永凝液DPS对混凝土耐久性的保护及其施工方案

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  北京永宁安建建材有限责任公司
  摘要:本文就混凝土耐久性的影响因素及解决方案进行了探讨,同时就永凝液DPS的作用机理及其对混凝土耐久性的保护作用进行了说明,同时介绍了永凝液DPS的施工方法及注意事项等.
  关键词:永凝液DPS防水耐久性混凝土
  [Abstract]:thearticleismainlyaboutconcretedurabilityanddiscussesthefactorswhichcanstrengththedurabilityofconcrete.AccordingtothemechanismofDPS,itstronglyrecommendsusingitforconcretedurability.Alsoitintroducesthewayofusingit.
  [Keywords]EvercreteDPSwaterproofingdurabilityconcrete
  前言
  国内现行规范对建筑设计提出的要求是适用,经济,安全,美观,但对经济性的评估往往只是注重考虑建设成本,而对于后期的养护,维修及耐久等的长期综合成本缺乏考虑.而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现;重视结构的建造而不重视结构的维护,对于建筑物的寿命及后期的正常使用影响很大,这样的例子在我国乃至世界各国屡见不鲜.
  美国:据美国一项调查显示,美国的混凝土基础设施工程总价值约为6万亿美元,每年所需维修费或重建费约为3千亿美元.美国50万座公路桥梁中20万座已有损坏,平均每年有150-200座桥梁部分或完全坍塌,寿命不足20年!
  英国:根据1988年资料,英国全部建筑和土木工程维修费为150亿英镑,其中混凝土工程维修费为5亿英镑,约相当于人民币60～70亿.
  秘鲁:据我国驻秘鲁记者报道,许多海湾国家沿海地区大批城市建筑,桥梁等迅速破坏,原因是这些地区高温,潮湿,昼夜温差大和海风带来的高含量硫酸盐和氯化钠等,导致混凝土耐久性降低,最终导致损坏.
  中国:我国区域辽阔,地跨温热二带,根据南京水利科学研究院资料,华南,华东海港码头和浙东沿海水闸的钢筋混凝土结构,由于钢筋过早锈蚀,发生顺筋开裂,剥落,问题相当严重,相当普遍.
  近年来对北京地区的集料的考查证实了北京地区集料具有碱活性,在北京立交桥和京秦线,兖石线等铁路桥梁均遭受明显破坏.
  当前不少科学家均主张力求延长混凝土工程寿命,gexwick主张主要的桥梁使用寿命应按100～125年来设计,但实际情况却远远低于这些要求.我国建设部于80年代的一项调查表明,国内大多数工业建筑物在使用25～30年后即需大修,处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15～20年.民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好,一般可维持50年以上.桥梁,港口等基础设施工程的耐久性问题则更为严重,由于混凝土保护层不均匀且密实性差,许多工程尤其是露天工程,建成后几年就出现钢筋锈蚀,混凝土开裂.因此做好混凝土耐久性的防护工作已刻不容缓.有专家估计,我国"大干"基础设施工程建设的高潮还可延续20年,如果忽视耐久性,迎接我们的将是"大修"20年的高潮,其耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资!
  影响混凝土建筑物耐久性的因素
  造成混凝土结构耐久性的原因主要有以下几个方面:
  混凝土的冻融破坏
  在负温条件下,混凝土内部毛细孔中的水在结冰时就会产生9%左右的体积膨胀,在混凝土内部产生膨胀应力,当这种膨胀应力超过混凝土的抗拉强度时,就可能产生微细裂纹,导致水,潮气渗入,并在反复冻融作用下,混凝土内部的微细裂缝逐渐增多和扩大,最终导致混凝土表面(待别是棱角处)产生酥松剥落,直至完全破坏.右图为混凝土在冻融作用下,气泡壁裂缝的电子显微镜下的图片.
  混凝土碳化破坏
  混凝土碳化破坏是由于混凝土内水化产物ca(oH)2与空气中的co2在一定湿度条件下发生化学反应,产生caco3和水的过程.碳化作用一方面使混凝土的收缩增大,导致混凝土表面产生拉应力而开裂,从而降低混凝土的抗拉强度和抗折强度.另一方面碳化作用使混凝土的碱度降低,失去混凝土强碱环境对钢筋锈蚀的保护作用,导致钢筋锈蚀膨胀,严重时,使混凝土保护层沿钢筋纵向开裂,进一步加速碳化和腐蚀,严重影响钢筋混凝土结构的力学性能和耐久性能.右上图为日本23国道上的Hokutoh高架桥混凝土由于碳化所造成的明显的裂缝,宽度为0.1到0.2mm,并且漏水.欢迎您访问 www.nx899.com
  混凝土碱骨料反应破坏
  碱-骨料反应是指混凝土原材料中的水泥,外加剂,掺和料中所含的碱与骨料中的活性Sio2发生化学反应,在骨料表面形成碱-硅酸凝胶,凝胶吸水后将产生3倍以上的体积膨胀,这种膨胀反应的发生是在混凝土浇筑成型后若干年(数年至数十年)才开始的,将导致混凝土膨胀开裂而破坏.而且碱骨料反应引起的破坏一旦发生后很难修复,有人形象地将其成为混凝土的"癌症".右图就是一幅通化铁路分局鸭园线五道江桥混凝土碱骨料反应破坏图片.该桥始建于1985年,是一座钢筋混凝土简支桥,T型梁,主桥九孔,桥长为216米;钢筋混凝土T型梁均出现大量裂缝,裂缝的宽度为0.3mm左右.
  混凝土水泥石被侵蚀破坏
  硅酸盐水泥硬化后,在某些侵蚀性液体或气体介质中,水泥石结构会逐渐受到破坏,强度降低,甚至引起整个工程结构破坏,几种常见的侵蚀作用有:(1)溶出性侵蚀(软水侵蚀)(2)硫酸盐侵蚀(3)镁盐侵蚀(4)碳酸侵蚀(5)除冰盐的侵蚀等,这些侵蚀发生的主要原因都与混凝土当中的碱性物质和混凝土的孔隙率有关,因此长期处于这些介质当中的混凝土桥梁极易受到损坏.右上图为混凝土路面由于冬季长期受除冰盐或融雪剂的侵蚀出现剥蚀的后果.
  混凝土的磨损性破坏
  由于混凝土桥梁承受着繁重的交通枢纽任务,因此长期下来,混凝土路面表层的水泥砂浆层首先被磨损掉,进而砂石骨料暴露于环境之外,缺少了水泥层的保护,混凝土表层的开口孔隙增加,因此很容易被外界侵蚀性介质或冰雪冻融造成破坏.因此耐磨性是桥梁,路面混凝土的重要性能指标之一.作为高级路面的水泥混凝土,必须具有较高的耐磨性能.
  混凝土的变形裂缝
  裂缝对于混凝土耐久性的影响是最为严重的,但是作为一种非匀质性材料,除外界因素(如荷载)的作用外,其自身的构造特点和性能又不可避免地会出现裂缝,如我国著名的三峡大坝,也出现过裂缝.这是因为混凝土在凝结硬化过程和凝结硬化以后,均将产生一定量的体积变形,主要包括化学收缩,干湿变形,温度变形等.这些变形特性使混凝土结构产生变形裂缝,进而影响混凝土的耐久性.右图为混凝土路面的干缩裂缝.
  提高混凝土耐久性的技术途径
  通过影响混凝土耐久性的分析,发现无论是混凝土冻融,碳化,侵蚀,碱骨料反应还是裂缝破坏等耐久性问题的发生,均与三个因素有着密切关系:
  混凝土的孔隙率;
  混凝土中碱含量;
  有水介质的存在.
  因此如何减少混凝土的孔隙率,碱含量以及做好混凝土的防水已经成为保证混凝土耐久性的关键问题,通常采取以下措施:
  加入亚纳米材料;
  加入水溶性聚合物;
  加入有机纤维;
  采用高效减水剂,降低水灰比,提高混凝土的致密度;
  使用加气剂提高抗冻性;
  使用特种水泥和混合材;
  对碱集料反应重点在于预防,采用低碱水泥和混合水泥等,控制混凝土中含碱量.
  采用先进的施工工艺,以及提高施工质量,在一定程度上可以提高了混凝土的耐久性,但是仅局限于混凝土配比设计方案阶段,即这些措施适用于混凝土浇筑之前或正在浇筑的特定阶段,对于已经浇筑的,固化成型后的混凝土则没有涉及.如本文前面所描述的情况,对于目前已建成的桥梁混凝土构筑物耐久性的保护已成为刻不容缓的事情,但遗憾的是目前国内并没有重视,并采取有效办法加以解决.通常的做法是在混凝土出现严重破损时,用有机高分子材料进行加固修补.但这种方法不能从根本上(混凝土孔隙率,混凝土中碱含量,混凝土遇水时情况)彻底根除隐患.因为有机高分子材料只能对混凝土的表面加以保护,而对于影响混凝土耐久性的两个关键因素,孔隙率和碱含量没有丝毫改变.高分子材料另外一个致命缺陷在于其老化,一旦材料老化,就容易出现脆裂和粘结强度下降等问题,进而影响混凝土的保护效果,最终只能是"新三年,旧三年,修修补补又三年"的无奈局面.其维修费用之巨大,人力,物力之消耗是十分巨大的.欢迎您访问 www.nx899.com

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