混凝土结构耐久性研究现状分析.pdf

�施工技术� 混 凝 土 结 构 耐 久 性 研 究 现 状 分 析 � � � 内蒙古电力勘测设计院， 内蒙古 呼和浩特 0 10 0 20 �摘要� ������������������, ���, ��������������� ������������, ��������������� � 关键词� ���; ���; �� 中图分类号T V 43文章标识码 B文章编号10 0 9- 0 0 88 2 0 13 0 2-0 12 1 - 0 1 1混凝土结构耐久性研究现状 由于混凝土结构的破坏都是从混凝土和钢筋的劣 化开始的， 因此， 材料层次的研究是混凝土结构耐久性 研究的最基础部分�目前， 对混凝土结构耐久性的研 究成果大多数是在材料方面取得的， 主要包括混凝土 的碳化, 钢筋锈蚀, 碱 - 骨料反应和冻融破坏等的研 究� 1.1混凝土碳化研究方面 近年来， 对混凝土碳化的研究主要集中在混凝土 碳化的影响因素和混凝土碳化深度计算等方面� 影响混凝土碳化的主要因素有水灰比, 水泥品种 和用量, 掺合料种类和掺量等， 还有一些环境因素 包 括环境的湿度, 温度, CO2浓度等 和施工因素 混凝 土搅拌, 振捣和混凝土的养护等 也影响着混凝土的 碳化�因此， 控制碳化的技术措施主要有3 项 一是提 高混凝土的气密性; 二是将混凝土中的 pH 值保持在 一个可靠范围之内; 三是将容易引起混凝土碳化的环 境与混凝土隔离开来� 混凝土碳化数学模型可以分为 2类 第一类是运 用理论来预测模型; 第二类是通过试验来建立模型� 但是由于第一类预测模型中的参数不好确定， 与实际 工程结合不好， 因此， 很多学者都以第一类模型为基 础， 通过试验来进一步研究混凝土的碳化模型， 使得模 型和实际工程更加吻合� 现在的混凝土碳化理论模型和经验模型均未考虑 混凝土碳化过程的随机性， 而实际结构的材料, 所处的 环境和施工条件都是随机因素�因此， 应该将理论分 析与实际工程调查结合起来， 并考虑混凝土碳化的随 机因素来建立预测混凝土碳化深度的实用随机模型� 1.2钢筋锈蚀研究方面 钢筋锈蚀会导致混凝土结构性能的劣化和破坏， 主要表现在 3 个方面 �钢筋锈蚀导致钢筋截面积减 少， 使得钢筋的力学性能下降��钢筋锈蚀导致钢筋 和混凝土之间的粘结力减小， 使得钢筋与混凝土不能 很好的协同工作， 造成钢筋混凝土构件承载能力下降� �由于铁锈蚀产物体积是原铁体积的 2� 4 倍， 锈蚀产 物在混凝土和钢筋之间堆积， 最终会导致混凝土保护 层破坏， 使得钢筋与混凝土粘结力迅速下降甚至完全 丧失� 钢筋锈蚀模型可分为理论模型和经验模型两类� 现有的理论模型中影响钢筋锈蚀的因素没有考虑完 全， 方程组求解有一定难度， 在实际应用中还需修正� 现有的经验模型由于钢筋锈蚀的复杂性， 修正系数不 能给出精确值�另外， 经验模式缺乏足够的理论依据， 模型的准确性取决于样本空间的大小� 1.3碱 - 骨料反应研究方面 碱 - 骨料反应 AAR 是指混凝土中的碱性物与 骨料中的活性组分之间发生膨胀反应破坏混凝土结 构， 是影响混凝土耐久性的主要原因之一�由于碱 - 骨料反应不同于其他混凝土病害， 它的开裂破坏是整 体性的， 而且目前还没有有效的修补方法， 因此被学术 界称为混凝土的“癌症“ �碱 - 骨料反应必须同时具 备以下 3 个条件才能发生 �混凝土中含有过量的碱 Na2O 和 K2O ; �骨料中含有碱活性矿物; �混凝土 处于潮湿环境�这 3 个条件是缺一不可的， 因此， 控制 碱 - 骨料反应就是要控制这 3 个条件不会同时发生� 1.4混凝土冻融破坏研究方面 目前， 混凝土冻融破坏主要有两种假说 静水压假 说和渗透压假说�但由于混凝土结构冻融破坏的复杂 性， 至今还没有公认的, 完全反应混凝土冻害机理的理 论�人们一般认为 水灰比大, 强度较低以及龄期较 短, 水化程度较小的混凝土， 静水压起主要作用; 而对 水灰比比较小, 强度较高以及含盐量大的环境下冻结 的混凝土， 渗透压起主要作用� 国内外学者已经提出了不少基于理论或经验的混 121混凝土结构耐久性研究现状分析刘志杰 �施工技术� 机 械 化 衬 砌 机 在 混 凝 土 渠 道 衬 砌 中 的 应 用 ��� 1, ���1 , � � 2, ���3 1.内蒙古黄河工程局股份有限公司， 内蒙古 呼和浩特 0 10 0 70 ;2. 包头市达茂联合旗水务局 内蒙古 包头 0 1450 0 ; 3. 满洲里市水务局， 内蒙古 满洲里 0 2 140 0 �摘要� �����������������������, �������������� ������ � 关键词� �����; ����� 中图分类号T V 5 4文章标识码 B文章编号10 0 9- 0 0 88 2 0 13 0 2-0 12 2- 0 2 1工程概述 1. 1工程位置及概况 南水北调中线京石段应急供水工程渠道项目 S43 标段属国家重点工程， 施工地点在河北省易县境内， 本 区域属暖温带大陆性季风气候区， 四季分明�多年平 均气温 11.9� C�本渠段位于太行山东部边缘低山丘 陵区， 地表多被第四系地层覆盖�本段渠道总长 3.4 km ， 包括1 座排水倒虹吸, 1 座排水渡槽, 2座公路桥, 1 座渠渠交叉渡槽及 3.4 km 渠道工程施工�工程等 级为�等， 主要建筑物的级别为 1 级， 设计防洪标准 10 0 年一遇， 校核防洪标准 30 0 年一遇�地震设计烈 度 7 度�本渠段设计流量为 60 m 3 / s， 加大流量为 7 0 m 3 / s� 1.2渠道衬砌概述 渠道底宽一般 7 . 5 m， 过水断面边坡1 2. 5， 过水 断面高度6 m ， 设计水深 4.3 m ， 渠道纵坡为1/ 250 0 0 ， 设 3 处 拐 点 A67 ， A68，A69 �弯 道 段 总 长 度 1 10 4.82 8 m ， 直线段长度 22 94.57 2m � 渠道过水断面采用现浇混凝土衬砌， 衬砌厚度边 坡 10 cm ， 底板 8 cm �衬砌面板下铺设复合土工膜加 强防渗， 铺设砂砾料防冻胀�渠坡, 渠底均设纵横缝， 横缝间距约4 m ， 纵缝间距不大于5 m �缝型采用矩形 缝， 渠坡纵向缝采用半缝， 宽度1 cm ， 深度7 cm�渠底 及渠坡横向缝采用为通缝， 宽度2 cm �衬砌分缝填料 上部 2cm 厚采用聚硫密封胶， 下部采用聚乙烯闭孔泡 沫板填充� 2施工目的及施工中控制的重点 1 检验衬砌机械化施工系统的机械性能和生产 能力， 检验与实际生产能力相匹配的配套机械性能� 2 确定衬砌机的适宜工作参数， 包括衬砌机工 作速度, 振捣时间, 抹面压光的适宜时间和遍数以及切 缝时间 ������������������������������������������������ � 凝土抗冻性预测模型， 但是， 由于对混凝土冻融破坏机 理解释目前还有不少不同的看法， 而且这些模型中参 数不宜确定， 因此， 混凝土抗冻性预测模型还需要通过 多学科的研究来确定�同时， 混凝土抗冻性研究还存 在一些问题�如， 现在大家对混凝土抗冻性的知识主 要来自试验室的试验结果， 但试验室的环境, 混凝土冻 融速度, 混凝土中气泡的结构等与现场中的情况都有 所不同， 因此， 还很难准确地评价和预测现场混凝土的 抗冻性� 2混凝土结构耐久性研究的方向 混凝土结构耐久性的研究， 应该从以下几个方面 继续深入研究 继续深入材料层次上的耐久性研究; 结 合实际工程建立耐久性多因素衰减模型; 混凝土结构 耐久性研究要通过多学科相互交流合作� 编校 王宇霞 收稿日期20 13 - 0 1 -25 作者简介��� 19 81 - ,���,�������� ��� 221内 蒙 古 水 利2 0 13 年第 2期 总第 144期