耐久性混凝土的配合比设计与施工质量控制

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　　【摘要】我国人口众多，过去为及时解决房屋居住需要和促进工业的生产，建设过不少质量不高的民用房屋以及工业厂房。结构的设计虽然采用了可靠度理论计算，实质上却仅能满足安全可靠的指标要求，而对耐久性要求考虑严重不足，并且由于忽视维修保养，现有建筑物老化现象相当严重。因此，耐久性混凝土的应用越来越紧迫，其中的关键技术，配合比的设计，以及施工时的质量控制越来越重要。
　　【关键字】耐久性混凝土； 配合比； 施工质量控制
　　
　　1耐久性设计原则
　　 进行混凝土耐久性设计时，设计人员首先要明确该结构耐久性的目的是什么，即预期设计使用寿命;其次是要清楚耐久性的失效标准是什么。耐久性失效的标志:由于耐久性能退化导致结构的变形不能满足正常使用的要求，多数以钢筋锈蚀发展到出现混凝土沿着顺筋的方向开裂;或者是以结构性能退化导致结构承载能力降低到承载能力的极限状态，称为承载能力耐久性失效标准。
　　2混凝土原料的选择和配合比的设计
　　2、1耐久性混凝土对水泥的要求。水泥类材料的强度及工程性能，是通过水泥砂浆的凝结，硬化而形成的，水泥石一旦受到破坏，混凝土的耐久性就会受到破坏，因此水泥的选择需注意水泥品种的具体性能，选择含碱量小，水化热低，干缩性小，耐热性，抗水性，抗腐蚀性，抗冻性能良好的水泥，并且要结合具体情况进行选择。因此，工程中选择水泥强度的同时，需要综合考虑其工程性能，有时，其工程性能比强度更加重要。
　　2、2耐久性混凝土集料与掺合料的选择。集料与掺合料的选择应充分考虑其碱活性，防止碱集料反应产生的危害，同时选择合理的级配，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的密实度；大量研究表明掺粉煤灰，矿渣，硅粉等混合材料能够有效改善混凝土的综合性能，改善混凝土的内部孔隙结构，填充内部空隙，提高混凝土的密实度，高掺量混凝土还能有效抑制碱集料反应，因而掺混合材混凝土，是提高混凝土耐久性的有效措施。也是近年来发展的高性能混凝土。
　　2、3耐久性混凝土配合比的设计。耐久性混凝土的设计应充分考虑混凝土配比的设计。配合比的设计在满足混凝土强度，工作性的同时应该考虑尽量减少水泥用量和用水量，降低水化热的产生，减少收缩裂缝，提高密实程度，采用合理的减水剂和引气剂，改善混凝土内部孔隙结构，掺入足量的混合料，提高混凝土的耐久性能。构件应按照其使用环境设计相应的混凝土保护层，预防外界介质渗入内部腐蚀钢筋。结构的节点构造设计也应考虑构件受局部损坏后的整体耐久能力。
　　3耐久性混凝土施工质量控制措施
　　3、1 耐久性混凝土构件的结构设计。区别普通混凝土和预应力混凝土，分别针对不同的侵蚀环境和设计使用年限，选用不同的混凝土保护层厚度。 如果构件处于严重锈蚀的环境时，应控制受力钢筋直径不小于16mm。合理地选择结构构件截面的几何形状，避免形成侵蚀性物质的停留区，构件的截面积与表面积应具有适当的比例。室外构件应设置滴水沟，防止雨水从构件的侧面流向底面。混凝土墙板在侵蚀环境中承受温度和湿度腐蚀作用时，应注意通风，避免过高的局部潮湿和水气的聚积。用离心法制作的混凝土结构构件可能达到有效的密实度，用于架空输电线路的离心法混凝土电杆，在严寒气候条件下具有较高的抗腐蚀性。混凝土构件的配筋布置要保证有足够钢筋间距，避免保护层不足导致钢筋过早锈蚀或者混凝土保护层剥落。 构件的设计要避免出现大的裂缝，在荷载的作用下，混凝土表面裂缝计算宽度不大于 0.2mm，对有氯离子侵蚀的环境和预应力混凝土构件，其宽度不大于 0.1mm。构件中的应力状态和大小，在很大程度上会影响混凝土的渗透性以及与活性介质相互作用的速度，在弹性应变范围以内，材料的受压和受拉都会引起结构的孔隙、毛细管和裂缝产生可逆变化，在弹塑性区也会影响材料的显微结构和多孔结构，所以要加强混凝土的密实度。
　　 3、2 耐久性混凝土对裂缝宽度的施工限制
　　现行《混凝土结构设计规范》给出了不同环境类别下裂缝宽度的限制值，如裂缝控制等级为三级(允许出现裂缝构件)的最大裂缝宽度限值，室内正常环境下的受弯构件，最大裂缝宽度可放宽到0.4mm，对处于露天干湿交替环境下的构件，允许的裂缝宽度可放宽到0.2mm，对处于氯离子侵蚀环境下的钢筋混凝土构件，建议裂缝宽度 不大于0.1 mm。
　　对于一类环境下的预应力混凝土屋面梁、托梁、屋架、托架、屋面板和楼板，应按照二类裂缝控制等级进行验算，在一类和二类环境下，对需要作疲劳验算的预应力混凝土吊车梁，应按照一级裂缝控制等级进行验算。
　　3、4 耐久性混凝土施工质量要求
　　 混凝土结构及构件要整体浇筑，不宜留施工缝。当必须有施工缝时，其位置及构造类型不得有损于结构的耐久性。 拌合的混凝土应尽快入模，以适当的速度浇筑混凝土，混凝土自由下落的高度不宜大于1.5m。混凝土应充分振捣;分层浇筑时，连接部位的混凝土应重点振捣。在寒冷条件下浇筑混凝土时，混凝土材料、钢筋、模板及与混凝土接触的堆料地面都不能温度过低。混凝土材料可以适当加温后搅拌，使混凝土保持适当的硬化温度。不宜将与混凝土起化学作用或与钢筋起电解作用的设备套管等预埋入结构构件内;必须这样做时，应在其外涂刷或覆盖有效的防护措施。钢筋应在模板内正确定位，绑扎牢固，浇筑和振捣混凝土时不得移位，宜采用抗锈的钢丝绑扎钢筋，钢丝的头不得伸进混凝土保护层内。垫块的厚度应不小于钢筋混凝土保护层的厚度，宜采用水灰比小于0.4的水泥浆或细石混凝土制作。水平钢筋的垫块每平方米不得少于4块;竖向钢筋的垫块每平方米不得少于2块。模板要有足够的强度和致密性，浇筑和振捣混凝土时模板不能够移位、变形和漏浆。1、2级结构构件的模板内宜衬无纺布。不得将模板的金属连接件残留在混凝土保护层内。
　　3、5 对结构使用的要求。要明确结构构件正常工作使用的界限，结构物是由多种构件组成的，各构件暴露的环境有别，其耐久寿命也有区别，相对而言，房屋结构中的屋面、阳台、女儿墙要比室内梁、柱的使用寿命短;桥梁结构中的防水层、伸缩缝、护栏要比梁、桥墩更易损害，为此，耐久性设计应明确提出结构使用期内需要维修和更换部件的内容以及预期更换的时间。对于特别重要的结构物或处于严重侵蚀环境下的结构物或已有损伤的结构物，应提出使用期内需要定期检测的内容，如不均匀沉降的速率和倾斜的趋势，裂缝开裂和构件变形程度等。
　　4结束语
　　 混凝土结构耐久性配比设计和施工质量控制是关系到结构可靠性与合理性的重要课题，是当前混凝土结构理论研究的一个热门话题，它涉及到混凝土材料耐久腐蚀理论、建筑结构可靠度设计准则、混凝土结构维修加固等诸多方面知识，其分析与应用方法的研究对实际工程建设起着关键作用。
　　
　　【参考文献】
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