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摧毀混凝土的耐久性的因素

發(fā)布時(shí)間:2024/2/21 14:18:54

混凝土開(kāi)裂是土木建設工程的通病。當前,現代混凝土由于高效減水劑發(fā)展和廣泛使用而帶來(lái)根本性變化,但同時(shí)也增加了現代混凝土開(kāi)裂風(fēng)險,設計、施工、監理等環(huán)節對現代混凝土的認識不夠,泵送混凝土施工工藝的發(fā)展也使得混凝土裂縫控制的技術(shù)難度大大增加。隨著(zhù)工程建設模式的改變,過(guò)度追求工程進(jìn)度不僅造成混凝土得不到充分養護,同時(shí)勢必導致混凝土追求高早強。那么,裂縫是如何一步一步的影響和摧毀混凝土結構的耐久性呢?


關(guān)于混凝土裂縫的解讀




清華大學(xué)土木水利學(xué)院廉慧珍教授在曾在2014年混凝土行業(yè)高峰論壇暨第四屆全國混凝土配合比設計與質(zhì)量控制技術(shù)交流會(huì )上,就混凝土早期裂縫控制進(jìn)行了深層次的解讀。她認為,混凝土全壽命是成長(cháng)和劣化的動(dòng)平衡過(guò)程因此開(kāi)裂是必然的,只是早晚的問(wèn)題。



摧毀混凝土的耐久性的因素

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    混凝土開(kāi)裂是土木建設工程的通病。當前,現代混凝土由于高效減水劑發(fā)展和廣泛使用而帶來(lái)根本性變化,但同時(shí)也增加了現代混凝土開(kāi)裂風(fēng)險,設計、施工、監理等環(huán)節對現代混凝土的認識不夠,泵送混凝土施工工藝的發(fā)展也使得混凝土裂縫控制的技術(shù)難度大大增加。隨著(zhù)工程建設模式的改變,過(guò)度追求工程進(jìn)度不僅造成混凝土得不到充分養護,同時(shí)勢必導致混凝土追求高早強。那么,裂縫是如何一步一步的影響和摧毀混凝土結構的耐久性呢?


關(guān)于混凝土裂縫的解讀




清華大學(xué)土木水利學(xué)院廉慧珍教授在曾在2014年混凝土行業(yè)高峰論壇暨第四屆全國混凝土配合比設計與質(zhì)量控制技術(shù)交流會(huì )上,就混凝土早期裂縫控制進(jìn)行了深層次的解讀。她認為,混凝土全壽命是成長(cháng)和劣化的動(dòng)平衡過(guò)程因此開(kāi)裂是必然的,只是早晚的問(wèn)題。




01裂縫分類(lèi)




對于混凝土裂縫的分類(lèi),廉慧珍別具匠心的做了歸納與總結,即承載裂縫和非承載裂縫、技術(shù)性裂縫和非技術(shù)性裂縫、可見(jiàn)裂縫和不可見(jiàn)裂縫、有害裂縫和無(wú)害裂縫、早期裂縫(施工期間)和后期裂縫。


02裂縫不可避免




同時(shí),在2014年混凝土工程技術(shù)專(zhuān)家委員會(huì )科技論壇上,重慶大學(xué)的錢(qián)覺(jué)時(shí)教授也對混凝土裂縫做了詳細的講解。他認為,裂縫既是一種施工質(zhì)量不良的表象,實(shí)質(zhì)上是加速混凝土耐久性劣化的最為不利的因素?;炷恋牧芽p是不可避免的,但程度是可控的。他總結,混凝土耐久性不良大部分情況下都是受周?chē)h(huán)境影響或與周?chē)h(huán)境介質(zhì)發(fā)生反應,伴隨有脹裂、剝落和潰散或其他性能失效等現象。


03脆性本質(zhì)




北京建筑大學(xué)宋少民教授則認為,水泥混凝土易于開(kāi)裂在于其脆性材料的本質(zhì),粒子與粒子之間僅存在弱物理鍵的相互作用,抗拉強度比抗壓強度要小一個(gè)數量級。


04材料因素




而沈陽(yáng)建筑大學(xué)教授張巨松從材料方面的因素也對混凝土開(kāi)裂進(jìn)行了解讀,他認為,近年來(lái)我國混凝土開(kāi)裂主要是有由于水泥發(fā)生了變化、泵送混凝土(外加劑、漿骨比)、混凝土強度等級增加以及大體積混凝土用量增加的原因。




主宰混凝土性命攸關(guān)的早期裂縫




01裂縫是一切侵蝕性介質(zhì)侵入的通道



廉慧珍教授認為,按整體論的觀(guān)點(diǎn),裂縫是一切侵蝕性介質(zhì)侵入的通道,已有裂縫的擴展比新產(chǎn)生裂縫容易;已有裂縫的開(kāi)展比新生成裂縫容易,所以早期開(kāi)裂后期必然開(kāi)裂,早期不裂的后期未必不裂,但是盡量減少早期形成的收縮應力則是必要的??刂圃缙诹芽p可減少后期裂縫的寬度和數量。


02現代混凝土開(kāi)裂的原因更為復雜




錢(qián)覺(jué)時(shí)認為,早期因收縮開(kāi)裂是混凝土結構開(kāi)裂的主要誘因,過(guò)大內外溫差引起的溫度應力足以導致混凝土開(kāi)裂。開(kāi)裂應力還與混凝土彈性模量,是否開(kāi)裂與開(kāi)裂應力大小、混凝土抗拉強度有關(guān)。


現代混凝土的水膠比變低,泌水速率減小,混凝土表層更容易變干;初裂時(shí)間顯著(zhù)提前,養護需要提前,養護方法需要改進(jìn)。而傳統的養護方法已不能滿(mǎn)足現代混凝土的發(fā)張要求。


03***未必耐久,低強未必不耐久




宋少民強調,目前我國住建部有強烈的意愿迅速推進(jìn)***混凝土的應用。希望大幅度提高其在混凝土中的比例,這里面潛在很大的危機,即是傳統思維和功利思想。有人批評當今***混凝土工程時(shí)說(shuō)過(guò)一句值得深思的話(huà):用沒(méi)有必要的***換來(lái)了更多的開(kāi)裂。



那么,為什么保證混凝土結構抗裂比追求強度更重要?宋少民建議,混凝土結構安全重視強度,目前結構混凝土設計強度越來(lái)越高。但是應該意識到***未必就耐久,人們可能認為***混凝土密實(shí),密實(shí)的混凝土耐久,這里需要一個(gè)前提就是不開(kāi)裂。


找準對策防裂縫于未然




那么,產(chǎn)生早期裂縫的根本原因是什么?廉慧珍教授總結:


混凝土的收縮變形在約束下產(chǎn)生的拉應力達到混凝土同期抗拉強度的約65%;變形產(chǎn)生的應力和混凝土同期的彈性模量與松弛能力有關(guān);強度提高,彈性模量提高,松弛能力減??;較高溫度下成長(cháng)的抗拉強度與抗壓強度的比值比較低溫度下的低。


由此,我們需要一系列的措施來(lái)控制早期裂縫的形成:


01技術(shù)路線(xiàn):控制開(kāi)裂因素




廉慧珍教授認為,首先要控制溫度和濕度;其次,要減少約束;第三,降低混凝土開(kāi)裂敏感性,盡量降低強度,減小用水量,使用開(kāi)裂敏感性的水泥,優(yōu)化骨料,使用抗裂性好的礦物摻和料;第四,成型工藝的施工是***的和關(guān)鍵性的環(huán)節。


02技術(shù)路線(xiàn):重視早期養護




錢(qián)覺(jué)時(shí)教授認為,混凝土早期裂縫控制的關(guān)鍵點(diǎn)是要重視早期養護,在實(shí)際施工中可用技術(shù)和材料較多,比如養護劑、覆蓋養護、單分子膜養護劑等。其中他提到了減縮劑外涂養護技術(shù)、內養護技術(shù)以及內養護與膨脹劑的復合等。


03技術(shù)路線(xiàn):配合比做到“三低”




宋少民教授提出,為了獲得很好的抗裂性,混凝土配合比設計也必須進(jìn)行一次重大的改變。即在保證和易性前提下遵循低水泥用量、低水膠比、低單位體積用水量的“三低”的混凝土配合比技術(shù)路線(xiàn)。同時(shí),要進(jìn)行理念的變化,所謂混凝土耐久性可以用控制水膠比的辦法來(lái)控制是錯誤的。他認為,相比水膠比來(lái)說(shuō),用水量對控制開(kāi)裂更為重要。


早期裂縫的控制各方有責




混凝土耐久性的提升是系統工程:設計、原材料的選用、混凝土的生產(chǎn)、混凝土結構施工、混凝土的養護,哪一環(huán)節出現問(wèn)題,都將給其他環(huán)節的控制增加非常大的難度。任一工程的混凝土耐久性,包括混凝土早期裂縫控制,不可能照搬其他工程,可參考其他工程的經(jīng)驗,就像任一新建構筑物都需要進(jìn)行設計一樣。


廉慧珍教授認為,建設主管方應該對工期、強度要有符合混凝土工程規律的合理要求;設計方則應該除結構設計外,做好構造設計盡量減小約束和應力集中,合理配筋;施工方要注意混凝土拌和物試配和制備、混凝土成型工藝操作以及合理驗收拌和物等環(huán)節;質(zhì)量檢測和監督方面要負起檢測、監督的責任。


對于管理的建議,廉慧珍希望業(yè)內人士首先要加強合同意識,拒絕霸王條款;其次是加強檔案管理的工作;第三,社會(huì )的轉型升級需要各行各業(yè)的努力,從業(yè)人員素質(zhì)的提高,基于全民素質(zhì)的提高,人人要從自己做起,把工程當作自家的事來(lái)做


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