1. 重視選材
1·1 水泥
水泥是混凝土的重要組成部分,其性質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有著重要影響.根據(jù)腐蝕環(huán)境的不同,合理選擇水泥品種有利于提高混凝土的耐久性.水泥中的堿性物質(zhì)能在鋼筋表面形成鈍化膜,這也是混凝土能夠保護(hù)鋼筋免遭銹蝕的基本條件.有資料表明[5]:當(dāng)混凝土的pH值<9.88時(shí),鈍化膜生成困難或已經(jīng)生成的鈍化膜逐漸破壞;當(dāng)pH值處于9.88~11.5之間時(shí),鋼筋表面的鈍化膜不完整,不能完全保護(hù)鋼筋免受腐蝕;當(dāng)pH值>11.5時(shí),鋼筋才能完全處于鈍化狀態(tài).然而隨著水泥中堿含量的增加,發(fā)生堿骨料反應(yīng)的概率也將增大,對混凝土的耐久性也不利.因此,無論選擇低堿水泥還是高堿水泥,都應(yīng)按實(shí)際情況考慮以上2種不利影響.如果有條件使用非堿活性骨料,那么水泥中的堿含量可不受限;若條件不允許,應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)入混凝土中的K+、Na+,最大限度地保持混凝土的高堿環(huán)境;否則,要采用附加措施,如使用鋼筋阻銹劑、環(huán)氧涂層鋼筋等.對于硫酸鹽腐蝕環(huán)境,可考慮選擇抗硫酸鹽硅酸鹽水泥.但要根據(jù)實(shí)際的腐蝕環(huán)境,合理選擇水泥品種.喬宏霞等通過研究表明[6]:抗硫酸鹽水泥在抵抗硫酸鹽侵蝕過程中有一定效果,但并不能在惡劣環(huán)境下堅(jiān)持太長時(shí)間,尤其在干濕交替的惡劣環(huán)境下,抗硫酸鹽水泥并不比普通水泥好.值得注意的是,抗硫酸鹽水泥只是對一定質(zhì)量濃度的硫酸根離子的純硫酸鹽有耐腐蝕性,并不能耐一切硫酸鹽介質(zhì)的腐蝕(如對硫酸銨、硫酸鎂、硫酸等).一般來說,當(dāng)SO2-4質(zhì)量濃度低于2500mg/L時(shí),可選擇中抗硫酸鹽水泥(C3A<5%, C3S<50% )或摻粉煤灰的普通水泥;當(dāng)SO2-4質(zhì)量濃度低于8000mg/L時(shí),可選用高抗硫酸鹽水泥(C3A<2%,C3S<35% )或摻粉煤灰的中抗硫酸鹽水泥;當(dāng)SO2-4質(zhì)量濃度高于8000mg/L或處于干濕循環(huán)、凍融循環(huán)等嚴(yán)酷環(huán)境下,不能簡單地選擇抗硫酸鹽水泥,應(yīng)考慮其他措施.總的來說,在腐蝕環(huán)境下,水泥的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況綜合確定.但必須注意的是,在腐蝕環(huán)境下不應(yīng)采用硅酸鹽水泥,尤其不能用于永久性的地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu).
1·2 外加劑
外加劑是一種摻量小,但對混凝土性能影響巨大的新材料,也是研制高性能混凝土必不可少的成分之一.其優(yōu)點(diǎn)雖然很多,但也有弊端.所以,在今后使用外加劑時(shí),應(yīng)著重注意以下幾
個(gè)方面: (1)深入研究外加劑的后期工作機(jī)理.由于外加劑的的發(fā)展歷史并不長,人們對其后期工作機(jī)理研究得并不是很透徹,對它們進(jìn)行全面、正確的認(rèn)識(shí)還有待于長期的、大量的工程實(shí)踐和研究;否則,難以保證其長期有效性. (2)綜合考慮外加劑的所有不利影響.使用外加劑時(shí),除了要看到它有利的一面,還要重視其不利的一面.(3)嚴(yán)格控制外加劑中的有害雜質(zhì)含量. (4)積極推廣技術(shù)成熟的外加劑產(chǎn)品,慎用技術(shù)不成熟的外加劑.
1·3 礦物摻合料
礦物摻合料是影響混凝土耐久性的重要組分.大量的試驗(yàn)研究與工程實(shí)踐表明,使用礦物摻合料能顯著改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu),增加混凝土的密實(shí)性和抗凍性.尤其在硫酸鹽環(huán)境、凍融環(huán)境下,合理使用礦物摻合料能顯著提高混凝土的耐久性.盡管如此,在今后使用摻合料時(shí)還應(yīng)注意2點(diǎn): (1)加強(qiáng)對各種礦物摻合料的綜合性能研究.同種摻合料會(huì)對混凝土耐久性產(chǎn)生多種不同的影響.如硅灰的使用雖然能提高混凝土的抗硫酸鹽侵蝕,但它也會(huì)引起混凝土的早裂問題,對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的影響較嚴(yán)重.此外,同種摻合料在不同環(huán)境下對提高混凝土的耐久性也有差別.
1·4 特種鋼筋
特種鋼筋在耐腐蝕性方面是普通鋼筋難以相比的.在惡劣的海洋環(huán)境、干濕交替環(huán)境以及對結(jié)構(gòu)物耐久性要求較高的環(huán)境下,建議選擇特種鋼筋.根據(jù)國外的研究表明[7],不銹鋼筋在不需要維護(hù)的條件下,在極其惡劣的海洋腐蝕環(huán)境下可達(dá)到60a以上不損壞,這足以滿足絕大多數(shù)建筑物的使用壽命要求.
2 .重視干濕交替環(huán)境下的混凝土耐久性設(shè)計(jì)
在干濕交替環(huán)境下,混凝土表面易遭到鹽類結(jié)晶腐蝕,尤其是硫酸鹽腐蝕.王琴等通過試驗(yàn)表明[8],在硫酸鈉干濕循環(huán)作用下,混凝土相對動(dòng)彈性模量在初期有輕微上升,但隨著時(shí)間變化動(dòng)彈性模量下降劇烈,循環(huán)結(jié)束后動(dòng)彈性模量損失最大達(dá)到60.8%.這主要是因?yàn)楦蓾裱h(huán)一方面使混凝土內(nèi)的硫酸鹽溶液在瞬間達(dá)到最大,加快了化學(xué)反應(yīng)的速度,鈣礬石膨脹加快;另一方面干燥環(huán)境下混凝土發(fā)生收縮,內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,有一些微裂縫產(chǎn)生,降低了混凝土的滲透性,使硫酸根離子更易滲透進(jìn)入混凝土中.此外,干濕交替環(huán)境對混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕也比較嚴(yán)重.
3· 關(guān)于混凝土裂縫控制等級(jí)和鋼筋保護(hù)層厚度
關(guān)于混凝土表面裂縫及裂縫寬度對混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕速率的影響存在2種觀點(diǎn).第一種觀點(diǎn)認(rèn)為,裂縫的產(chǎn)生增加了腐蝕性介質(zhì)的滲入,加速了混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕速率;第二種觀點(diǎn)認(rèn)為,裂縫對混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕速率并不產(chǎn)生重要影響,裂縫僅使腐蝕的時(shí)間提前,鋼筋腐蝕的速率只取決于陰、陽極之間的電阻率及陰極處的供氧量,腐蝕速率與裂縫寬度無直接關(guān)系.目前一致的觀點(diǎn)是:適當(dāng)增加鋼筋保護(hù)層厚度,能顯著降低鋼筋腐蝕速率,提高混凝土的耐久性.因?yàn)樵黾颖Ｗo(hù)層厚度可以降低陰極區(qū)的O2以及有害離子(如Cl-)在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù).
4. 鋼筋阻銹劑
鋼筋阻銹劑已被美國混凝土學(xué)會(huì)(ACI318)確定為鋼筋保護(hù)的3大長期有效措施(鋼筋阻銹劑、環(huán)氧涂層鋼筋、陰極保護(hù))之一.鋼筋阻銹劑之所以能保護(hù)鋼筋,主要是因?yàn)樗芤种啤⒆柚共⒀泳忎摻罡g的電化學(xué)過程.在混凝土中加入鋼筋阻銹劑主要起到2個(gè)方面作用:一方面推遲了鋼筋開始銹蝕的時(shí)間;另一方面減緩了鋼筋銹蝕發(fā)展的速度.
5.陰極保護(hù)技術(shù)
陰極保護(hù)的效果已被大量的工程實(shí)踐所證實(shí),并得到美國混凝土協(xié)會(huì)(ACI)和美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)的認(rèn)可.國外不少國家已制訂了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),為陰極保護(hù)的實(shí)施提供了技術(shù)依據(jù).該方法適用的環(huán)境條件主要有土壤腐蝕環(huán)境、海水環(huán)境等.因?yàn)檫@些環(huán)境中的介質(zhì)通常具有良好的導(dǎo)電性.
6. 地基處理
(1)污染土的處理,即換填法.就是把污染的土層清除,然后換填無污染的土或采用性能穩(wěn)定且耐酸堿度的砂、礫作為回填材料.
(2)地下污染水的處理,即換水處理法.從工程實(shí)踐來看,該法主要通過抽水-注水的方式對受污染的地下水進(jìn)行中和、稀釋.對于污染較嚴(yán)重的地下水,可采用注入堿水的方法進(jìn)行中和處理,但堿水的pH值不宜過大(8~9即可),以免對地基土造成堿性污染.
(3)設(shè)置基礎(chǔ)隔離墻.基礎(chǔ)隔離墻作為保護(hù)基礎(chǔ)防腐的第一道防線,可有效提高基礎(chǔ)的耐久年限.
7. 幾點(diǎn)建議
綜上所述,要想提高鋼筋混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的耐久性,除了要搞清楚其腐蝕機(jī)理、腐蝕因素以及有針對性地采取一系列有效措施外,還應(yīng)在今后的防腐設(shè)計(jì)中注意以下幾點(diǎn):
(1)要重視前期防護(hù)工作,以預(yù)防為主,著眼于長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益.要充分吸取一些發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),避免重蹈覆轍.
(2)在混凝土耐久性研究中,不應(yīng)只注重單因素對混凝土的影響,應(yīng)著重加強(qiáng)多因素耐久性研究,建立鋼筋混凝土的多因素耐久性模型.
(3)建立混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性監(jiān)測和分析的數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng),為中國今后的混凝土耐久性設(shè)計(jì)和評估提供經(jīng)驗(yàn)和依據(jù).而不應(yīng)只參考國外數(shù)據(jù),畢竟各國對混凝土耐久性設(shè)計(jì)的要求有所不同,這就要求中國今后應(yīng)對不同地區(qū)的各種建(構(gòu))筑物的耐久性進(jìn)行大量調(diào)查和統(tǒng)計(jì).
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