冬期施工混凝土耐久性的质量控制

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1、冬期施工混凝土耐久性的质量控制【摘要】人们对耐久性问题的认识主要是出自于经济因素和安全因素考虑的。对混凝土结构工程来说，材料耐久性设计应该放在与力学性能、环境因素。负温混凝土是广泛应用在我国“三北”地区。而“三北”地区的恶劣气候，对负温混凝土的工作性、耐久性等必将提出更高、更苛刻的要求。【关键词】冬期；施工；混凝土；耐久性；质量控制混凝土的可持续发展战略措施之一就是要增强混凝土结构的耐久性。耐久性是指达到设计强度等指标的混凝土经过长年的使用而不毁坏，能够继续服务于工程环境并且对侵蚀环境有一定的抵抗能力，保持其适用性。1与混凝土

2、耐久性相关的问题1.1裂缝、微裂缝与耐久性我们知道碱骨料反应、冻融循环、由于干湿交替、氯离子渗透、碳化引起的钢筋锈蚀；硫酸盐侵蚀、风蚀、汽蚀等是影响混凝土耐久性的主要因素。在这些破坏因素当中，体积稳定性和开裂的原因几乎都与水有关，水也是侵蚀介质扩散进入混凝土主体的主要载体。混凝土裂缝的产生主要是由于温度、湿度、化学反应以及载荷作用等因素引起。早期混凝土的开裂是收缩应力与徐变释放应力共同作用的结果。1.2与强度的关系问题长期以来，一直认为强度与耐久性之间直接相关，因而决定了耐久性混凝土的配合比设计方法。事实上，混凝土对物理、化学

3、介质的耐腐蚀能力不一定与混凝土机械强度有关。强度高的混凝土不一定具有很高的耐侵蚀能力，而由耐化学侵蚀性较好的材料制备成的低强度混凝土却有高的耐久性能。2负温混凝土的概念及理论问题2.1负温混凝土与正温混凝土关系从温度对混凝土性能影响的角度出发，可以把混凝土分为正温与负温混凝土。前者只可以在正温条件下凝结、硬化并且强度持续发展，当放置于负温条件下时遭受冻害，强度增长缓慢甚至停止增长，恢复正温条件养护后其损失在50％以上，并且其他物理化学性能丧失殆尽。后者可在两种温度条件下水化强度继续增长，并且在负温条件下表现出其特殊的凝结硬化特

4、性。负温下强度持续增长，负温28d强度增长率达到标准强度的40％～50％，并且转入正温条件养护后不改变物理力学性能固有的结构关系。所以对负温混凝土来讲，改善负温混凝的界面结构状况，缓解过渡区的冻胀压力，促使负温水泥的水化与早期结构的形成，尽快达到抗冻临界强度，提高早期防冻能力，是增强负温混凝土耐久性的前提与关键。2.2负温混凝土的主要内容负温混凝土按照掺入外加剂的类型主要分为三类：第一类，掺入不同外加剂适用于不同工程类别与施工条件；第二类，掺入孔早强型非防冻功能外加剂用于-5℃；第三类，掺孔防冻剂用于十分严寒的地区。在对负温混

5、凝土的研究中，逐渐创建了冻结速度、冻结模式、抗冻临界强度以及蓄热冷却计算理论等概念。负温混凝土所要研究的首要问题就是早期“冻胀”对新拌混凝土的变形行为和负温下硬化混凝土的力学行为。其次是负温防冻剂的类型、组份与构成对早期结构的形成作用机理。2.3基本理论负温混凝土基本理论总的来说可以分成两条路线：一是液灰比学说，是以冰点理论为基础，以成冰率理论发展而来；二是由抗冻临界强度阻止早期冻害而形成的抗冻临界结构理论。该理论认为在水泥水化达到一定程度时，混凝土中一部分水用于水化之外，另一部分水可分为蒸发水与不蒸发水。可蒸发水主要存在粗孔

6、中的自由水，而不可蒸发水是化学结合水以及存在毛细孔、凝胶孔中的吸附水。在几百微米厚的过渡区，在集料底部会形成厚水膜及多孔迁移带，是水分迁移的快速通道。很容易遭受冻害。在这种结构之后，水少且毛细孔细小。降低了冰点，可冻水减少。而在这种特殊的结构中，水基本连续且富集在易于迁移的毛细孔中。3工程设计应用考虑3.1北方寒地工程地貌与环境状况广大三北地区季节性或长年封冻环境比较恶劣，尤其是青藏高原是世界上面积最大、海拔最高的高原，其地理位置独特，地质气候复杂，自然环境恶劣。所以在如此恶劣的自然环境下进行铁路建设，混凝土材料必须具备一定的

7、耐久性性能。而“高原”与“冻土”问题是修建该高原铁路的两大技术障碍，但这些技术难关已被实践所克服。3.2耐久性设计基本思路经过几十年的应用实践表明，冻融循环对建筑物的破坏是最严重的。混凝土结构只有克服冻胀才是唯一有效的措施，从耐久性来考虑混凝土的设计指标不能低于c30和抗冻1300，低温早强高抗冻耐久性混凝土面临的几乎是一切耐久性问题的挑战，所以比较选择或复配高性能混凝土专用外加剂是配制低负温早强混凝土的技术关键。3.2.1冻融循环要求低负温早强混凝土所要解决的首要问题就是提高混凝土的抗冻耐久性。混凝土的冻害主要与温度、水和混

8、凝土内部的结构孔隙状况有关。影响混凝土抗冻安全性的主要因素是水灰比、含气量以及胶结材用量。在一定水灰比区间内，硬化后混凝土的气泡参数及孔结构是影响混凝土抗冻性能关键。3.2.2钢筋锈蚀问题造成混凝土钢筋锈蚀的主要原因是由于供氧量不足(低于0.2～0.3a／m2)、碳化导致混凝