提高钢筋混凝土结构耐久性的探讨
提高钢筋混凝土结构耐久性的探讨
二00四年十一月三十日
提高钢筋混凝土结构耐久性的探讨
混凝土的耐久性是指混凝土在使用阶段过程中抵抗各种破坏作用的能力。混凝土耐久性的好坏决定钢筋砼工程的寿命，是砼一个重要的性能，因此长期以来受到人们的重视。影响混凝土耐久性的因素主要有以下几种：冻融循环作用、碳化作用、环境水作用、风化作用、钢筋锈蚀作用和碱集料反应作用。本文将从钢筋砼结构的设计、施工、监理与检测、监督和使用维护等四个方面来阐述控制钢筋砼耐久性的要点。
一、 设计阶段
对于施工图设计阶段，应根据环境类别、使用年限、结构类型等
进行裂缝等级、最大水灰比、最小水泥用量、最低砼强度等级、最大氯离子和最大碱含量等方面进行控制。最大裂缝宽度在一、二、三类环境中分别为0.3mm，0.2mm，0.2mm，建议在一类环境中，对钢筋混凝土屋面梁板、托梁、厕所卫生间楼板及需作疲劳验算的吊车梁等结构构件应按二级裂缝控制等级进行验算，主要考虑因现行建筑市场不规范存在着低标竟标，压缩工期等现象，造成无法确保施工质量。一类、二类和三类环境中，设计使用年限为50年和100年的结构混凝土应符合最大水灰比，最小水泥用量、最低混凝土强度等级、最大氯离子碱集料的规定。建议加大与外围环境处混凝土保护层厚度以取代装饰层，并采取有效的表面防护措施。必要时宜采用环氧树脂涂层带肋钢筋。此外还应对混凝土抗冻性及抗糁性提出要求。
对于混凝土配合比设计，要从混凝土的粗细骨料、水、矿物质混合材料、外加剂等方面进行控制。水泥的使用可在控制水泥用量的情况下按以下情况确定；在普通气候环境及干燥环境中（一类环境）的混凝土优先采用普通硅酸盐水泥；在高湿度环境中或水中（二类a环境）的混凝土优质采用矿渣硅酸盐水泥；在严寒地区的露天环境及严寒地区处在水位升降范围内及有抗渗要求的环境中（三类环境和二类b环境）的混凝土优先采用普通硅酸盐水泥；厚大体积的混凝土优先采用粉煤灰硅酸盐水泥、硅渣硅酸盐水泥；受侵蚀性气海体环境直接作用（四、五类环境）的混凝土应根据侵蚀性介质的种类、浓度等具体条件按专门（或设计）规定选用。砂子宜优先采用Ⅱ区河砂，当采用Ⅰ区砂时应提高砂率，并保持足够的水泥用量，当采用Ⅲ区砂时宜适当降低砂率以保证混凝土强度。应严格控制砂中含泥量及泥块含量；控制砂中有害物质含量满足混凝土耐久性要求；对重要工程混凝土使用的砂应进行碱活性集料检验、氯离子含量检验，确保混凝土耐久性。碎石宜选用边续粒级来配制混凝土，控制碎石中针片状颗粒含泥及泥块等含量，并进行氯离子及集料的碱活性检验。为了改善混凝土的技术特性，降低水泥用量，可在混凝土中掺加矿物质混合材料如粉煤灰等，其矿物质混合材料的掺入应符合相关规定。混凝土拌合用水宜选用符合国家标准的生活饮用水，当采用其它水源时应按有关标准进行检验合格后方可使用。为了改善混凝土性能可在混凝土拌合过程中掺入外加剂。外加剂的品种、掺量应按使用外加剂的主要目的并根据使用要求、施工条件、混凝土原材料等因素通过试验确定。加入减水剂，减少水的用量，减少水灰比，提高混凝土耐久性；加入引气剂，能改善混凝土和易性、并提高混凝土抗冻融耐久性，加入膨胀剂，使混凝土在凝固过程中减少干缩裂缝，提高抗裂性和抗渗性。
二、施工阶段
施工阶段混凝土耐久性的保证措施主要从砼原材料、砼施工工序、钢筋保护层等三个方面来进行的。原材料方面，水泥应按品种、标号、出厂日期入库分别堆放，并树立标志、做到先到先用，并防止混掺使用。为了防止水泥受潮，现场仓库应尽量密闭，临时露天暂存水泥也应用防雨篷布盖严，底板要垫高，并采取防潮措施。水泥贮存时间不宜过长，一般不宜超过三个月，以防强度降低过多。砂子、碎石在运输、装卸和堆放过程中应防止离析和混入杂质，并应按产品、种类和规格分别堆放。砼原材料搅拌前应根据施工现场砂石含水率进行现场施工配合比设计，并在搅拌机旁悬挂配合比牌。有条件的工地应设砼搅拌站或采用商品砼，以确保砼质量。在混凝土运输过程中，应控制混凝土运至地点后不离析不分层，并保证施工所必须的稠度。混凝土应以最少的转载次数和最短的时间，从搅拌地点运至浇筑地点，场内运输道路应尽量平坦，以减少运输时的振荡，避免造成混凝土分层离析。在浇筑混凝土之前应根据天气季节变化情况准备好浇筑过程中所需的抽水设备和防雨、防寒物资，在浇筑工序中，应控制混凝土的均匀性和密实性，加强砼振捣。混凝土在浇筑及静置过程中，应采取措施防止产生裂缝，在浇筑与柱和墙连成整体的梁和板时，应在柱和墙浇筑完毕后停歇1—1. 5小时，再连续浇筑梁和板；对于大体积混凝土及屋面梁板应及时进行二次抹面，防止泥水进入裂缝。混凝土浇筑完毕终凝后可进行养护，并指派专人负责。钢筋保护层的控制对于钢筋砼结构耐久性有重要意义。钢筋必须绑扎牢固，不得有漏扎现象，梁板等水平面保护层可用水泥砂浆垫块（垫块中埋入20号铁丝，以便固定），和塑料垫片，墙柱等垂直面保护层必须采用塑料圈。垫块的间距尺寸不能过疏，以防钢筋移位。
三、监理、检测、监督阶段
监理、检测、监督对于保证钢筋砼结构的耐久性有重要的作用
建议如下进行，施工单位及监理单位应在浇筑混凝土前对所有外露结构和悬挑结构构件，卫生间和基础部位构件，与侵蚀性气体直接接触构件的保护层厚度进行全数检查，其它部位进行抽查，并形成完整的验收记录；请有资质的检测部门对现场实体保护层进行无拔伤检测，此业务由建设方进行联系，其检测部位及数量参照《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定进行，建设单位和监理单位参加人员至少有一个掌握检测器具的使用和操作方法，以便现场见证；监督部门应对施工单位和监理单位的保护层验收资料、检测报告进行资料核查，必要时也可到现场监督。
三、使用维护阶段
工程的使用单位要根据特点和类型，制定定期维护方案，确定结构耐久性。
