《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題及實驗探究》12000字（論文）

PAGE9混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題及實驗探究內(nèi)容摘要自從波特蘭水泥在1820年才出現(xiàn)，由于混凝土具有實用性強(qiáng)，成本低等優(yōu)點，是土木工程的必備材料，并在橋梁，大壩，高速公路，工業(yè)與民用建筑及其他建筑物中得到了廣泛的應(yīng)用。目前世界上有一半以上的建筑物使用了混凝土結(jié)構(gòu)。然而，由于種種原因，混凝土也逐漸出現(xiàn)一些問題：一是耐久性差；二是易開裂或剝落。因此，對混凝土質(zhì)量提出越來越高的要求。據(jù)未完全統(tǒng)計，現(xiàn)今世界混凝土消耗量為45億平方米以上，并且隨著城市化水平逐漸提高，其年消耗量仍呈遞增趨勢?；炷敛牧弦呀?jīng)走過了低，中，高乃至超高強(qiáng)度階段，人們對強(qiáng)度似乎一直追求越來越高。但在過去40～50年中，混凝土結(jié)構(gòu)劣化和倒塌在國內(nèi)外并不少見，且愈演愈烈。這類混凝土工程早期失效并不在于強(qiáng)度不足，而在于其耐久性較差。文章對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性存在的問題和改善措施作了簡單的介紹，并作了有關(guān)的案例分析。通過對已有研究資料的歸納總結(jié)以及實例分析，發(fā)現(xiàn)影響混凝土耐久性的主要因素有：原材料質(zhì)量；施工技術(shù)；環(huán)境因素等。其中原材料是關(guān)鍵，本文通過研究混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，以期為國內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，施工及管理經(jīng)驗提供參考資料。關(guān)鍵詞：混凝土；耐用性；強(qiáng)度目錄TOC\o"1-3"\h\u283內(nèi)容摘要 I22731引言 1273281緒論 2272031.1混凝土耐久性問題的提出 226331.2混凝土耐久性的概念 2211112混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題的分析 3136622.1混凝土凍融破壞 3321962.1.1破壞機(jī)理 399712.1.2影響因素 3253912.2混凝土滲透破壞 426452.2.1破壞原因 4142732.2.2影響因素 4254872.3堿骨料反應(yīng) 4117452.3.1破壞原因 4266032.3.2影響因素 5103002.4混凝土的碳化 5121982.4.1破壞原因 5177332.4.2影響因素 5128082.5鋼筋銹蝕 539162.5.1破壞原因 6183092.5.2影響因素 6160632.6化學(xué)侵蝕 624452.6.1產(chǎn)生原因 6100122.6.2影響因素 6261663提高混凝土耐久性的措施 7277843.1基本措施 7117513.1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計方面 7202783.1.2材料方面 7214223.1.3置換混凝土加固方案方面 87773.2補(bǔ)充措施 973963.2.1混凝土表面處理 9320023.2.2摻加鋼筋阻銹劑 990323.2.3陰極保護(hù) 10116554案例分析 11257974.1項目概況 1155134.2試驗研究 12139384.2.1混凝土原材料 12220214.2.2混凝土配合比及其主要性能 13237005結(jié)論與展望 165247參考文獻(xiàn) 17引言現(xiàn)如今我國經(jīng)濟(jì)的增速加快，各地區(qū)的建筑工程數(shù)量也開始大幅度增加。所以，在這樣的良好勢頭下，其他相關(guān)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也得到了大幅度的提升。人們在生活質(zhì)量提升的同時，也開始重視施工技術(shù)的質(zhì)量，并提出了更高的要求，此外，因為建筑施工材料的好壞決定著工程竣工的質(zhì)量，所以要嚴(yán)格把握建筑施工的材料。建筑業(yè)的發(fā)展對于其它相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有一定的促進(jìn)作用，在當(dāng)前人們對于質(zhì)量要求日益提升的情況下，對于相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量的要求也隨之提升，特別是建筑施工材料方面存在著質(zhì)量方面的問題，這就阻礙著建筑工程質(zhì)量發(fā)展。為了保證建筑工程施工順利進(jìn)行，必須要加強(qiáng)混凝土施工技術(shù)研究和應(yīng)用，以確保工程能夠順利實施?；炷潦且环N重要的建筑材料，它具有強(qiáng)度大、韌性強(qiáng)、重量輕、耐火性高等特性。當(dāng)今時代，混凝土施工中存在著不同程度，不同形態(tài)的裂縫問題，這一問題頗為普遍且普遍存在，尤其是大范圍混凝土施工，混凝土則以耐久性強(qiáng)，整體性強(qiáng)，抗壓強(qiáng)度高等優(yōu)勢被廣泛運(yùn)用到建筑工程各領(lǐng)域：高層建筑，橋梁工程，港口與海洋工程及特種結(jié)構(gòu)，但混凝土也具有自重大，抗裂性較差，尤其是抗裂性能較差，不恰當(dāng)?shù)氖褂灭B(yǎng)護(hù)將對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性造成嚴(yán)重影響，各結(jié)構(gòu)或者各部件受應(yīng)力作用后均可能發(fā)生形變，所以必須對混凝土進(jìn)行最大沉降量的計算，以避免混凝土由于承受過大的應(yīng)力作用導(dǎo)致混凝土發(fā)生垮塌。1緒論1.1混凝土耐久性問題的提出混凝土結(jié)構(gòu)作為一種耐久性極好的結(jié)構(gòu)體系。但由于混凝土非均質(zhì)性強(qiáng)，抗拉強(qiáng)度較小，再加上混凝土收縮，膨脹，徐變的特點，現(xiàn)場施工時混凝土結(jié)構(gòu)常因準(zhǔn)備工作不充分而開裂。因為使用不當(dāng)或者是對施工過程進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，破壞了結(jié)構(gòu)，妨礙建筑物正常使用，部分裂縫可能給結(jié)構(gòu)造成傷害，最嚴(yán)重的可能導(dǎo)致建筑物倒塌破壞。混凝土工程在現(xiàn)代工業(yè)工程建設(shè)中比較普遍。由于混凝土具有強(qiáng)度高、耐久性強(qiáng)等優(yōu)點，在土木工程建設(shè)中得到廣泛運(yùn)用。但是，混凝土也存在著一定缺陷，如：容易開裂以及不均勻沉降問題等。這些都會造成建筑物出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。所以對混凝土工程中裂縫及預(yù)防進(jìn)行研究對提高工程質(zhì)量具有非常重要作用。影響混凝土裂縫的原因是原材料質(zhì)量不好。施工工藝不恰當(dāng)。溫度變化很大。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)很多裂縫，這是很多因素共同影響的產(chǎn)物。施工單位要對施工中的每一個環(huán)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)的把控，確?；炷敛粫霈F(xiàn)裂縫和妨礙施工進(jìn)度的現(xiàn)象，預(yù)防混凝土結(jié)構(gòu)裂縫任重道遠(yuǎn)。1.2混凝土耐久性的概念所謂混凝土耐久性就是其能抵御環(huán)境介質(zhì)的作用，保持混凝土結(jié)構(gòu)長期性能良好及外觀完整，從而使混凝土結(jié)構(gòu)處于安全及正常服役狀態(tài)。鋼筋混凝土作為一種主要建筑材料，卻有很多突出的優(yōu)勢，如：強(qiáng)度較高，耐腐蝕能力較強(qiáng)，整體性較好，使用壽命較長等。因此，研究如何提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性成為當(dāng)前國內(nèi)外工程界十分關(guān)注的課題。伴隨著中國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們物質(zhì)文化水平日益提高，各類大型工程建設(shè)項目也逐年增加，沿海地區(qū)尤為突出。盡管混凝土具有很多優(yōu)勢，但是當(dāng)環(huán)境比較惡劣或設(shè)計施工操作不規(guī)范時，鋼筋混凝土耐久性也會出現(xiàn)很多問題，特別是其結(jié)構(gòu)性能降低非常明顯，對生產(chǎn)生活帶來了很大影響與損失。許多混凝土結(jié)構(gòu)都存在著提前破壞、達(dá)不到預(yù)期壽命等問題，對其產(chǎn)生原因進(jìn)行抵抗力不足分析是其中很重要的一方面，而耐久性不足所帶來的影響則更嚴(yán)重。這些因素導(dǎo)致許多重大土木工程事故的發(fā)生，給人們帶來巨大的傷害和損失。在這些建筑物中，港口和海岸的使用最廣泛。因此，對提高港口及海岸建筑抗震能力進(jìn)行研究具有非常重要意義。地震中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往呈現(xiàn)出顯著的脆性特點。鋼筋混凝土構(gòu)件具有高強(qiáng)度、高韌性、抗疲勞性能優(yōu)異等特點，是目前主要的建筑材料。特別是沿海周圍大量結(jié)構(gòu)由于沿海特殊自然氣候條件鋼筋銹蝕速度普遍比內(nèi)陸地區(qū)要快，繼而誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)早期破壞，使其耐久性下降，從而影響其安全性，嚴(yán)重者可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物坍塌。因此對其進(jìn)行可靠度分析是十分必要的。本文以某海港大橋為背景，研究了該橋在靜載作用下的安全性，并探討了不同工況條件下的可靠性分析方法[1]。2混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題的分析2.1混凝土凍融破壞表面剝落在混凝土凍融破壞過程中表現(xiàn)顯著，嚴(yán)重者可裸露石子。在實際工程應(yīng)用中，常把它作為一種損傷現(xiàn)象來對待。但由于其機(jī)理復(fù)雜，目前尚未完全搞清楚。2.1.1破壞機(jī)理大氣環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)通常受碳化影響顯著，溫度對碳化過程影響較大。同一CO2濃度及相對濕度下，CO2擴(kuò)散速度隨溫度增加而增加，混凝土碳化過程加快?；炷羶?nèi)部由于產(chǎn)生大量微裂紋而使其強(qiáng)度降低；當(dāng)達(dá)到一定程度時將引起鋼筋銹蝕導(dǎo)致耐久性喪失。溫度過高，出現(xiàn)凍融循環(huán)現(xiàn)象，而混凝土凍融循環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)頻率越高，結(jié)構(gòu)損傷越嚴(yán)重。沿海地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)以氯離子侵蝕損傷為主，高溫會增強(qiáng)氯離子擴(kuò)散能力[2]。2.1.2影響因素隨著科技的進(jìn)步，在混凝土抗凍融方面做了許多試驗和研究工作，取得了一些進(jìn)展。但是，目前還沒有一套完整的混凝土抗凍性及耐久性設(shè)計方法和理論。本文將就這些方面作一簡要介紹?；炷量箖鲂阅苤饕芟铝幸蛩赜绊懀阂皇撬喾N類，二是骨料性質(zhì)，密實度，強(qiáng)度等級，三是孔隙結(jié)構(gòu)與數(shù)目，四是孔隙充水情況[3]。2.2混凝土滲透破壞土工建筑物和地基因滲流所發(fā)生的損傷或變形，叫做滲透損傷或滲透變形。2.2.1破壞原因一種是由滲流力引起土體顆粒流失或者局部土體發(fā)生運(yùn)動而引起土體變形失穩(wěn)，另一種是由滲流引起水壓力或者浮力變化而引起土體或者結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。因此，在工程中必須重視對邊坡穩(wěn)定性的監(jiān)控與分析。目前國內(nèi)外學(xué)者對非飽和土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)及相關(guān)參數(shù)研究較多，而對于非飽和土邊坡穩(wěn)定性方面的研究還比較少。因此，需要進(jìn)一步加強(qiáng)這方面的工作。當(dāng)前常用的方法有兩類：極限平衡法、數(shù)值分析法和有限元法。兩種方式各有優(yōu)劣，卻均無法徹底解決現(xiàn)實中存在的問題。重點介紹非穩(wěn)定流作用下邊坡穩(wěn)定分析的一些新方法。前一種以流砂、管涌為主，后一種以岸坡滑動、擋土墻及其他構(gòu)筑物失穩(wěn)為主[4]。2.2.2影響因素?fù)饺牖炷凉橇蠈⒔財嗷炷翝{體孔隙貫通途徑，使混凝土滲透性下降。通過實驗研究了不同體積分?jǐn)?shù)粉煤灰和礦粉摻量下水泥砂漿的滲透特性。結(jié)果表明：隨著粉煤灰摻加量的增大，砂漿滲透系數(shù)先減小后增大；當(dāng)摻量達(dá)到一定值時，又開始減小[5]?；炷涟韬衔锼z比對于硬化混凝土孔隙率大小，多少具體起到直接作用，進(jìn)而影響到混凝土抗?jié)B性。通過試驗研究了水膠比與混凝土性能之間的關(guān)系。在用水量不變情況下，水膠比增大，膠凝材料摻量減小，混凝土內(nèi)孔隙增大，密實性下降，流動性增大，進(jìn)而影響混凝土抗?jié)B性。2.3堿骨料反應(yīng)所謂堿骨料反應(yīng)，就是混凝土原材料，如水泥，骨料，外加劑，混合料，拌合水等堿性物質(zhì)，同骨料中堿活性礦物成分起化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的膨脹物質(zhì)，即吸水膨脹物質(zhì)，使混凝土澆筑成型幾年就產(chǎn)生膨脹裂縫，導(dǎo)致混凝土破壞。2.3.1破壞原因當(dāng)混凝土粗骨料夾雜有活性氧化硅（例如蛋白石，鱗石英，玉髓），和混凝土所用水泥含有大量堿時，堿骨料就會起反應(yīng)。這種反應(yīng)可使混凝土強(qiáng)度降低，甚至完全喪失耐久性能。因此，控制和減少堿骨料反應(yīng)是保證混凝土質(zhì)量的重要措施之一。堿骨料反應(yīng)對混凝土結(jié)構(gòu)有很大影響。水在骨料內(nèi)由于水泥中堿的氧化物如氫氧化鈉、氫氧化鉀等水解而產(chǎn)生的氧化硅和骨料內(nèi)活性氧化硅之間會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，其結(jié)果會使骨料表面產(chǎn)生復(fù)雜的堿—硅酸凝膠，從而使骨料和水泥漿之間原來的界面發(fā)生變化，所產(chǎn)生的凝膠能通過持續(xù)吸水而使體積持續(xù)膨脹。當(dāng)它發(fā)展到一定水平時就會產(chǎn)生裂縫[6]。這種現(xiàn)象稱為"堿集料反應(yīng)",它是導(dǎo)致混凝土早期開裂的重要原因之一。因為凝膠被水泥石包裹著，所以當(dāng)凝膠繼續(xù)膨脹后，引起的拉應(yīng)力將水泥石膨脹開裂而導(dǎo)致?lián)p傷[7]。2.3.2影響因素活性骨料的摻量及大?。焊骰钚怨橇暇幸蛔畈焕麚搅繀^(qū)間，該摻量區(qū)間和混凝土活性SiO2-堿的摻量相關(guān)。礦物摻合料，能有效地抑制因堿骨料反應(yīng)造成混凝土損傷。其中，粉煤灰和礦渣粉效果最好，而火山灰材料則表現(xiàn)出一定程度的抑制作用。另外，鋼纖維也能起到很好的改善效應(yīng)。但要注意鋼纖維在使用過程中應(yīng)控制用量。環(huán)境溫度和濕度方面：溫度高，濕度大的環(huán)境會顯著加快堿骨料的反應(yīng)速度。2.4混凝土的碳化混凝土之碳化作用，系指在水分存在下，空氣之二氧化碳，水泥石之氫氧化鈣，經(jīng)化學(xué)作用而產(chǎn)生碳酸鈣及水分。2.4.1破壞原因混凝土碳化就是混凝土遭受化學(xué)腐蝕。它與鋼筋銹蝕一樣會導(dǎo)致建筑物的破壞。由于大氣對環(huán)境有一定程度的污染，在某些情況下還可能引起火災(zāi)或爆炸事故，因此研究混凝土碳化具有重要意義?？諝庵械腃O2氣滲入混凝土內(nèi)部，并與堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸鹽及水，導(dǎo)致混凝土堿度下降，這就是混凝士碳化，也稱為中性化。2.4.2影響因素混凝土滲透系數(shù)，透水量，混凝土過度振搗，混凝土周圍水流更新速度，水流速度，結(jié)構(gòu)尺寸，水壓力和養(yǎng)護(hù)方法等均與混凝土碳化密切相關(guān)。2.5鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土的構(gòu)造破壞嚴(yán)重，直接與間接經(jīng)濟(jì)損失較大。2.5.1破壞原因由混凝土保護(hù)層碳化及氯離子入侵引起，為防止鋼筋銹蝕需要阻止混凝土碳化或者延緩碳化速度及阻止氯離子入侵。在實際工程中，通常采用混凝土的抗碳化能力來衡量其耐久性能；如果混凝土不發(fā)生明顯的碳化現(xiàn)象時，則可認(rèn)為它具有良好的耐久性。因此，提高混凝土的抗碳化性尤為重要。但混凝土碳化也是因為其抗?jié)B性能不充分[8]。2.5.2影響因素鋼筋保護(hù)層炭化主要是由于混凝土不夠致密和抗?jié)B性能欠缺所致。硬化混凝土中，因水泥水化產(chǎn)生氫氧化鈣而呈堿性,pH值在12以上，這時在鋼筋表面形成了穩(wěn)定，密實，鈍化保護(hù)膜，使鋼筋不銹蝕。若達(dá)不到一定厚度就需要修補(bǔ)加固處理。通常可以采取如下辦法：一是化學(xué)灌漿法，即在凝固混凝土裂縫中注入水泥漿，使其凝固。二是電化學(xué)腐蝕法。在無致密混凝土臵在空氣或含有二氧化碳環(huán)境下，混凝土內(nèi)氫氧化鈣會因二氧化碳入侵而與二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成碳酸鈣等材料，堿性會逐漸減弱甚至消失，導(dǎo)致混凝土炭化。2.6化學(xué)侵蝕在合適環(huán)境下，微生物會對有機(jī)物進(jìn)行分解和消化，并釋放出有機(jī)酸，二氧化碳和硫化氫等腐蝕性介質(zhì)對混凝土造成破壞[9]。2.6.1產(chǎn)生原因硫酸鹽腐蝕（SDS）：SDS是一種范圍最廣，最為常見的化學(xué)腐蝕。在我國，許多地區(qū)都存在著不同程度的硫酸鹽侵蝕破壞現(xiàn)象。造成混凝土遭受硫酸鹽腐蝕破壞的原因有兩個方面：一是原材料質(zhì)量問題；二是施工工藝問題。其中以原材料的影響最大。混凝土中的硫酸根離子（SO42-等離子）對混凝土有強(qiáng)烈的堿蝕作用，加速了鋼筋銹蝕過程中堿—集料反應(yīng)的進(jìn)行。通常這一現(xiàn)象并不顯著。堿一骨料反應(yīng)：“堿一骨料反應(yīng)”是從水泥，外加劑，摻合劑或者攪拌水中提取的可溶性堿在混凝土孔隙內(nèi)溶解，并與骨料內(nèi)的有害礦物質(zhì)產(chǎn)生膨脹性反應(yīng)而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生膨脹，裂縫和破壞。2.6.2影響因素混凝土原材料水泥，外加劑，混合材料與水中堿f骨料有效成份（例如氧化硅，碳酸鹽）進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)。由于這些物質(zhì)在水化過程中會形成不同種類的產(chǎn)物——SiO2,Si~（3+）、Ca~（++）以及其他一些化合物。因此，它們對混凝土性能都有很大影響。二氧化硅結(jié)晶度越低、活性越高，其堿活性膨脹率越高，對混凝土的破壞也就越大，否則就越小[10]。3提高混凝土耐久性的措施提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施大致可分為兩類。通過合理的設(shè)計和施工來提高混凝土的耐久性是根本。進(jìn)一步的行動是基于環(huán)境惡化或施工不當(dāng)而采取的行動。3.1基本措施3.1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計方面在設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)時，應(yīng)使混凝土接縫，表面及密封件潤濕，飛濺最小?；炷亮芽p有不可控裂縫與可控裂縫之分。其中不受控制裂縫常廣泛存在。從根本原因出發(fā)，采取相應(yīng)預(yù)防措施，引導(dǎo)到次要或者可以治理的地方。對可控裂縫而言，與主筋走向垂直的混凝土結(jié)構(gòu)截面應(yīng)進(jìn)行充分配筋以減小裂縫出現(xiàn)并確保混凝土在任意荷載作用下均處于彈性階段。必要時可通過選取合適的混凝土保護(hù)層厚度、鋼筋直徑或與鋼筋主方向垂直等措施充分發(fā)揮鋼筋的功能。從施工技術(shù)方面來看，很多環(huán)節(jié)的作業(yè)也會對混凝土結(jié)構(gòu)施工中裂縫造成較大影響。在這些因素中，水泥石，水分蒸發(fā)迅速，混凝土干燥等因素是誘發(fā)混凝土出現(xiàn)的主要因素。混凝土建筑材料作為人類造型混合材料之一，其綜合質(zhì)量是評價混凝土竣工后均勻性和總密度的重要標(biāo)志。目前國內(nèi)大部分工程采用現(xiàn)澆方式施工。其特點是強(qiáng)度高、整體性好、使用功能多、便于機(jī)械化作業(yè)等優(yōu)點。但在實際施工中仍存在著一些問題。1.澆筑環(huán)節(jié)較多。由于混凝土在混合作業(yè)中，運(yùn)輸聯(lián)動、鑄造施工、振動密封等工序是整個工序中的重點，也是刺激結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的主要原因。其中模板整體構(gòu)造不合理，造成砂漿滲漏、支承剛度不足、模壓變形等問題。施工階段由于鋼筋表面污染程度較大，混凝土保護(hù)程度較低，敷設(shè)時碰撞鋼筋會出現(xiàn)開裂。混凝土的養(yǎng)護(hù)工作與其裂縫的產(chǎn)生及拉伸有著密切的關(guān)系，而在這一過程中前期的養(yǎng)護(hù)是非常重要的，前期維持表層高溫將使混凝土內(nèi)部及外部溫度升高而產(chǎn)生裂縫。3.1.2材料方面選用適當(dāng)水泥對于改善混凝土耐久性是至關(guān)重要的。目前常用的方法有：摻加粉煤灰、礦渣等外加劑；摻硅灰或粉煤灰與礦渣復(fù)合使用等等。根據(jù)不同的使用環(huán)境，正確選用水泥是非常重要的。二是對SO3,

Cl-等容易造成鋼材結(jié)構(gòu)破壞及腐蝕的材料含量進(jìn)行嚴(yán)格限制，在采用減水劑達(dá)到施工要求的前提下，控制水泥最小摻量，使混凝土保持足夠的堿性并降低用水量，減少流血。當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在時，增強(qiáng)鋼筋抗腐蝕能力對增強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性效果顯著。這種混合物成了凝結(jié)后的第五種成分。不同需求適當(dāng)摻混，能有效改善混凝土耐久性。在混凝土中摻入適量的氫氧化鈣對混凝土抗?jié)B性、抗碳化性能以及抗凍性能的影響規(guī)律。氫氧化鈣與強(qiáng)堿性硅酸鈣通過向含大量活性SiO2,

Al2O3水合水泥混凝土中摻加適量活性外加劑而成，可得到改良，使得混凝土組織更密實，耐久性更強(qiáng)。裂縫多由結(jié)構(gòu)荷載產(chǎn)生，施工期間和后續(xù)工程應(yīng)用中均可出現(xiàn)。例如前期施工時震動較大，模型拆除時間不盡合理，模型操作不規(guī)范，構(gòu)件隨意堆放等等，敷設(shè)時懸掛點位置，超載施工，拉伸應(yīng)力等等均有可能導(dǎo)致開裂。根據(jù)目前工業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)開裂情況來看，混凝土板和混凝土梁這類彎曲結(jié)構(gòu)在加載過程中會有不同形態(tài)的開裂現(xiàn)象。一般混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計載荷作用下都會產(chǎn)生不可用肉眼觀測的裂縫。但是這些裂縫不是隨機(jī)分布的，而是具有一定規(guī)律性的。多數(shù)情況下其結(jié)構(gòu)破裂后極限荷載為設(shè)計荷載1.5倍。通常情況下，施工期混凝土結(jié)構(gòu)可以利用無害裂縫進(jìn)行施工，滿足混凝土設(shè)計規(guī)范要求，并合理設(shè)置最大裂紋寬度以0.2～0.3mm為主；有的施工裂縫超出規(guī)定值，有的不讓結(jié)構(gòu)開裂，有的不讓構(gòu)件開裂都有危害，需要施工部門深入分析并有針對性地治理。3.1.3置換混凝土加固方案方面工程的質(zhì)量問題源于剪力墻的混凝土受凍，現(xiàn)在建議拆除。對上述混凝土加固方案進(jìn)行研究和分析后發(fā)現(xiàn)，置換混凝土加固法最具有可操作性。不但能夠節(jié)約成本，還能夠解決構(gòu)件混凝土的壓縮強(qiáng)度問題。有關(guān)施工單位決定對14層的6-22—6-38軸線梁板及13層柱、剪力墻進(jìn)行拆除，并重新澆筑混凝土。設(shè)計要求顯示，拆除剪力墻需要通過四個階段，另外，為了保證施工的質(zhì)量，還需要把每個階段在細(xì)分為四個階段。需要對置換過程中的荷載能力狀態(tài)進(jìn)行單獨的計算，因此確認(rèn)方案需要滿足設(shè)計要求，并對墻體尺寸進(jìn)行必要的調(diào)整。工程項目部決議制定該部位置換混凝土加固技術(shù)方案，更換該位置的混凝土鋼筋，減少剔除過程中不透水區(qū)域和孔洞的不利影響。因為這次置換工程的新舊混凝土銜接面積較大，所以需要使用早期膨脹第Ⅳ類水泥，另外，在加固過程中，沒有必要通過一些輔助措施對墻體空隙進(jìn)行填充，其主要用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固改造。IV型水泥，具有堅固、不收縮的特點，其基灌漿料的流通速度超過280mm，在微膨脹壓力下可穿透原混凝土，并在水泥水化過程中相互滲透。并且通過塑性收縮確保二次灼燒后的收縮，提高效應(yīng)填充下原荷載能力。施工質(zhì)量監(jiān)督的關(guān)鍵審計質(zhì)量保證、安全系統(tǒng)和實現(xiàn)。以確保該網(wǎng)站擁有強(qiáng)大的管理團(tuán)隊建設(shè)。本項目混凝土切割線更換后，相應(yīng)的控制部門應(yīng)進(jìn)行技術(shù)質(zhì)量檢查。為了保證混凝土成型后的質(zhì)量，應(yīng)確定模具系統(tǒng)的選擇和梁墻體之間的接縫。加強(qiáng)計量檢測，同時根據(jù)要求和建設(shè)項目的實際情況，積極增強(qiáng)鑒定方法的有效性，并需要豐富的鑒定技術(shù)和配備先進(jìn)的檢測裝置，使檢測頻率達(dá)到100%。施工現(xiàn)場要具備足夠的覆蓋材料（如縫布或塑料薄膜），混凝土澆筑完畢或澆筑過程中如果遇到下雨，應(yīng)立即遮蓋。根據(jù)施工現(xiàn)場環(huán)境懸掛安全警示標(biāo)志。智能建筑工程施工現(xiàn)場的樓梯，電梯井，預(yù)留洞口，在陽臺，地板和屋頂邊緣必須安全防護(hù)到位，符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)。施工人員在高處作業(yè)時應(yīng)佩戴安全帽和安全帶。當(dāng)使用移動操作平臺，不應(yīng)超過5米高，架體必須穩(wěn)固，操作平臺必須設(shè)置防護(hù)欄桿和爬上梯子。在裝修階段，施工現(xiàn)場焊接，熱，熱管理系統(tǒng)，操作應(yīng)配備專業(yè)護(hù)理和配備消防設(shè)備。按要求檢查施工現(xiàn)場的安全性、技術(shù)安全措施和文明施工的規(guī)范性，檢查施工現(xiàn)場是否存在安全隱患。一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患，需要及時報告，并督促整改。3.2補(bǔ)充措施3.2.1混凝土表面處理“涂層封閉”是提高混凝土耐久性的有效途徑之一。低粘度和高滲透性涂料滲入混凝土表面數(shù)毫米范圍內(nèi)，使孔隙內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而阻塞孔隙，從而形成牢固耐久的密封層以阻止和逐步降低介質(zhì)侵蝕。鋼筋的腐蝕速率也能降低混凝土在凍融循環(huán)作用下的破壞程度。這不僅使建筑物具有良好的耐久性而且能提高其抗震性能和抗?jié)B能力。另外，由于這些涂層可阻止水分進(jìn)入混凝土內(nèi)部而起到保護(hù)作用。因此，它也是一種很好的建筑材料。另外，提高海上結(jié)構(gòu)使用壽命對減緩氯離子向混凝土內(nèi)擴(kuò)散和防止海水給混凝土造成其它破壞也是十分有效的。3.2.2摻加鋼筋阻銹劑鋼筋緩蝕劑對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕過程具有抑制與延緩作用，進(jìn)而提高其使用壽命。目前常用的鋼筋緩蝕技術(shù)有：化學(xué)藥劑法、電化學(xué)方法、機(jī)械處理法等。其中電化學(xué)方法因其操作簡單、成本較低而被廣泛應(yīng)用。但這種方法存在著一定局限性。增強(qiáng)型防銹劑因其長效，施工成本低，使用時不需保養(yǎng)而得到廣泛應(yīng)用，特別適用于氯化物的環(huán)境。當(dāng)工程環(huán)境較差，要求較高時，若混凝土保護(hù)層厚度或者氯化物用量達(dá)不到要求，可以向混凝土內(nèi)添加適量防銹劑。剔鑿的時候，不能對結(jié)構(gòu)造成過大的振動，也不能損壞鋼筋，還需要提供良好的邊界保護(hù)，以避免混凝土段墜落，進(jìn)而造成人員傷亡。柱是一個中心，需要由各方的支柱對其進(jìn)行支持。由于1000千牛的支撐力分配緊張，因此需要重新澆筑C35微膨脹混凝土，以防止混凝土在交換過程中發(fā)生位移，還要確保頂部系繩穩(wěn)定。灌漿材料為自密封性材料，澆注過程中無需振動。澆注時，注意模型中的灌漿材料走向。在預(yù)先確定的平面凹槽的底面，后及時養(yǎng)護(hù)混凝土，12小時后分離的維護(hù)、專業(yè)技術(shù)熟練的工人來避免，分離破裂角，完成正常使用日常的快速模板后從銷破壞全過程的現(xiàn)象。鋼支架應(yīng)按照要求安裝，整個建筑砌塊的垂直支柱應(yīng)垂直，水平桿應(yīng)與垂直桿成直角。為了便于澆頂，當(dāng)柱子澆縫料時，在斜孔上開一個喇叭傾翻孔。并且在有些情況下，還需要使用灌漿對外包層進(jìn)行澆筑，當(dāng)灌漿到達(dá)C15時，就可以將柱側(cè)的突出部分去除。3.2.3陰極保護(hù)陰極保護(hù)有近百年的發(fā)展歷史，在地下及水下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中經(jīng)常使用。當(dāng)鋼筋腐蝕引起氯化物侵蝕損壞時，陰極保護(hù)無須清除膨脹裂縫混凝土保護(hù)層不銹鋼，從而極大地減少維修工作和減少維修成本1/2。但是一次性陰極保護(hù)的投入較大，且在保護(hù)過程中系統(tǒng)經(jīng)常維修，穩(wěn)定性差。本文介紹一種新型的非開挖技術(shù)--電化學(xué)防腐陰極保護(hù)。該工藝具有施工速度快、對環(huán)境影響小等優(yōu)點。適用于各種金屬管道及構(gòu)筑物。是一種經(jīng)濟(jì)有效的防蝕方法。主要適用于構(gòu)造相對簡單的鋼結(jié)構(gòu)。

4案例分析4.1項目概況巨康路站位于新開北路與規(guī)劃中的恒逸路交叉口。沿新開北路南北方向鋪設(shè)。為地下二層島式站臺。車站凈長291.5m，凈寬18.30~29.75m，標(biāo)準(zhǔn)斷面基坑開挖深度16.65~18.78m，南、北端井開挖深度20.78m、18.31m分別?？傮w布局如圖1所示。圖1居康路站從目前工程實踐來看，地下混凝土結(jié)構(gòu)中斷層比較常見，且施工期開裂超過總開裂量。隨著地下工程規(guī)模日益擴(kuò)大，其安全性越來越引起人們的重視。因此對大型復(fù)雜地下工程施工過程中可能出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行分析研究具有十分重要的意義。地鐵工程中也不例外，尤其是地下車站基本結(jié)構(gòu)受到較大截面，較大體積的影響，超長結(jié)構(gòu)形式和施工工藝、與車站輔助結(jié)構(gòu)相配合、區(qū)間隧道二次襯砌（厚度、分段長度和截面尺寸都比基站基本結(jié)構(gòu)小很多）、施工期混凝土受溫度影響較小、受此類因素綜合作用認(rèn)為收縮和約束導(dǎo)致危險裂縫等。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，此類病害應(yīng)及時進(jìn)行維修加固處理。由于該類型裂縫具有隱蔽性強(qiáng)，危害性大等特點，一旦出現(xiàn)，就會造成嚴(yán)重災(zāi)害，甚至導(dǎo)致工程整體報廢。這類裂縫一般在短期內(nèi)不會對結(jié)構(gòu)承載力產(chǎn)生影響，而長期內(nèi)將加速地下水及有害介質(zhì)入侵，影響其使用功能，同時還將增大鋼筋銹蝕風(fēng)險，降低其耐久性及使用壽命，給社會，經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重?fù)p失。鑒于以上情況，地鐵工程自施工伊始便十分關(guān)注地下車站主體結(jié)構(gòu)抗裂防滲問題。目前國內(nèi)外普遍采用以高性能水泥為主要原材料，摻入適量膨脹劑以及高效減水劑等外加劑配制而成的抗裂性較強(qiáng)的混凝土來控制隧道襯砌開裂問題。該方法具有良好的適用性且易于實施。但在實踐中卻因諸多因素的影響使效果不盡人意。如何突破這些技術(shù)難題成為地鐵建設(shè)中的重大課題。本文通過吸收近幾年大量的研究成果和工程實踐經(jīng)驗，從材料和施工工藝上提出一系列抗裂混凝土的措施，特別是采用溫度場和膨脹歷程雙重調(diào)控技術(shù)配制抗裂混凝土，能有效地減少實體結(jié)構(gòu)的溫升和溫降收縮，自收縮等現(xiàn)象，從而顯著地提高抗裂性能。另外，本文還對一種新的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力管樁及CFST的施工工藝進(jìn)行了介紹。這些技術(shù)與工藝在國內(nèi)都是首創(chuàng)。結(jié)合康路特大橋基坑圍護(hù)施工實踐，提出了一種新的“注漿+止水帷幕”復(fù)合防水方法。該方法具有造價低廉、施工工藝簡單等優(yōu)點。經(jīng)過現(xiàn)場測試，其指標(biāo)均滿足設(shè)計要求?，F(xiàn)已進(jìn)入推廣使用階段。該技術(shù)首先在1號線居康路站進(jìn)行了試點，并取得了良好的效果，對后續(xù)地鐵工程建設(shè)具有重要的借鑒意義。4.2試驗研究4.2.1混凝土原材料該水泥由海螺P·II52.5硅酸鹽水泥制成，它的主要特點見表1滿足GB175-2007《普通硅酸鹽水泥》規(guī)定;"采用第2類華能發(fā)電廠用F粉灰料“灰料滿足表2中GB/T1596-2017有關(guān)規(guī)定;"粉末礦石”適合沙鋼C95等級粉料，具有良好的物理力學(xué)性能。在上述研究基礎(chǔ)上，本課題提出了一種新型燒結(jié)礦粉礦生產(chǎn)技術(shù)及工藝方法。該技術(shù)采用燒結(jié)法制備粉料，利用濕法篩分得到粒狀物料。主要特性見表3，達(dá)到GB/T18046-2017《水泥及混凝土高爐顆粒渣》.甘津用砂薄模量2.8、表觀密度2640kg·m3、含高粘土含量2640kg·m3、達(dá)到GB/T14684-2011《建筑砂》.雙級礫石5~10mm及10~31.5mm石灰石碎石表觀密度2760kg·m3、填充率2760kg·m3、高粘土含量2660

kg·m3.為了達(dá)到GB/T14685-2011《建筑石》有關(guān)規(guī)定，揚(yáng)水機(jī)選用江蘇蘇博新材料有限公司PCA-I型聚碳酸酯高性能防水材料，收縮率28D約94%，符合GB8076-2008《混凝土添加劑》、GB50119-2013《混凝土添加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》及相關(guān)環(huán)保法規(guī)。表1試驗用水泥性能指標(biāo)表現(xiàn)密度/（g·cm-3）比表面積/（m2·kg-1）標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量/%凝結(jié)時間/min抗壓強(qiáng)度/MPa抗折強(qiáng)度/MPa初凝終凝3d28d3d28d3.1236520.216125531.457.74.98.0表2試驗用粉煤灰性能指標(biāo)細(xì)度(45um方孔篩篩余)/%燒失量/%SO3含量/%需水量比/%游離氧化鈣/%表觀密度/(g·cm-3)強(qiáng)度活性指數(shù)/%12.34.821.031010.422.2879表3試驗用礦粉性能指標(biāo)表觀密度/（g·cm-3）比表面積/(m2·kg-1)活性指數(shù)/%流動度比/%初凝時間比/%SO3含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%7d28d2.8541472101971722.054.2.2混凝土配合比及其主要性能軌道交通1號線居康路站主結(jié)構(gòu)混凝土的設(shè)計強(qiáng)度級別為C35P8，根據(jù)優(yōu)選出的原材料，對該項目所采用的混凝土進(jìn)行了配合比的設(shè)計。大量研究成果表明，摻加少量礦粉并沒有減小水泥的早期水化放熱速率及放熱總量，反而使混凝土自收縮增強(qiáng)。所以在實際的施工中一定要對水膠比以及膠凝材料的用量這些參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，從而確保項目的順利進(jìn)行，促進(jìn)項目的質(zhì)量。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，當(dāng)單位面積成本控制在一定范圍內(nèi)時，可通過增大混凝土拌合物用水量來實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)；反之則需采取適當(dāng)措施以避免產(chǎn)生不利影響。但是也應(yīng)該看到，地質(zhì)條件的復(fù)雜性使得裂縫問題難以避免。為此，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益兩方面考慮，對開裂風(fēng)險較小的地鐵車站主構(gòu)底板混凝土用雙摻即礦粉、粉煤灰替代混凝土抗裂劑，對開裂風(fēng)險較大的側(cè)墻、頂板結(jié)構(gòu)混凝土用單摻粉煤灰而粉煤灰摻加抗裂劑，最后所得地下車站主構(gòu)底板、側(cè)墻、頂板混凝土配合比如表5所示。表5地下車站主體結(jié)構(gòu)混凝土試驗配合比部位水水泥粉煤灰礦粉砂石子混凝土抗裂劑減水劑5-10mm10-31.5mm底板156250825872976532805.85側(cè)墻、頂板1562501090729765328315.85利用表5所示配合比，對地下車站主體結(jié)構(gòu)底板，側(cè)墻及頂板混凝土早期絕熱溫升及自生體積變形進(jìn)行測試，測試結(jié)果見圖2，圖3。從圖1中可以看出，抗裂劑的膨脹組分對混凝土的早期自收縮有很好的彌補(bǔ)作用，使得混凝土在實驗室規(guī)范工況下一直保持膨脹。而后者則在28天達(dá)到峰值，隨后逐漸下降直至停止。同時還發(fā)現(xiàn)，由于受約束程度不同，兩種材料的內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)也有所不同，因而導(dǎo)致其破壞形式亦不相同。綜合以上溫度及變形歷程測試結(jié)果可知，利用溫度場及膨脹歷程雙調(diào)節(jié)技術(shù)配制的抗裂混凝土對早期收縮裂縫的控制更為有利，適用于開裂風(fēng)險較大的地下車站側(cè)墻及頂板結(jié)構(gòu)。圖2地下車站主體結(jié)構(gòu)混凝土絕熱溫升圖3地下車站主體結(jié)構(gòu)混凝土自生體積變形采用上述配合比制備的地下車站主體結(jié)構(gòu)底板、側(cè)墻和頂板混凝土工作、力學(xué)與耐久性能試驗值如表6所示,滿足設(shè)計與施工要求。表6地下車站主體結(jié)構(gòu)混凝土工作、力學(xué)與耐久性能參數(shù)坍落度/mm28d抗壓強(qiáng)度/MPa底板側(cè)墻、頂板抗?jié)B等級56d電通量/C底板側(cè)墻頂板底板側(cè)墻頂板底板側(cè)墻頂板設(shè)計值180±20≥35.0P8≤2000實測值18519045.443.7P81045980測試方法GB/T50080GB/T50081GB/