【文章內容簡介】 堿骨料反應,確保工程的長期耐久性。針對華北地區(qū)太行山脈和燕山山脈骨料的堿活性比較普遍的現狀,工程在開工之前就制訂了“預防混凝土工程堿骨料反應技術條例”,規(guī)定了骨料堿活性的檢驗規(guī)則(取樣、檢驗方法、檢驗程序、評定標準)、工程分類(環(huán)境、結構分類)、預防措施、混凝土堿含量計算方法、工程管理與驗收等。 混 凝 土 耐 久 性 的 重 要 性高性能混凝土的核心是保證耐久性。耐久性對工程量浩大的混凝土工程來說意義非常重要，若耐久性不足，將會產生極嚴重的后果，甚至對未來社會造成極為沉重的負擔。據美國一項調查顯示，美國的混凝土基礎設施工程總價值約為6萬億美元，每年所需維修費或重建費約為3千億美元。美國50萬座公路橋梁中20萬座已有損壞，平均每年有150~200 座橋梁部分或完全坍塌，壽命不足20年；美國共建有混凝土水壩3000座，平均壽命30年，其中32%的水壩年久失修；而對二戰(zhàn)前后興建的混凝土工程，在使用30~50年后進行加固維修所投入的費用，約占建設總投資的40%~50%以上?；乜粗袊覈?0年代所建設的混凝土工程已使用40余年。如果平均壽命按30~50年計，那么在今后的10~30年間，為了維修這些建國以來所建的基礎設施，耗資必將是極其巨大的。而我國目前的基礎設施建設工程規(guī)模宏大，每年高達2萬億人民幣以上。照此來看，約30~50年后，這些工程也將進入維修期，所需的維修費用和重建費用將更為巨大。因此，高性能混凝土更要從提高混凝土耐久性入手，以降低巨額的維修和重建費用。 混 凝 土 耐 久 性 不 足 會 導 致 多 種 不 同 的 問 題 ， 如 下 圖 為 幾 種 常 見 類 型 ： 圖 21 混 凝 土 表 面 脫 落 圖 22 氯 離 子 侵 蝕3 影 響 混 凝 土 耐 久 性 的 主 要 因 素影響 混 凝 土 耐 久 性 的 原 因 ， 既 有 混 凝 土 內 部 所 存 在 的 問 題 ， 也 有 外 部 不 利 因 素 的 影響 。 引 起 結 構 破 壞 的 因 素 往 往 是 內 部 和 外 部 共 同 作 用 的 結 果 。 混 凝 土 耐 久 性 的 內 部 因 素 灰 比對于混凝土的耐久性，水灰比起著十分關鍵的作用，它與混凝土的碳化深度、抗凍性、抗?jié)B性及強度有著明顯的相關性。水灰比越小，混凝土的孔隙率越低，碳化深度越小，混凝土的強度越高，密實性高，抗?jié)B性越好。工程實驗表明，時碳化深度較小。 學 反 應1混凝土的碳化所謂碳化，指大氣中的CO 2與混凝土內具有堿性的物質產 Ca(OH) 2 發(fā)生化學反應，具體反應如下：CO2+H2O=H2CO3Ca(OH)2+H2CO3=CaCO3+2H2O3CaOSiO33H2O+3H2CO3=CaCO3+SiO26H2O 幾乎所有混凝土表面都處在碳化過程中，碳化過程會使混凝土堿性降低。當pH1時鋼筋表面在高堿條件下產生的致密氧化膜（鈍化膜）遭到破壞，使混凝土失去對鋼筋的保護作用。另外，碳化加劇混凝土的收縮，致使混凝土出現裂縫，導致結構的破壞。水泥的品種及標號、水泥的用量、水灰比、混凝土設計強度、環(huán)境濕度及CO 2 濃度等都會影響混凝土碳化速率。2混凝土堿集料反應堿集料反應指混凝土集料中某些活性礦物與混凝土微孔中的堿性溶液產生化學反應，生成的化合物重新排序，吸水產生膨脹壓力，致使混凝土開裂，破壞整體結構。堿集料反應主要表現為：水中的堿K 2O或Na 2O與集料中的活性成分氧化硅、碳酸鹽等發(fā)生化學反應，生成的化合物重新排序，反應機理如下：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2ONa2CO3+10H2O=Na2CO310H2O3其它化學反應?；炷猎谑褂弥羞€會受到酸性侵蝕，膠凝狀物質水泥石易溶于水的那部分侵蝕產物會溶解掉，但難溶于水的部分產物則留在原處，反應機理如下：CaSiO4+2H2O=CaSO42H2O(二水石膏) 3CaOAl2O36H2O+3CaSO42H2O+19H2O=3CaOAl2O3 3CaSO33H2O混凝土制作過程中使用的外加劑可與其中Ca(OH) 2和3CaOAl 2O36H2O等發(fā)生化學反應，生成易溶的CaCl 2并伴有大量結晶水析出，所產生的化合物反應物質體積成倍增大，造成混凝土的膨脹破壞。反應機理如下：2Cl+Ca(OH)2 =CaCl2+2OH3CaOAl2O36H2O+25H2O=3CaOAlO3CaCl231H2O 混 凝 土 耐 久 性 的 外 部 因 素 凝 土 的 凍 融 破 壞當結構處于冰點以下環(huán)境時，部分混凝土內孔隙中的水將結冰，產生體積膨脹，過冷的水發(fā)生遷移，形成各種壓力，當壓力達到一定程度時，導致混凝土的破壞?；炷涟l(fā)生凍融破壞的最顯著特征是表面剝落，嚴重時可以露出石子?；炷恋目箖鲂阅芘c混凝土內部的孔結構和氣泡含量多少密切相關，孔越少越小，破壞作用越小，封閉氣泡越多，抗凍性越好?；炷恋娘柡投?、水灰比、混凝土的齡期、集料的孔隙率及其間的含水率等也會影響混凝土抗凍性。實際施工過程中，混凝土澆注成型時，振搗不密實會使混凝土內部孔隙增加，降低抗?jié)B性。采用潮濕條件下養(yǎng)護混凝土，水泥水化充分使總孔隙降低，抗?jié)B性會隨齡期的增加而提高，混凝土內部的孔隙會有所減小。采用加熱養(yǎng)護時，如果溫度上升速度過快，或恒溫溫度過高，就會使混凝土內部水分大量蒸發(fā)，水泥水化沒有足夠的水兒導致孔隙增加，抗?jié)B性降低。混凝土材料本身質量低下，水灰比選擇以及骨料級配不當都會導致混凝土性能下降，施工過程中操作不當等人為因素造成的混凝土內部存在的缺陷，都會使混凝土容易遭到破壞。除化學介質對混凝土侵蝕，引起混凝土結構破壞外，侵蝕性介質的腐蝕還包括硫酸鹽腐蝕、酸腐蝕、生物腐蝕、海水腐蝕以及鹽類結晶型腐蝕等。如酸、堿溶液直接接觸混凝土時，引起嚴重的腐蝕；酸雨則大面積地影響著工程結構的耐久性。此外，風沙、持續(xù)的超高氣溫、機械磨損及不可抗拒的偶然因素等也會影響到混凝土的耐久性。4 提高混凝土耐久性的措施 消除混凝土自身的結構破壞因素混凝土本身的一些物理化學因素，會引起混凝土結構的嚴重破壞，致使混凝土失效。要提高混凝土的耐久性，就必須減小或消除這些結構破壞因素。限制或消除從原材料引入的堿、S0 C1 等可以引起破壞結構和侵蝕鋼筋物質的含量，加強施工控制環(huán)節(jié)，避免收縮及溫度裂縫產生，以提高混凝土的耐久性。 對混凝土材料提出具體要求根據規(guī)范要求，提出不同環(huán)境類別下的最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子含量以及最大堿含量和保護層最小厚度，這些設計要求為減弱混凝土的碳化、防止鋼筋銹蝕、降低混凝土的滲透性、防止凍融破壞等提供了基本保障。水泥性能對混凝土的耐久性至關重要。其中水泥水化熱是造成大體積混凝土開裂的直接原因，因此選用低水化熱的水泥，可以減小裂縫，提高耐久性?；炷量够瘜W腐蝕的能力一般取決于水泥的品種，不同品種的水泥抗化學腐蝕的能力是不一樣的，選用與腐蝕類型或程度相適應的水泥品種，可以減小對混凝土的腐蝕。 泥一般地，對普通混凝土來說，只需考慮水泥的強度,而對于高性能混凝土來說水泥性能有其特殊要求。高性能混凝土水膠比很低，要滿足施工工作性的要求，水泥用量就要大。但為了盡量降低混凝土的內部溫升和減小收縮，又應當盡量降低水泥的用量，同時，為了使混凝土有足夠的彈性模量和體積穩(wěn)定性，對膠凝材料總量也要加以限制。因此，用于高性能混凝土的水泥的流變性能比強度更重要。為了獲得高性能混凝土，對水泥性能的要求，除了確保最低限度的流動性之外，還要求水泥在低的水灰比下，能促進水泥的水化反應，使水泥石的結構密實化。這是