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是什么在摧毁混凝土的耐久性

当前,现代混凝土由于高效减水剂发展和广泛使用而带来根本性变化,但同时也增加了现代混凝土开裂风险,设计、施工、监理等环节对现代混凝土的认识不够,泵送混凝土施工工艺的发展也使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。

随着工程建设模式的改变,过度追求工程进度不仅造成混凝土得不到充分养护,同时势必导致混凝土追求高早强。

那么,裂缝是如何一步一步的影响和摧毁混凝土结构的耐久性呢?

一、关于裂缝的解读

1、裂缝是不可避免的

裂缝既是一种施工质量不良的表象,实质上是加速混凝土耐久性劣化的最为不利的因素。混凝土的裂缝是不可避免的,但程度是可控的。他总结,混凝土耐久性不良大部分情况下都是受周围环境影响或与周围环境介质发生反应,伴随有胀裂、剥落和溃散或其他性能失效等现象。

2、裂缝的本质

水泥混凝土易于开裂在于其脆性材料的本质,粒子与粒子之间仅存在弱物理键的相互作用,抗拉强度比抗压强度要小一个数量级。

3、材料因素

近年来我国混凝土开裂主要是由于水泥发生了变化、泵送混凝土(外加剂、浆骨比)、混凝土强度等级增加以及大体积混凝土用量增加的原因。

二、主宰混凝土性命的早期裂缝

1、裂缝是一切侵蚀性介质侵入的通道

裂缝是一切侵蚀性介质侵入的通道,已有裂缝的扩展比新产生裂缝容易;已有裂缝的开展比新生成裂缝容易,所以早期开裂后期必然开裂,早期不裂的后期未必不裂,但是尽量减少早期形成的收缩应力则是必要的。控制早期裂缝可减少后期裂缝的宽度和数量。

2、现代混凝土开裂的原因更为复杂

早期因收缩开裂是混凝土结构开裂的主要诱因,过大内外温差引起的温度应力足以导致混凝土开裂。开裂应力还与混凝土弹性模量,是否开裂与开裂应力大小、混凝土抗拉强度有关。

现代混凝土的水胶比变低,泌水速率减小,混凝土表层更容易变干;初凝时间显著提前,养护需要提前,养护方法需要改进。而传统的养护方法已不能满足现代混凝土的发展要求。

3、高强未必耐久、低强未必不耐久

目前我国住建部有强烈的意愿迅速推进高强混凝土的应用。希望大幅度提高其在混凝土中的比例,这里面潜在很大的危机,即是传统思维和功利思想。有人批评当今高强混凝土工程时说过一句值得深思的话:用没有必要的高强换来了更多的开裂。

那么,为什么保证混凝土结构抗裂比追求强度更重要?目前结构混凝土设计强度越来越高,卡本认为高强未必就耐久,人们可能认为高强混凝土密实,密实的混凝土耐久,这里需要一个前提就是不开裂。


三、找准对策防裂缝于未然

我们需要一系列的措施来控制早期裂缝的形成:

1、现代混凝土开裂的原因更为复杂

首先要控制温度和湿度;其次,要减少约束;第三,降低混凝土开裂敏感性,尽量降低强度,减小用水量,使用开裂敏感性的水泥,优化骨料,使用抗裂性好的矿物掺和料;第四,成型工艺的施工是最后的关键性环节。

2、重视早期养护

混凝土早期裂缝控制的关键点是要重视早期养护,在实际施工中各地区可用的技术和材料较多,比如养护剂、覆盖养护、单分子膜养护剂等。

3、配合比做到“三低”

为了获得很好的抗裂性,混凝土配合比设计也必须进行一次重大的改变。即在保证和易性前提下遵循低水泥用量、低水胶比、低单位体积用水量的“三低”的混凝土配合比技术路线。同时,要进行理念的变化,所谓混凝土耐久性可以用控制水胶比的办法来控制是错误的。相比水胶比来说,用水量对控制开裂更为重要。

四、亡羊补牢为时不晚

如果预防早期裂缝没有做好,导致裂缝扩大,不要慌!由于裂缝对结构本身安全性能会产生很严重的影响,因此我们要及时进行加固处理。

混凝土裂缝修补的方法,主要有表面封闭法、注射法、压力注浆法和填充密封法,分别适用于不同情况。应根据裂缝成因、性状、宽度、深度、裂缝是否稳定、钢筋是否锈蚀以及修补目的的不同对症下药。

1、表面封闭法

利用混凝土表层微细独立裂缝(裂缝宽度w≤0。2mm)或网状裂纹的毛细作用,使裂缝主动吸收低粘度且具有良好渗透性的修补胶液,封闭裂缝通道。对楼板和其他需要防渗的部位,尚可在混凝土表面粘贴碳纤维复合材料以增强封护作用。

2、注射法

以一定的压力将低粘度、高强度的裂缝修补胶注入裂缝内,一般采用专用的注射器配套专用底座将裂缝胶注射到裂缝内。

此方法适用于0.15mm≤w≤1.5mm静止的独立裂缝、贯穿性裂缝以及蜂窝状局部缺陷的补强和封闭。注射前,应按产品说明书的规定,对裂缝周边用封缝胶进行密封。

3、压力注浆法

在一定时间内,采用高压注浆机以较高压力(按产品使用说明书确定)将修补用的裂缝胶压入裂缝内。此法适用于处理大型结构贯穿裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝。

4、填充密封法

在构件表面沿裂缝走向骑缝凿除槽深和槽宽分别不小于20mm和15mm的V型沟槽,然后用改性环氧树脂的裂缝胶或弹性填缝材料充填,并粘贴碳纤维复合材料附加约束。此法适用于处理w≥0.5mm的活动裂缝和静止裂缝。填充完毕后,其表面应做防护层。

5、总结

混凝土虽然可以在拥有裂缝的条件下正常工作的,但裂缝的存在会及超限会引起钢筋的锈蚀,降低结构使用年限;裂缝对建筑正常使用功能的影响,主要是降低了结构防水性能和气密性,影响建筑美观,给人们造成了不安全的的精神压力和心理负担。所以裂缝产生后要及时进行处理,保证结构安全使用。

卡本相信,虽然提升混凝土耐久性会增加一次性经济投入,但长期运行成本一定会大大降低!




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