性能海工混凝土为基础的综合防护策略，有效提高陈家贡湾特大桥混凝土结构的使用寿命。

因此，陈家贡湾特大桥混凝土结构的耐久性基本方案是：首先，混凝土结构耐久性基本措施是采用高性能混凝土，同时依据混凝土构件所处结构部位及使用环境条件，采用必要的补充防腐措施，如掺加钢筋阻锈剂、混凝土外涂保护层等。在保证施工质量和原材料品质的前提下，混凝土结构的耐久性将可以达到设计要求。

对于具体工程而言，耐久性方案的`设计必须考虑当地的实际情况，如原材料的耐久性指标、工艺设备的可行性等，以及混凝土配合比经济上的合理性。也就是说应该采取有针对性的，因地制宜的制定防腐方案。

根据设计院提出的陈家贡湾特大桥主要部位构件的强度等级要求、构件的施工工艺和环境条件，对各部位混凝土结构提出具体的耐久性方案。

4陈家贡湾特大桥高性能混凝土原材料耐久性

4.1试验用原材料及其物理化学性能

4.1.1水泥试验中采用了P.Ⅱ52.5，有关性能参数见下表。

4.1.2高炉磨细矿渣(S95)

高炉磨细矿渣(S95)的有关性能参数见表

4.1.3硅粉

硅粉的有关性能参数见表

4.1.4粗骨料

混凝土配制试验用石为5～25mm连续级配碎石。

4.1.5细骨料

混凝土配制试验用砂检验结果如表

4.1.6减水剂

试验采用HSN-A聚羧酸高性能混凝土减水剂。

4.1.7拌和用水

饮用水。 4.2试验方案和主要试验方法从高性能海工混凝土的基本要求出发，在原材料的优选试验中，以混凝土的坍落度和扩展度评价混凝土的工作性，以抗压强度等评价混凝土的物理力学性能，以混凝土的电通量和氯离子扩散系数(自然扩散法)试验结果评价混凝土的抗氯离子渗透性能，并以耐久性能为首要要求。

试验中所采用的主要试验方法有：

4.2.1坍落度、扩展度混凝土的坍落度、扩展度按《新拌混凝土性能试验方法》GBJ80-85测定。

4.2.2抗压强度混凝土的抗压强度按《普通混凝土力学性能试验方法》GBJ81-85测定。

4.2.3混凝土的抗冻性能试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ82-85)进行。

4.2.4混凝土的电通量和氯离子扩散系数快速试验NEL-PER型混凝土电通量测定仪来评价混凝土抵抗氯离子渗透能力的标准。试验仪器采用北京耐尔NEL-PER型混凝土电通量测定仪。通过在￠9550mm的混凝土试样两端施加60V的直流电压，通过检测6hrs内流过的电量大小来评价混凝土的渗透性。

用RCM-DH型氯离子扩散系数测定仪测定混凝土氯离子扩散系数的试验方法，RCM法参照DuraCrete非静态电迁移原理制定，定量评价混凝土抵抗氯离子扩散的能力，本方法适用于骨料最大粒径不大于25mm的试验室制作的或者从实体结构取芯获得的混凝土试件。将标准养护28天的混凝土试件浸泡于质量浓度为3.0%的NaCl溶液中至指定龄期后，用混凝土切割机将混凝土试件切割成直径=100±1mm，高=50±2mm的试件。将试件放入电解槽的夹具中，注入1L0.2mol/LKOH正极溶液与1L含5%NaCl的0.2mol/LKOH负极溶液，用测试机主机电源进行电迁移过程，劈开试件，用0.1mol/LAgNo3溶液测定显色深度，最后用软件计算混凝土试件的氯离子扩散系数。

4.3混凝土配合比设计试验主要研究C40和C50高性能海工混凝土的性能

4.4高性能混凝土性能试验结果及分析混凝土的物理力学性能试验结果，常规耐久性能试验结果

高性能海工混凝土的氯离子扩散系数和抗冻性能;高性能海工混凝土与普通混凝土相比较，具有优良的工作性能、相近的物理力学性能和优异的耐久性能，尤其是其耐海水腐蚀性能，混凝土氯离子扩散系数可小于3.0～1.0E-12m2/s

5海工耐久性混凝土的质量保证措施

5.1影响海工耐久性混凝土质量的因素高性能海工耐久性混凝土一般通常具有较高的胶凝材料用量、低水胶比与掺入大量活性掺合料等配制特点，致使高性能混凝土的硬化特点与内部结构同传统的普通混凝土相比具有很大的差异，随之带来了它的早期体积稳定性差、容易开裂等问题。而混凝土的裂缝正是在使用阶段环境侵蚀性介质侵入的通道，进而削弱其耐久性。

5.2提高海工耐久性混凝土质量措施在试验过程中发现，浇筑的混凝土由于阳光直射温度较高产生温差过大的现象，同时由于海湾地区海风比较强烈也容易造成混凝土表面失水过快，混凝土表面收缩较大而导致混凝土开裂。因此，在实际浇筑混凝土过程中，T梁或其它结构的混凝土浇注完毕后应立即在顶面和四周采取保温保湿措施。对于T梁等大型预制构件，由于预制场地的限制和施工进度要求，采用低温蒸养的方式。

对于现浇混凝土，混凝土成型抹面结硬后立即覆盖土工布，砼初凝后立即进行浇水养护，养护用水为外运淡水,记录每天的温度和风向，避免混凝土干湿交替，拆模前12小时拧松加固螺栓，让水从侧面自然流下养护，侧面拆模不小于48小时。

6结语

混凝土结构的耐久性研究 第5篇

【关键词】 混凝土；结构；耐久性

混凝土在现代建筑中被广泛应用，它主要起着承受结构自重和外部荷载的作用，通常和钢筋一起组合使用。钢筋在混凝土结构中主要承受拉力并赋予结构以延性，补偿混凝土抗拉能力低、易开裂和脆断的缺陷；而混凝土主要承受压力并保护其内部钢筋不至于锈蚀。两者共同作用发挥其结构功能。

混凝土主要起着对结构及其构件在外力作用下防止破坏、倒塌，保护人员和设备不受损伤的能力。混凝土结构的耐久性直接影响这些设施的存活寿命。一段时期以来，混凝土结构安全质量事故频繁出现，混凝土结构的安全性和耐久性问题已经引起了社会各界和国家政府的广泛关注。分析混凝土结构的安全性能，了解混凝土结构的安全现状，寻求混凝土结构安全存在的问题、根源，探索解決的途径、方法和对策，并对混凝土的安全性和耐久性提供技术对策和建议有着重要的意义。

一、混凝土结构的耐久性和安全性

（一）安全性：混凝土结构设计必须有足够的安全保证。这是由于结构需要承受的负荷以及机构的材料性能，设计计算方法，施工质量等均存在着许多不确定性。所以规范规定了结构必须承受的负荷设计值应该是上述标准值乘以大于1的荷载安全系数加以放大；同时在确定结构构件所具有的承载能力时，应该将材料强度的标准值除以大于1的材料强度分项系数加以缩小。显然，荷载的标准值和荷载与材料强度的安全系数规定的越高，就表示结构的安全设置水准越高，设计的结构就越安全。

（二）耐久性：混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施的世界性问题，应当引起我国有关主管部门和设计施工单位的足够重视。混凝土结构工程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，这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性，而且更多地体现在适用性上。长期以来，人们一直以为混凝土应该是非常耐久的材料，直到上个世纪70年代末期，发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境因素影响下出现过早损坏，发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并积极采取应对措施。

二、混凝土结构的耐久性研究

（一）抗腐蚀性：当混凝土结构处在有侵入介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学、物理及物化变化，而逐步受到侵蚀，防止硫酸盐腐蚀的最基本做法是控制水灰比，并适当增加水泥用量，因为水灰比是决定混凝土渗透性的重要因素，如果硫酸盐腐蚀非常严重，降低水灰比采用V型水泥也不能起良好的保护作用，可采用掺混合料的水泥。如掺入含有活性硅较多的天然火山灰的水泥；掺入粉煤灰的水泥；掺入高炉不淬矿渣的水泥以及掺入硅粉的水泥。如果有现成的石膏矿渣水泥，也可以考虑作为代用品。

如果混凝土是预制品，提高该制品抗硫酸盐的另一途径是采用高压蒸汽养护，在高压蒸汽养护条件下，尤其是掺有磨细二氧化硅的混凝土，可消除水化浆体中的氢氧化硅，并且使高硫型和硫型水化硫酸盐几乎不再存在，其中的氧化结合C-S-H变成耐腐蚀性良好的硅酸盐（水石硫石）或单独形成稳定的C3AH6，从而能更好地抵抗硫酸盐腐蚀。

（二）抗碳化：一般的说，采用早强硅酸盐水泥时，碳化最慢，硅酸盐水泥稍快；而采用混合水泥时，由于Ca（OH）2的量相对较少，因此，碳化速度最快，碳化速度与混凝土强度密切相关，如果混凝土的抗压强度大于62.5N/mm2时，可不考虑混凝土的碳化。高性能混凝土的强度等级为C50级以上，其极限抗压强度大于62.5N/mm2，股采用高性能混凝土是提高碳化性能的有效途径之一。

高压蒸汽养护的混凝土碳化作用非常小，这是因为混凝土中的砂子在高温条件下被活化，与混凝土发生化学反应，形成了强度大、结晶高、抗碳化性能好的水化硅酸钙。

（三）抗磨损：一般而言，混凝土的抗压强度愈高，抗磨性能愈好。低水灰比的高强混凝土是提高密实的耐磨混凝土，表面混凝土致密是提高耐磨性的必要条件，施工时，应该多次压抹搓平混凝土表面。在有泌水的情况下，必须推持表面修整的时间，让水分充分蒸发，并在混凝土终凝前充分压抹搓平混凝土表面。此外，还可以通过在表面掺加高硬度集料增强耐磨性。

（四）抗碱-集料反应：发生混凝土碱-集料反应的条件有三个：水泥中的碱含量超过水泥总量的0.6%；集料中活性集料含量超过1%；混凝土处于潮湿环境。上述三个条件全部满足时，才会发生碱-集料反应。所以，对这种反应，可以针对性地加以控制。

1、控制集料中的活性二氧化硅含量：将活性二氧化硅颗料存在的地方设想为一个局部膨胀中心，用以描述碱-集料反应，如果活性颗粒的数量很少，则可容金属离子迁移到这些分散中心所形成的碱硅酸凝胶也很少，吸水后可引起高度的局部膨胀，从而实际崩溃裂的危害增大。

2、控制外界水分，降低水灰比：当外界没有可供吸取的水分时，将不会出现明显的有害膨胀，低水灰比的混凝土有很好的不透水性，故有助于延缓碱-集料反应物吸水膨胀的速度。

（五）结构的耐久性及其度量：虽然混凝土结构耐久性的概念应用已久，但国际标准和我国的统一标准中并未将结构耐久性作为术语使用。文献对所谓“足够的耐久性能”做了如下解释：“结构在规定的工作环境中，在预定时间内，其材料性能的恶化不至于导致结构出现不可接受的失效概率”在正常维护条件下，结构能够正常使用到规定的设计使用年限。对“结构耐久性”的定义为：“结构及其部件在可能引起材料性能劣化的各种作用下能够长期维持其应有性能的能力”“预定作用和语气的维护与使用条件下，结构及其部件能再预定的期限内维持，其所需的最低性能要求的能力”。这两者基本代表了目前对结构耐久性这一概念的理解。这里需要强调的是两者所指出的“材料性能的恶化”和“材料性能劣化”是界定耐久性问题的关键。安全性和适用性是对可靠性的基本分类；耐久性是可靠性中涉及材料性能退化的特殊问题，它指结构在规定的时间内，在规定的条件下，在可能引起材料性能退化的环境影响下，完成预定功能的能力，或者属于适用性，或者属于安全性，耐久性既可以从时间角度，也可从结构状态的角度用概率来度量，而且两者所对应的可靠概率相等。这一点对于当前耐久性的研究具有重要的意义。

三、结语

混凝土的耐久性研究已经成为我国目前建筑行业发展研究的主要问题，我国正处于社会基础设施建设的阶段，对混凝土的应用十分广泛。因此，提高混凝土的耐久性研究已经迫在眉睫，是目前我国广大建筑工作者需要研究的主要问题。

参考文献

[1]赵国藩，《钢筋混凝土结构》，中国电力出版社，2005

[2]郭正兴，李金根，《建筑施工》，东南大学出版社，2005

（作者单位：沈阳中港地产有限公司）

混凝土桥梁结构耐久性技术研究 第6篇

根据欧美日发达国家的经验,经济高度增长期大量建造的混凝土桥梁构造物,使用10～20年后,因为结构耐久性原因而产生的维修费、加固费是昂贵的。而我国每年混凝土消费量约五十多亿吨,约占世界混凝土消费量的一半左右,加强对于混凝土构造物耐久性的投入,树立全寿命设计理念,对于节约不可再生的资源,保护环境,维持国民经济可持续发展都具有非常重要的意义。

2 关于混凝土结构耐久性需明确的几个概念

耐久性的定义为结构在预期作用和预定的维护条件下,能在规定期限内长期维持其设计性能要求的能力。这里的期限应理解为构造物的使用年限。设计使用年限是具有规定保证率的预定使用年限。

设计基准期:在进行结构可靠性分析时考虑持久设计情况下各项基本变量与时间关系所采用的基准时间参数。即为确定可变荷载及与时间有关的材料强度而选用的时间参数。应该将设计基准期理解为关于结构可靠度、安全性、使用性方面的时间参数。

从以上可以看出,使用年限是不同于桥规中构造物的设计基准期的,它应该由设计者与业主及使用者共同根据构造物的重要性、使用环境、功能甚至成本等确定 。即设计使用年限可以低于设计基准期,如果想要使结构物达到设计基准期,必须采取必要的措施,也就是说应进行项目全寿命成本分析(LLCA),适当增加结构物的前期耐久性方面的投入。

3 混凝土桥梁结构劣化原因

影响混凝土结构耐久性的因素很多,综合起来无外乎内因、外因两种。

内因为混凝土材料自身特性和混凝土结构设计与施工质量,外因为混凝土所处的环境条件和防护措施。其中环境因素引起的混凝土结构损伤或破坏主要有:混凝土碳化(中性化);氯离子侵蚀;碱—集料反应;冻融循环破坏;钢筋锈蚀。

以上所有环境因素引起的混凝土结构损伤或破坏都以钢筋的锈蚀为最终结果并且也最为严重。因而对结构耐久性极限状态(即构造物使用寿命)的判定往往以钢筋是否“脱钝”发生腐蚀,或是否会发生因腐蚀而产生的纵向裂缝为准。而钢筋锈蚀必须有水和氧气的共同作用才能实现,特别是干湿交替、冻融循环、盐冻及海洋环境对混凝土构造物的影响最大。

4 提高耐久性的思路及方法

转变以往重视结构安全性、使用性的设计而轻视耐久性设计的习惯,把耐久性设计提高到与结构可靠性同等高度。

下面对具体方法和常忽视的问题加以详细介绍。

(1)对于使用年限的确定,往往缺乏依据,也难以判断,如前所述一般以钢筋“脱钝”开始锈蚀或锈蚀到一定程度为定性判断的依据。国内关于混凝土碳化速度及氯离子侵蚀速度的研究已经到了一定高度,通过快速实验(RCCM)测定氯离子扩散系数等参数,根据模型实验和经验公式可以定性的确定结构物的使用寿命。

(2)近年来对于高性能混凝土(HPC)的使用研究已较成熟,所谓高性能混凝土即为高强度、高施工性能、高耐久性混凝土。在一些跨海大桥如杭州湾跨海大桥、东海大桥、苏通大桥、舟山大陆连岛工程等得到了应用,取得了很多的经验。高性能混凝土在国外已经应用了多年,取得了很好的效果。在工程的具体应用上应根据工程的具体情况做大量的混凝土配比试验,以具体的实验数据作为实施的依据。

(3)对于预应力混凝土结构,因为如果预应力钢筋发生腐蚀会引发应力侵蚀现象,所以后果更加严重,一般采取耐腐蚀的聚乙稀塑料波纹管等可靠的成孔器,并采用真空压浆技术,保证管道内水泥浆的密实度,提高其耐久性。近年来有人提倡采用体外预应力筋外包PE套管并用油脂作为灌浆材料。由于体外预应力筋布置在体外,预应力可调整和更换,可保证配索体系结构耐久性基准期内满足要求。对于斜拉桥斜拉束,可采用环氧树脂涂层钢丝等耐腐蚀性材料等。

(4)重视引气剂的使用,我国以前引气剂的使用较少,而国产的引气剂的质量也不过关,施工计量控制不到位,容易产生质量问题,因而长期以来引气剂的使用不多。实际上混凝土中掺加优质引气剂对于提高混凝土的密实性、施工性、抗冻性都有很大作用,特别可成倍提高海洋环境中混凝土抗冻融循环能力,在日本几乎所有的商品混凝土都必须使用引气剂,不使用引气剂的混凝土反而被称作特殊混凝土。我国海岸线漫长,盐冻地区较多,加强国产引气剂的质量,在北方盐冻地区多使用优质引气剂具有重要的现实意义。

(5)重视结构耐久性的施工措施。施工中常常出现的问题是:为了赶工期,人为减少混凝土的养护时间,养护方法不正确,混凝土保护层施工误差较大等等。应该克服急功近利的思想,从影响结构寿命的角度出发,保证养护时间,对于不同情况下采用正确的养护方法,保证保护层厚度精确施工,把提高耐久性作为施工控制的重要目标。

(6)对已建工程应定期点检,并积累大量的资料,对于同一个工程结构物应形成连续的资料,以形成可供查询的构造物维护资料网络,甚至对于重要的构造物安装电子监测系统。只有积累大量的资料,才能为科研部门的研究工作,为管理部门决策提供宝贵的资料和依据。

(7)加强防腐蚀施工新技术研究使用,如对于重要构件的阴极保护法,对已遭受氯离子侵害的上部构造的电流脱盐技术,增加混凝土表面密实性的渗透可控摸板垫料等,有些技术存在着造价高等缺点,但是随着技术的进步,造价的降低,将逐渐成为提高混凝土耐久性的重要手段。

(8)重视电子监测系统的开发研究,通过实时跟踪检测混凝土构造物的应力、应变、变形及腐蚀损伤状况。如对于大型跨海桥梁等特别重要的构造物,可以考虑预埋梯形阳极混凝土结构耐久性无损检测系统,对氯离子扩散速度实行定期监测,建立“脱钝”前锋面发展模型,并通过反馈的信号不断修正模型,不断预测结构的使用寿命,以此来判断是否启用耐腐蚀应急预案,最终保证结构使用安全的目的。

5 建议及结论

(1)提高桥梁混凝土结构耐久性需要因地制宜,认真调查研究环境情况。

(2)提高桥梁混凝土结构耐久性需要加强试验及监测手段。

(3)提高桥梁混凝土结构耐久性需要树立全寿命周期设计理论新理念,加强材料及施工水平,精心设计,精心生产,精心施工,多出精品,肩负起社会责任。

(4)提高桥梁混凝土结构耐久性需要提高认识程度,规划、设计、施工、管理等各部门都要重视起来,并形成全社会关注的社会舆论。

摘要：论述了提高桥梁混凝土结构的耐久性的意义,列举了混凝土劣化原因,提高混凝土耐久性的思路、方法,耐久性检测检验控制手段等,进行桥梁结构全寿命经济分析是很重要的。

关键词：耐久性,钢筋锈蚀,全寿命经济分析

参考文献

[1]JTG/T B07-01,公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范[S].

[2]桥梁结构高耐久性混凝土设计与施工规范.黑龙江省地方标准.

[3]张宝胜,等.杭州湾跨海大桥混凝土耐久性研究及实施.

耐久性混凝土的配制及施工控制 第7篇

1 耐久性混凝土的室内配合比设计

所配制混凝土均按耐久性设计,具体指标如表1所示。

在进行配合比设计时,根据以往的经验,用粗骨料、细骨料、水泥、水配制出的满足工作性的混凝土,其结果是28 d抗压强度满足设计要求,但利用15 cm×15 cm×15 cm的混凝土立方体抗压试块经钻芯后加工成ϕ100 mm×50 mm试件的56 d电通量却大大超过了规范所允许的范围,满足不了耐久性要求。

混凝土的电通量是指在60 V直流恒压作用下6 h内通过混凝土的电量。通过测定混凝土电通量的大小来评价混凝土原材料和配合比对混凝土抗渗性能的影响,也可用来间接评价混凝土的密实性。普通混凝土的电通量不能满足要求,说明它本身不够密实。

要提高混凝土的耐久性,必须降低混凝土的孔隙率,特别是毛细管孔隙率,最主要的方法是降低混凝土的拌合用水量。要克服普通混凝土的缺点,可以从降低用水量和减小水泥用量两方面考虑,具体采取以下几种措施:1)掺入高效减水剂:在保证混凝土拌合物所需流动性的同时,尽可能降低用水量以及胶凝材料用量,降低混凝土的孔隙率,特别是毛细管孔隙率。水泥在加水搅拌后,会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中,包裹着许多拌合水,从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌合物所需的工作性,就必须在拌和时相应地增加用水量,这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。减水剂在减水的同时还可以产生一定的引气效果,对于提高混凝土抗冻性也是非常有利的。2)掺入活性矿物掺合料:在普通混凝土中掺入活性矿物的目的,一方面可以代替部分水泥,能有效降低水化热,防止混凝土结构物的开裂,另一方面在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料(硅灰、磨细矿渣粉、粉煤灰等)中含有大量活性SiO2及活性Al2O3,它们能和水泥水化过程中产生的游离氢氧化钙及高碱性水化硅酸钙产生二次反应,生成强度更高、稳定性更好的低碱性水化硅酸钙,从而达到改善水化胶凝物质的组成,消除游离氢氧化钙的目的,有些超细矿物掺合料,其平均粒径小于水泥颗粒的平均粒径,能填充于水泥颗粒之间的空隙中,使水泥石结构更为致密,并阻断可能形成的渗透通路。此外,矿物掺合料还能改善集料与水泥石的界面结构和界面区性能。3)消除混凝土自身的结构破坏因素:除了环境因素引起的混凝土结构破坏以外,混凝土本身的一些物理化学因素,也可能引起混凝土结构的严重破坏,致使混凝土失效。因此,要提高混凝土的耐久性,就必须减小或消除这些结构破坏因素。4)保证混凝土的强度:尽管强度与耐久性是不同概念,但又密切相关,它们之间的本质联系是基于混凝土的内部结构,也就是混凝土的密实程度都与水灰比这个因素直接相关。在混凝土能充分密实条件下,随着水灰比的降低,混凝土的孔隙率降低,混凝土的强度不断提高。与此同时,随着孔隙率降低,混凝土的抗渗性提高,因而各种耐久性指标也随之提高。在现在的高性能混凝土中,除掺入高效减水剂外,还掺入了活性矿物材料,它们不但增加了混凝土的致密性,而且也降低或消除了游离氢氧化钙的含量。在大幅度提高混凝土强度的同时,也大幅度地提高了混凝土的耐久性。此外,在排除内部破坏因素的条件下,随着混凝土强度的提高,其抵抗环境侵蚀破坏的能力也越强。5)原材料的选定:对胶凝材料的品种、碱含量、氯离子含量、外加剂的减水率、骨料的级配和粒形以及最大粒径等方面,一定要予以重视,只有这样才能为下一步的配合比设计做好铺垫。

2 耐久性混凝土的施工质量控制

1)混凝土的搅拌。现场施工应采用集中搅拌、集中供应的方式,确保混凝土质量。对骨料的含水量进行测定并根据理论配合比调整施工配合比以及对拌和好的混凝土的坍落度、含气量等指标进行测定。严格对原材料温度控制。夏季施工时,由于气温很高,要对料场进行降温、遮阳、防晒处理,也可通过拌合水中加入碎冰等措施降低原材料进入搅拌机的温度;相反,冬季施工时,应对原材料进行保温、加热处理,以保证混凝土的入模温度控制在规范允许的范围内。2)混凝土的运输。混凝土的运输采用混凝土罐车运送,在运输过程中,罐体以2 r/min～4 r/min的转速转动,以防止混凝土离析和水分过多散失,出料前以高速搅拌20 s～30 s后用中速旋转卸料。为了避免在运输过程中因路线长而影响混凝土拌合物的质量,因此在运输过程中采用了少装快运、少停留、少倒运等方法来减少混凝土的含气量及坍落度损失。3)混凝土的浇筑。浇筑时,应连续、分层进行,其厚度根据混凝土的搅拌能力、运输、浇筑速度、振捣能力和结构要求等条件来决定,根据现场经验,分层厚度控制在30 cm～50 cm之间。浇筑承台、墩身等大体积混凝土时,应该分段、分层浇筑进行,浇筑速度不宜过快,以免水泥水化产生的水化热过度集中,致使混凝土内外温差太大而造成温差裂缝。混凝土的捣固采用插入式振捣器。每一振点应距模板5 cm～10 cm,插入下层混凝土内的深度控制在5 cm～10 cm之间,且不能碰撞钢筋;振捣器的移动距离在振捣器作用半径1.5倍以内;振捣时间控制在20 s～30 s之间,以混凝土不再沉落,不出现气泡、表面出现浮浆为度,不可过振、漏振。当混凝土出现泌水现象时,应及时用海绵将泌出的水吸出,防止多余的水在混凝土表面形成水陷,影响混凝土的外观质量。4)混凝土的养护。浇筑完毕后,应及时在钢模外包裹遮阳布,并立即覆盖混凝土暴露面,进行保温保湿养护。当气温较高时,混凝土早期养生采用补水养生,即对浇筑完的混凝土(包括没有拆模的结构物)表面包裹一层蓄水物质(如麻袋、棉被等),用塑料薄膜包裹封闭,在养护期间,需对蓄水物质定时注水以保证持续湿润状态,养生时间不得少于14 d,并且尽可能延长养生时间以确保混凝土早期水化质量;严格控制混凝土的养护温度不低于混凝土外加剂规定的最低适用温度,当环境温度低于5 ℃时,应采取保温措施,直至混凝土的强度达到临界抗冻强度,并不得对混凝土洒水。

3 结语

配合比设计是确保混凝土耐久性最关键的环节之一,提出混凝土最大水胶比、最小胶凝材料用量限值,就是有效而可行的措施,掺加矿物掺合料和高品质的外加剂更成为配制耐久性混凝土的必要措施。由于粉煤灰的价格远低于水泥,矿粉的价格也低于水泥,在混凝土中加入外加剂和矿物掺合料,不但使混凝土性能得到了提高,而且在一定程度上节约了成本。

摘要：根据配制耐久性混凝土的具体指标,就耐久性混凝土的配合比设计进行了论述,并从混凝土搅拌、运输、浇筑、养护等方面阐述了耐久性混凝土的施工质量控制,从而使混凝土性能得到了提高。

关键词：混凝土,耐久性,电通量,施工控制

参考文献

[1]铁建设函[2005]160号,铁路混凝土工程施工质量验收补充标准[S].

[2]铁建设函[2005]157号,铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定[S].

[3]赵霄龙,巴恒静.普通强度高耐久性混凝土的配制技术[J].建筑技术,2004(20):35-37.

[4]张钰琳.影响混凝土耐久性的因素及防治措施[J].山西建筑,2009,35(19):164-165.

低温早强耐久性混凝土施工质量控制 第8篇

1 混凝土耐久性能指标要求

低温早强耐久性混凝土除了具有良好的低温、负温早强性能外还必须具有以下性能:

1)抗冻融循环性能:混凝土的抗冻融循环次数应不小于300次;

2)抗渗性:混凝土的抗渗性等级应不小于S12;

3)护筋性:混凝土砂浆中的钢筋不得锈蚀;

4)抗裂性:混凝土的表面非受力裂缝平均宽度不得大于0.2 mm;

5)耐腐蚀性:当环境水或岩土中存在有害离子侵蚀时,混凝土受有害离子侵蚀的浓度允许值见表1;

6)抗碱骨料反应性能:混凝土骨料的砂浆棒膨胀率不得大于0.1%,岩石柱膨胀率不得大于0.1%;

7)耐风蚀性能:暴露于大气中的混凝土,其砂浆的磨耗率不大于0.5 kg/m2。

2 影响混凝土耐久性的不利因素

1)由于青藏高原气温、地温低,昼夜温差大,刚浇筑完成的混凝土极易遭受冻害,造成混凝土耐久性能降低。

2)高原气候寒冷、干燥,寒暖两季常伴有大风,且年平均降水量远小于蒸发量,如保湿、保温措施不当,结构物表面极易失水造成风干开裂,导致混凝土抗冻融循环性能下降、抗渗性变差、护筋性受到影响等。

3)沿线河流、湖塘中不同程度存在有害离子,对混凝土具有侵蚀性,且浸在地表水中的混凝土结构物受到寒暖季节交替的冻融循环作用,易造成混凝土表皮剥蚀,致使混凝土结构遭受损害,耐久性降低。

3 耐久性混凝土施工质量控制措施

3.1 混凝土配制过程控制

1)拌制。

耐久混凝土的拌和必须采用集中拌和,集中供应,禁止分散拌和。混凝土应采用具有自动计量上料系统强制式搅拌机。干硬性混凝土搅拌时间不宜少于1.5 min,塑性混凝土搅拌时间不宜少于2 min,也不宜超过5 min。外加剂掺量必须准确。

2)温度控制。

水及骨料应按热工计算公式进行热工计算,并实际试拌确定满足混凝土浇筑需要的加热温度。预热时,优先采用加热水的方法,但水的加热温度不宜高于80 ℃,当水温高于60 ℃时,应先投入骨料和已加热的水,拌匀后再投入水泥外加剂和掺合料,当石子温度在0 ℃以下时,应先使石子与热水预拌。水泥、外加剂和掺合料不得直接加热,宜在使用前运入暖棚预热。

拌制设备宜设在温度不低于10 ℃的暖棚内。混凝土的搅拌时间宜较常温施工延长50%。拌制混凝土前及停止拌制后,应用热水冲洗搅拌机。混凝土拌合物的出机温度应保证其入模温度控制在5 ℃左右。

3)配合比。

应满足结构物设计强度等级要求,满足混凝土的和易性要求,满足构筑物耐久性要求。要针对不同的环境水质和施工方法,根据试验,经青藏铁路建设总指挥部批复,确定耐久性混凝土理论配合比,在施工中应根据粗细骨料的含水量不同,随时调整混凝土的施工配合比。

4)水灰比及外加剂掺量的控制。

耐久性混凝土拌和应严格控制水灰比和最小水泥用量,水灰比一般应控制在0.4以下,最小水泥用量应根据混凝土不同性能确定;本标段外加剂主要采用的是铁科院研制的“DZ系列低温早强耐腐蚀高性能混凝土外加剂”及铁一院预应力技术中心研制的“WQDZ系列低温早强耐腐蚀高性能外加剂”,其掺量必须准确。

5)泌水性控制。

泌水容易在混凝土中形成连续孔隙,造成抗渗、抗冻、耐腐蚀性显著降低。应控制水泥最小用量,选择合理的砂率,掺用超细矿物粉料。

6)骨料含泥量控制。

粗细骨料含泥量过高,会降低水泥与骨料颗粒的粘结力,强度降低,同时增大了用水量,导致混凝土的耐久性能下降。中粗砂含泥量不大于3%,碎石含泥量不大于1%且最大粒径不大于40 mm。

7)水化热控制。

水化热尽管对低温、负温条件下混凝土强度的增长有利,但对于大体积混凝土,会造成混凝土内外温差过大,易出现裂纹。对于冻土区,导致冻土融化,造成回冻时间延长。对于-5 ℃以上的冻土区,水泥水化热越小越好。

3.2 混凝土运输过程控制

混凝土的运输容器应有保温措施,尽量缩短运输时间,避免中间倒运。运输设备的内壁应平整光滑,不吸水,不漏水,并应经常清除粘附的混凝土。用混凝土罐车运输混凝土时,宜以2 r/min～4 r/min的转速转动,卸料前应以常速再次搅拌。混凝土运输允许延续时间,当出仓温度不小于15℃时为30 min,在10℃～14℃时为45 min,当不大于10℃时,为75 min。

3.3混凝土浇筑过程控制

混凝土浇筑前,应将模板及钢筋上的冰雪和污垢清扫干净,不宜将冰雪直接融化。混凝土运至浇筑地点应尽快浇筑,减少热损失。浇筑对冻土层有直接影响的混凝土结构时,混凝土的入模温度宜控制在2℃～5℃之间,浇筑在低温或负温下且不与冻土层直接接触的混凝土结构时,混凝土的入模温度宜控制在5℃～10℃之间。由于混凝土受运输距离的影响,在浇筑前应分别测定其坍落度、泌水率和含气量,以调整施工配合比,确保混凝土的施工质量。

3.4混凝土的养护及拆模

1)养护。

青藏高原低温、风大、气候干燥,做好混凝土的保温、保湿养护工作是非常关键的环节,以避免混凝土结构物冻伤或表面产生裂纹,降低其耐久性能。因此,混凝土浇筑后,应及时覆盖进行保温、保湿养护。结构的边棱隅角,应加强覆盖保温。要严格控制养护温度不低于混凝土外加剂规定的最低适用温度,当环境温度低于-5℃时,应加强保温养护,直至混凝土达到临界抗冻强度,不得洒水。

2)拆模

a.混凝土的强度必须达到临界抗冻强度以上,且其表面及棱角不因拆模而受损伤,方可拆除。b.应定期测定浇筑后混凝土内部和表面的温差及混凝土表面和环境之间的温差,符合设计要求方可拆模。当设计无要求时,温差不宜超过15℃。拆模宜按立模顺序逆向进行,不得损伤混凝土,并减少模板受损。

混凝土结构物拆模后,应迅速采用塑料布将混凝土结构物包裹严实,防止混凝土水分散失;塑料布外侧再用毛毡或麻布等物品将结构物包裹好,进行保温,防止混凝土冻伤。养生期内,要对结构物定时注水,保持湿润状态,养护至14 d以上。

4结语

低温早强耐久性混凝土在青藏铁路建设中得到了广泛应用,在施工过程中应严格控制原材料的质量,严格按配合比要求拌制混凝土,对已浇筑完成的混凝土结构物必须采取有效措施进行保温、保湿,才能确保混凝土的耐久性能。

参考文献

[1]仲新华.青藏铁路高原冻土区桥涵专用混凝土的耐久性[J].中国铁路,2003(5):89-90.

耐久性混凝土施工技术 第9篇

对混凝土结构的耐久性能的控制和提升, 可以从结构全寿命周期的各个阶段入手。例如, 结构设计时, 现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》 (GB/T 50476—2008) 、铁道部颁布的《铁路混凝土结构耐久性设计规范》 (TB 10005—2010) 和在编的交通部规程《公路工程混凝土结构耐久性设计细则》[2]均对处于海洋环境下混凝土结构的耐久性设计提出了明确要求。由于相关研究起步较晚以及重视度不够等原因, 针对已建成和处于使用阶段混凝土结构耐久性能检测的相关规范不全, 检测工作开展不够。目前对混凝土结构耐久性的检测, 往往是采用和结构相同的配合比, 针对在实验室成型混凝土试件, 开展室内检测试验。由于室内试验条件、环境、外荷载与工程实际的差异以及尺寸效应、边界效应等原因, 室内试验结果通常与实体结构取芯检测结果相差甚远。对实体混凝土结构开展耐久性能的专项检测, 不仅能够真实、全面地了解结构状况, 为使用寿命预测提供重要参数, 也能为管养措施和维修加固方案的制定提供参考和依据[3,4]。本文首先梳理了海洋环境下混凝土结构的耐久性指标, 并对各指标的检测技术进行了比对分析。此外, 着重介绍了可应用于现场的无损检测技术, 并对今后的研究发展提出了建议。

1 混凝土结构耐久性常规检测指标和技术

海洋环境下的混凝土结构耐久性能检测, 除混凝土强度、裂缝状况、保护层厚度、钢筋锈蚀状况等常规指标外, 还包括混凝土氯离子含量以及混凝土抗渗性能等专项指标。混凝土强度、裂缝是常规检测内容, 目前已能实现现场无损检测, 而部分专项指标的现场检测, 有些为取芯有损检测, 有些为取粉微损检测, 较少能够做到无损[5]。对于实体混凝土结构而言, 无损检测技术能够最大限度地减少检测工作对结构产生的扰动, 提高检测效率, 也能够避免因有损检测可能侵入的外界腐蚀介质, 适宜长期使用, 其检测数据也能够为研究结构长期性能的变化规律提供重要依据[6]。

国内外混凝土耐久性能常规检测指标及其技术的适用范围和优缺点见表1, 表中各指标的检测技术已较为成熟, 检测时可根据需要选取相应的方法。

2 RCT法检测混凝土氯离子含量

混凝土结构氯离子含量的检测可选用RCT法 (离子选择电极法) 、硝酸银滴定法以及佛尔哈德法, 详见表2。现场检测时, 宜选用对结构扰动较小的RCT法。

RCT法是根据不含任何杂质的氯离子溶液在电极作用下产生的电位差与液相中的氯离子浓度成正比的关系, 来推定混凝土中氯离子含量的一种现场检测技术。检测前, 应先测量测点处混凝土碳化深度以界定混凝土碳化区域, 将沿未碳化区刮取的适量混凝土粉末与特定的萃取液混合, 仅提取混凝土灰粉中的氯离子, 测定萃取后溶液的电压值, 对比已知氯离子浓度的纯溶液所产生的电位差画出电位差 (电压) 标准曲线即可找出其对应的氯离子含量百分比[7]。该方法操作简单、设备小巧、检测时间短, 可以快速测定混凝土中氯离子含量, 无需使用除RCT仪器外的其他设备, 并且能够满足现场测试精度的要求, 结果明确、清晰。但由于需要检测溶液的电位差, 故RCT仪器电极的校准至关重要, 它直接关系到标准电位曲线的准确性和电极对溶液反应的敏感度, 因此要求较高。

RCT法作为一种微损的检测方法, 在我国已经应用于部分工程之中, 如采用RCT法检测嘉兴港某码头的混凝土墙不同高度处的氯离子质量分数, 用以研究海水干湿交替区的混凝土中氯离子分布随高程的变化规律等[8]。

3 混凝土抗渗性能检测

对混凝土结构抗渗性能的评价多采用实体结构取样、室内试验的有损检测方法, 而现场检测尚无相应的参考规范。混凝土抗渗性能的指标和技术可以划分为3类:抗水渗透法、离子渗透性法以及气体渗透法, 见表3。由于抗水渗透法采取室内成型试件, 且对高强混凝土不适用, 在应用中受到限制, 故不能作为现场无损检测的手段。而离子渗透性法及气体渗透法目前已有一定的研究成果, 其现场无损、微损检测技术已应用于部分工程之中。

注:表中检测类别1为现场检测;2为取样后室内试验。

3.1 抗水渗透法

混凝土结构抗水渗透性能的检测方法包括抗渗标号法 (逐级加压法) 及渗水高度法, 以抗渗标号法为主。该方法采取实验室成型试样或在混凝土结构上钻取较多芯样, 而后进行室内试验, 故该方法对结构扰动较大, 且不适用于高强混凝土, 其应用范围受到限制。

3.2 离子渗透法

Permit法作为现今唯一一种可以现场测定混凝土抗氯离子渗透性能的方法, 因其设备便携、时间短、易于操作及数据自动采集等优点, 被较多使用。

Permit离子迁移仪由2个互相隔离的同心溶液室构成, 内室电极为阴极, 材质为不锈钢, 外室电极为阳极, 材质为普通低碳钢, 仪器结构示意图见图1、图2[9,10]。测试时, 测试器可用螺栓或夹钳固定于被测试区域, 通过在内、外室间施加电压, 离子可由内室迁移至外室[11]。外室中设有用于测定电导的探头, 测试时间间隔通常在1~15 min范围内选择。使用溶液电导率与氯离子浓度的关系可换算出外室溶液的氯离子浓度。当试验达到稳态阶段, 基于稳态电迁移理论, 测定单位时间氯离子的迁移量, 应用NernstPlanck方程即可计算出氯离子迁移系数。

该方法能够反映表层混凝土抗氯离子渗透性能, 检测时要求测区内构件表面平整, 试验前需要用去离子水浸泡待测构件表面24 h以上以达到表面饱水, 然后在表面钻孔, 并用直径为6 mm螺栓固定测试器固定。该方法也存在着一些不足, 如仅对表层15 mm深度范围内混凝土的测试精度较高, 而对构件内部离子影响较小, 难以检测;对稳态阶段的界定存在主观性差异, 所得电导变化率不同, 导致测得的氯离子迁移系数也有所差异;混凝土表面饱水程度越低, 到达稳态迁移时间越长, 试验所需时间也越长。

3.3 气体渗透系数法

在众多混凝土气体渗透性能测试方法中, 气压差值法由于试验步骤简化、结果准确度较高而被国内外较多学者采用。法国研发出应用于实体混凝土结构的基于气压差值法的气体渗透系数检测技术, 已在核电站乏燃料水池的混凝土层和混凝土桥梁结构中进行应用。

使用该技术检测前, 在混凝土构件内预埋或钻孔埋设探针, 探针对构件性能无影响且可长期、重复使用。检测时, 首先向探头内注入惰性气体 (如氩气) , 气体通过由特殊多孔不锈钢制成的探针渗透入混凝土构件内部;当压力稳定后关闭进气阀, 随着气体在构件内的扩散气压开始下降, 选取一个与进气压相比足够小的气压降, 测量该气压降形成的时间[12]。基于达西法则, 即可求出混凝土的气体渗透系数, 实现对混凝土结构气体渗透性能的现场、长期且无损检测, 检测装置见图2。

由于混凝土的气体渗透系数受其自身的水饱和度影响较大, 且工程现场很难测出混凝土自身的水饱和度。因而现场检测前, 需要在实验室内对不同水饱和度的混凝土气体渗透系数进行标定。这样现场检测结果不仅可以获得混凝土的气体渗透系数, 还能够获得其水饱和度。这些数据对研究混凝土的性能劣化规律, 开展使用寿命预测而言, 十分重要。

与其他混凝土渗透性能测量方法相比, 基于气压差值法的气体渗透系数检测技术具有以下优点: (1) 对结构性能扰动极低, 为现场、无损检测; (2) 检测步骤简单, 操作性强, 结果直观; (3) 以惰性气体为介质, 不改变混凝土的微观结构和组成。

4 结语

海洋环境下的混凝土结构耐久性的现场无损或微损检测技术的研究与推广应用对工程项目建设、运营全周期的管理和养护具有重要意义, 基于研究现状, 今后可以从以下几个方面开展深入研究:

(1) 针对Permit法以及基于气压差值法的混凝土气体渗透性系数检测尚无参考规范的情况, 研究以上指标与现有评价指标的关系, 从而实现将无损检测技术指标纳入混凝土结构管理养护标准中;

(2) 通过优化计算方法与方式, 进一步提升耐久性指标检测结果在混凝土结构长期性能劣化规律以及剩余使用寿命预测方面的应用;

(3) 对处于潮差区混凝土结构或构件, 其性能劣化情况尤为严重, 此时Permit法因不能反映结构内部状况而不再适用, 因此, 研究氯离子扩散系数与气体渗透系数的相关性也是有待解决的重要问题;

(4) 目前, 我国对于桥梁结构耐久性能状况检测与评估的相关规范中, 主要通过对各主要构件的性能检测, 进而评估各构件和桥梁结构整体状况等级;但最新研究表明, 桥梁耐久性能的检测与评估仅停留在构件层次仍不够, 可采用更为全面、科学的结构状态分析方法, 如模态分析法等与现场检测相结合, 从而提高桥梁结构耐久性能的检测水平。

摘要：由于混凝土耐久性室内试验无法真实、全面地反映实体结构的性能状况, 开展混凝土结构耐久性的现场无损检测, 对提升结果的真实性、可靠性具有重要意义。文章通过大量调研, 梳理了国内外较为常用的耐久性专项指标, 并对指标的检测技术进行了整理归纳, 比对了各技术的适用范围和优缺点;针对氯离子含量及抗渗透性能这类海洋环境下混凝土结构耐久性能的重要指标, 介绍了适宜现场使用的无损检测技术及设备, 以期为混凝土结构耐久性检测提供参考。

关键词：混凝土耐久性,海洋环境,无损检测

参考文献

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[4]Hamid Ghasemi.FHWA Long-term Bridge Performance Program[C]∥Fourth US-Taiwan Bridge Engineering Workshop, 2008.

[5]郝挺宇, 惠云玲, 梅名虎, 等.结构混凝土耐久性无损检测技术[C]∥第五届混凝土结构耐久性科技论坛, 2006:49-54.

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[8]张奕, 姚昌建, 金伟.干湿交替区域混凝土中氯离子分布随高程的变化规律[J].浙江大学 (工学版) , 2009, 43 (2) :360-365.

[9]Basheer P A M, Andrews R J, Robinson D J, et al.‘PERMIT’ion migration test for measuring the chloride ion transport of concrete on site[J].NDT&E Internationa, 2005, (38) :219-229.

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[11]吴立朋, 阎培渝.混凝土保护层抗氯离子渗透性现场测试方法影响因素研究[J].混凝土, 2010 (11) :3-9.

浅谈混凝土结构耐久性 第10篇

关键词：混凝土；耐久性；保护层

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）08-0077-02

混凝土结构是以混凝土为主制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等，具有造价低，耐火性好，整体性好等优点。但这并不代表混凝土结构是完美的。事实上，有大量的混凝土结构提前失效，达不到设计使用年限。这其中有的是由于结构设计的抗力不足所导致，有的则是混凝土耐久性不足造成的。

笔者认为在设计过程中，设计人员除了要注意混凝土结构强度，还应充分重视混凝土结构的耐久性设计。

1 影响混凝土结构耐久性的主要因素

（1）混凝土的碳化。它是空气中二氧化碳与水泥石中碱性物质相互作用，使其成分、组织和性能发生变化，使用机能下降的一种复杂的物理化学过程。碳化会降低混凝土的碱度，破坏钢筋表面的钝化膜，使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋锈蚀。同时，混凝土碳化还会加剧混凝土的收缩，导致混凝土的裂缝和结构的破坏。

（2）混凝土碱-集料反应。碱-集料反应是指混凝土中的碱与集料中的活性组分之间发生的化学反应，引起混凝土膨胀、开裂、表面渗出白色浆液，造成结构破坏。该反应不同于其他混凝土病害，其开裂破坏是整体性的，目前还没有有效的修补方法。

（3）混凝土冻结破坏。在拌制混凝土时，为了得到必要的和易性，加入的拌合水总要多于水泥的水化水，这部分多余的水便以游离水的形式滞留于混凝土中形成连通的毛细孔，并占有一定的体积。这种毛细孔的自由水就是导致混凝土遭受冻害的主要因素，因为水遇冷冻结，并会发生体积膨胀，引起混凝土内部组织结构破坏。

（4）侵蚀性介质腐蚀。化学介质，如硫酸盐、海水、腐殖质、泥炭土存在的碳酸等都可能对混凝土产生腐蚀。

（5）机械磨损。部分混凝土结构在使用过程中要经常性承受各种机械磨损。例如混凝土路面因机械摩损而影响结构耐久性几乎随处可见；钢铁厂污水处理厂冲渣沟中有大块铁皮对沟壁、底板长期摩擦；燃煤电厂的中煤斗内侧受煤粉长期摩擦。

2 混凝土耐久性设计的主要内容

混凝土结构的耐久性按正常使用极限状态控制，特点是随时间发展因材料劣化而引起性能衰减。由于影响混凝土结构材料性能劣化的因素比较复杂，其规律不确定性很大，一般建筑结构的耐久性设计只能采用经验性的定性方法解决。

混凝土结构耐久性设计的主要内容包括：确定结构的设计使用年限、结构所处的环境类别及作用等级；选择有利于减轻环境作用的结构形式、布置和构造；明确混凝土结构材料的耐久性质量要求；确定钢筋混凝土保护层厚度，裂缝控制要求；设计防水、排水等构造措施；严重环境作用下采取防腐蚀附加措施或多重防护策略等。

3 提高混凝土耐久性的主要措施

3.1 选择合适的混凝土强度等级及其他指标

通过确定混凝土结构的设计使用年限、环境类别及其作用等级来选择合适的混凝土强度等级。一般混凝土结构可根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第3.5节规定的内容执行。若介质对混凝土结构有腐蚀，还应根据《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）相关要求确定最低混凝土强度等级。对水工结构以及有抗渗要求的结构设计，除应满足强度外，还应提出混凝土抗渗等级要求及抗冻等级。

3.2 选择耐久性较好的结构构件的形状和构造

应减少混凝土结构构件的表面暴露面积，并应避免凹凸变化，如腐蚀性等级为强、中时，柱截面宜选用实腹式，不应采用腹板开孔的工形截面；构件棱角宜做成圆角；采取构造措施避免水、气和有害物质在混凝土表面的积聚。如：受雨淋或可能积水的露天混凝土构件顶面，宜做成斜面，并应考虑结构挠度和预应力反拱对排水的影响；有抓渣机的结构中采取防撞措施，如：武钢老三扎水处理工程中旋流池底部设置工16@800的防撞钢轨。

3.3 钢筋混凝土结构设计时应选用合理的保护层厚度

混凝土保护层作用是混凝土保护钢筋，防止钢筋锈蚀，满足钢筋与混凝土耐久性的要求，并使钢筋可靠的锚固在混凝土内，保证钢筋和混凝土共同工作。增加混凝土的保护层厚度是现阶段提高耐久性、延长混凝土结构寿命的重要措施。按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）有关裂缝宽度计算公式可知：增加保护层厚度的同时裂缝宽度也会加大。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）相关公式可知：裂缝宽度与保护层厚度无关。研究表明，按照规范GB50010公式计算得到的最大裂缝宽度要比国外其他规范的计算值大得多，而规定的裂缝宽度允许值却偏严。增大保护层厚度虽然会加大构件裂缝宽度的计算值，但实际上对保护钢筋减轻锈蚀十分有利。因此可以根据混凝土结构的设计使用年限、环境类别及其作用等级来按《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）、《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB/T50069-2002）等规范相关规定来综合确定结构的混凝土保护层厚度。如：深圳老虎坑垃圾焚烧电厂垃圾坑为满足防腐及防撞要求，将底板面层保护层加厚至120mm，并在其中满铺一层防裂钢筋网。

3.4 做好施工交底，保证施工质量

混凝土结构耐久性最终可靠度主要决定于实际完成的结构与设计要求的符合程度。根据工程设计要求，对于在施工时应注意的特殊事宜，设计人员必须向施工单位技术交底。例如强调不得采用海砂。严控在施工养护及保护层厚度施工质量。例如：某自备电厂3500m2自然通风冷却塔在使用8年后，人字柱箍筋保护层有多处混凝土开裂、脱落。其原因即为施工时保护层厚度不够。

3.5 在设计提高混凝土耐久性中易犯的错误

（1）保护层厚度应注明是受力钢筋的保护层厚度，同时考虑箍筋、分布筋的保护层厚度。

（2）为了减少裂缝计算宽度而在厚度较大的混凝土保护层内加设的钢筋网必须有防锈措施。

（3）防止简单提高混凝土强度等级来考虑混凝土的耐久性。

4 结语

耐久性设计问题日益受到政府有关主管部门和广大工程技术人员的重视。本文分析了影响混凝土结构耐久性的主要因素，并从设计角度探讨了提高混凝土耐久性的主要措施。

参考文献

[1] 王振东.混凝土及砌体结构[M].中国建筑工业出

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[2] 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）[S].

[3] 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范

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[4] 混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50476-2008）

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[6] 工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046-2008）[S].

耐久性混凝土施工技术 第11篇

关键词：建筑工程,混凝土结构工程,施工

1 干扰持久性的要素

1.1 碳化因素

材料中的关键成分是钙, 它会和大气力的水和氧化物等反应, 进而得到氧化钙, 此时就会导致它的碱度变弱, 从而破坏与混凝土密切相连的钢筋表面的钝化膜, 此时会干扰到稳定性。不过, 上述的影响并非是短时间之中就可以看到的, 它是从表层不断的渗入的。这时候钢筋基本是一种活化的模式, 而且大气之中的一些物质也会对其产生干扰, 所以最终导致钢筋生锈, 不具有良好的稳定性特点。

1.2 冻融因素

缝隙是最容易出现的一类问题, 它的关键成因是水融化。在湿润的气候之中, 构造会产生缝隙, 有时候还会导致掉皮之类的现象, 如果太厉害的话就会干扰到它的稳定性, 进而导致它的持久性变弱。

1.3 自身变动

在一般的状态之中, 材料会由于大的环境和天气等等的变动而发生力聚集或是收缩之类的问题, 假如控制在一定的范围之中的话, 就不会产生非常多的负面效益。但是在变形力大于它可以承担的力的时候, 就会存在缝隙。所以要将力掌控在合理的区间之中, 切实的提升它的持久性。除此之外, 材料自身的以及温度差值等导致的收缩问题, 也容易干扰到品质, 导致缝隙出现。

1.4 有害离子性物质的渗透

当开展建设工作的时候, 会由于成本以及物料的配比和建设工艺等的一些要素的干扰, 导致结构中的孔隙大小不一样, 如果孔隙非常高的话, 它应对外在物质的水平就相应的要弱一些。

1.5 别的要素

钢筋生锈会导致材料受到影响。建设技术以及养护品质也会干扰到材料的整体品质。除此之外, 碱骨料反应也是一大不利因素。

2 怎样在建设时期提升持久性

通过分析如上的干扰持续性的要素我们得知, 和现场建设活动有紧密关联的要素是材料自身的品质和建设活动使用的方法等。所以为了提升品质, 就要关注如下的一些要素。

2.1 确保材料的配比精准

混凝土的材料配比合理与准确性, 是其自身质量影响的主要内在因素。比如掺入硅粉的含量最好控制在5%以上;磨细粉的要尽量的高, 颗粒要呈现出级配的水平, 也就是要达到粗中有细的效果;减水剂要使用高效的;水灰的比例适当降低, 使一部分水泥或超细矿粉没有完全水化, 可以有效降低自缩现象的发生;适当选用微膨胀水泥, 或者是在水泥中掺入膨胀剂等等。

2.2 做好建设时期的品质管控活动

一般来说, 建设组织会把活动的注意力都放到钢筋的总数和结构等内容之中, 但是却忘记了一些细小的要素。像是墙体处的竖直的钢筋在浇筑之后会发生位移问题, 但是施工方很多时候只是关注柱子的方位, 忽略了保护层, 此时就使得品质较差, 进而易于出现缝隙问题, 导致生锈等现象发生。所以, 在开展管控工作的时候, 应该加强对设计执行力的控制, 切实的结合设计内容来设置钢筋, 强化管控, 在场地之中积极的开展预置活动, 将其方位和品质的不同当成是活动的关键注意点。一般来说, 对于钢筋保护层的检查划分为两大步骤:第一, 是检查主钢筋保护层的厚度是否符合标准;第二, 是检查特殊质料如超常规直径的箍筋是否按设计执行操作。

2.3 垫块的设置不容忽视

垫块设置是工程施工中一个相对较小较细节的环节, 因此很多施工单位将这些小事交由承包劳务的工程队进行操作。因为辅料重视程度轻、影响面小, 质量控制问题也受到了牵制与影响, 甚至一些劳务输出的工程队为降低成本, 直接使用质量较差的塑料材质的垫块进行施工。塑料垫块因其承重力、耐磨力等都具有局限性, 在实际使用中会因为钢筋与模板之间的挤压或摩擦, 而产生变形甚至是起不到垫块作用, 严重影响工程整体质量。垫块的不合格直接体现在工程表面的就是当混凝土成型后, 其表面有易见的钢筋纹路存在。因此在实际施工过程中, 施工单位应该加强对细节化操作的管理, 关注物料采购, 选择质量较好的细节材料应入, 并严格按照方案要求进行安装和填埋, 以保证工程质量。

2.4 注意浇筑也讲究时机

别看浇筑似乎是件容易的事, 但其中学问巨大。不同时间段进行的浇筑, 可能只相差几秒钟, 工程完工后的效果却有着天壤之别。浇筑时机的把握对于板构件表面出现裂缝的情况控制最为显著, 最好选择在低温、阴天的时候进行浇筑。因高温天气易发生混凝土内部尚未凝固、而表面却已经失水变形的问题, 还需增加工序进行相应的修复, 如此建筑物的整体性能还是会受到一定程度的影响。

2.5 做好维护活动

现在许多的施工方处于经济性要素的干扰, 将项目的建设时间缩减, 或是提升建设的速率, 就是由于这个现象的存在, 很多组织都不关注养护活动。没有将其列入建设规划里面, 正是因为这样才容易导致项目不具有规范化特征。要积极的开展养护活动, 将该项活动放到总的规划之中, 而且要切实的结合进度开展, 以此来确保品质优秀。

2.6 加强对钢筋受腐的保护

导致其持续性变弱的一大重要的要素就是受腐。通常因为钢筋在混凝土的中间位置, 腐蚀现象时不能够用肉眼来察觉的。所以, 要想确保其不被腐蚀, 最优秀的就是做好建设工艺的管控活动, 强化施工现场钢筋材料堆放的安全性和保养性, 防止受雨或化学物质侵害;一旦发现有违反规范的遭侵蚀钢筋, 应立即停止使用并分类处理。为节约成本减少浪费, 从钢筋采购入场的时候起, 就应该加强对施工材料的保护与管理工作, 从而保障施工过程中钢筋的完好性, 强化工程质量。

3 结束语

持续性在建设品质的维护方面有着非常关键的作用, 要高度的关注。总体上讲, 施工方要积极的开展管控活动, 分析材料自身的配比, 分析建设工艺和活动步骤等等, 切实的结合规定开展设计。提升其密实性, 降低有害物质的干扰, 是确保材料的使用时间长久的关键方法。品质是建设项目的根基, 其关乎到使用人的生命。要认真的开展好品质的管控活动, 才可以打造出优秀的, 使用时间长久的建筑。我们坚信我们国家的建筑活动一定可以不断的朝着更加积极合理的层次发展, 进而带动总的经济取得显著的成就。

参考文献

[1]张风文, 王福军.现浇顶板混凝土后浇带模板独立支设技术及应用[J].河北工程技术高等专科学校学报, 2012 (3) .[1]张风文, 王福军.现浇顶板混凝土后浇带模板独立支设技术及应用[J].河北工程技术高等专科学校学报, 2012 (3) .

[2]李涛, 李淼.滑升模板施工技术的应用与发展[J].石家庄职业技术学院学报, 2006 (4) .[2]李涛, 李淼.滑升模板施工技术的应用与发展[J].石家庄职业技术学院学报, 2006 (4) .