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    預應力混凝土耐久性能相關因素及其改進研究

    來源:原創論文網 添加時間:2020-04-13

      摘    要: 我國幅員遼闊,各個地區的氣候環境都有所不同,直接影響著混凝土結構的耐久性。為了有效地改善這一現狀,相關部門需要分析其中的影響因素。論文闡述預應力混凝土橋梁耐久性的相關內容,分析預應力混凝土耐久性的影響因素,并提出相應的優化措施,以供參考。

      關鍵詞: 預應力混凝土; 耐久性; 影響因素; 優化措施;

      Abstract: China has a vast territory, and the climate environment in each region is different, which directly affects the durability of concrete structures. In order to effectively improve this situation, the relevant departments need to analyze the influencing factors. This paper expounds the related contents of prestressed concrete bridge durability, analyzes the influencing factors of prestressed concrete durability, and puts forward the corresponding optimization measures, for reference.

      Keyword: prestressed concrete; durability; influencing factors; optimization measures;

      1 、引言

      預應力混凝土結構具有很大的優越性,現已在土木、建筑、水利和交通領域得到了廣泛應用。但是,預應力混凝土結構在長期的侵蝕環境中,結構功能會不斷衰退,甚至被破壞,影響著預應力混凝土結構的使用年限[1]。在混凝土結構設計過程中,相關部門需要分析強度、剛度和抗震性能等設計指標,并注重混凝土結構的使用年限,提高預應力混凝土的耐久性,為建筑工程項目建設的有效實施提供支持。

      2 、預應力混凝土橋梁耐久性的相關內容

      預應力混凝土橋梁耐久性指的是預應力混凝土橋梁在預應力狀態下,有效地抵抗外界環境的影響,并在內部物理、化學的作用下,確保預應力混凝土結構外觀滿足相關規范要求,確保預應力混凝土使用性能不變。與其他普通混凝土橋梁結構相比,預應力混凝土橋梁具有預加應力作用,能夠有效地減少橋梁自身混凝土裂縫問題的出現,并有效地抵抗外界環境為預應力橋梁帶來的侵蝕。但是,在預應力混凝土橋梁材料老化、重載和超載情況下,高強度預應力鋼筋性能會有所下降,甚至出現突發脆性破壞,這就需要相關部門加強預應力混凝土耐久性研究力度,深入分析預應力混凝土耐久性的影響因素,延長預應力混凝土結構的使用年限。

      3、 預應力混凝土耐久性的影響因素

      3.1 、混凝土碳化

      混凝土碳化指的是空氣中的二氧化碳滲入混凝土孔隙、毛細孔中,并溶于孔內液體中,在水泥水化作用產物氫氧化鈣、硅酸鈣等物質的作用下,生成碳酸鈣物質。碳化自身不會危害混凝土,會提高混凝土的密實度和強度,但會受混凝土堿性下降的影響,在高堿環境中破壞鋼筋保護的致密氧化膜,這樣影響混凝土對鋼筋的保護,進而破壞鋼筋。另外,碳化混凝土會加劇收縮變形,出現裂縫問題,影響黏結力,嚴重的還會剝落鋼筋保護層。
     

    預應力混凝土耐久性能相關因素及其改進研究
     

      3.2、 氯離子的侵蝕

      氯離子侵蝕指的是氯離子在外界環境的影響下侵入已硬化的混凝土。氯離子的特點是半徑小、穿透力強,極易吸附在鋼筋陽極區鈍化膜中[2]。氯離子達到鋼筋表面的不均勻性,會造成腐蝕問題,嚴重影響預應力混凝土結構。

      3.3 、堿集料反應

      為了提高混凝土結構的耐久性,相關部門需要注重堿集料反應的影響,一般混凝土堿和活性骨料會發生反應,生產堿硅膠、黏土質集料等物質,這些物質會吸收微孔水分,出現體積膨脹問題,在周圍水泥漿硬化作用下會產生膨脹壓力。在膨脹壓力達到水泥漿抗拉強度的情況下,會出現混凝土開裂問題,這種反應的危害很大,為了有效地改善這一情況,技術人員需要提高混凝土結構的耐久性,及時消除穩定性低的成分。

      3.4 、氯化侵蝕破壞

      通常情況下,氯化侵蝕破壞在外部含有大量氯離子的環境中,以及使用含氯原子的混凝土外加劑,氯離子進入混凝土內部的方式主要是侵入、擴散,逐步進入材料內部對鋼筋造成腐蝕,進而破壞預應力混凝土結構。氯化侵蝕破壞主要由3個層次,分別是:(1)破壞鋼筋表面形成的保護膜,即鈍化膜;(2)形成腐蝕電池環境,提高鋼筋腐蝕速度,出現鋼筋銹蝕問題;(3)去極化作用會銹蝕鋼筋。

      4 、預應力混凝土耐久性的優化措施

      4.1、 確保混凝土保護層厚度

      混凝土碳化是造成鋼筋銹蝕的主要原因,在保護層混凝土碳化,鋼筋表層鈍化膜會被破壞,這樣就會銹蝕鋼筋。為了有效地解決這一問題,技術人員需要加大鋼筋混凝土保護層厚度,并對其進行嚴格控制,不斷提高預應力混凝土結構的耐久性。

      4.2 、合理地選擇水泥品種和粗細骨料

      在選擇水泥品種的過程中,相關人員需要做好分析和評估工作,如堿含量高的水泥會減緩碳化,礦渣水泥、火山灰水泥的抗化學侵蝕能力很強,但抗凍性、抗碳化能力相對較差,這就需要選擇低堿度、低水化熱、低需水量、強度高及與外加劑適應性能好的水泥。另外,骨料需要顆粒清潔、雜質少,并保證骨料級配的合理性,降低空隙率,在滿足施工性能和密實性的基礎上,減少水泥用量,必要條件下選擇連續級配的粗骨料,在采用單粒級的過程中,需要適當增加砂率。

      4.3 、合理設計配合比

      在配合比設計過程中,技術人員需要遵循最小水泥用量、最大水灰比的原則,合理地控制混凝土水灰比,避免混凝土拌合物硬化后因水溢出形成孔隙,減少凍融作用對預應力混凝土結構表面的美觀性造成破壞。其中,最小水泥用量主要是確保混凝土的密實性,必須要具備足夠水泥漿填充集料空隙,將骨料進行黏結,形成一個整體,但過大水泥用量會導致構件產生收縮和徐變,進而出現裂縫問題。另外,在設計配合比的過程中,相關人員需要合理地選擇水泥標號,在滿足強度要求的基礎上,從耐久性和經濟性角度優化選擇水泥標號。并且,摻入優質的摻合料也會提高混凝土的耐久性,如磨細的礦渣、粉煤灰和硅灰等,這些都可以減少混凝土空隙,提高混凝土的密實度。

      4.4 、添加礦物外加劑

      在施工現場,混凝土配合比中添加一定比例的礦物質外加劑,會導致膠凝結構出現變化,如硅灰、磨細礦渣都是常用的礦物質外加劑,在與水泥物質水化后,混凝土膠凝結構會發生變化,增強了水泥硬度,添加礦物質外加劑的水泥會使混凝土毛細空隙被填充,進而提高混凝土結構的強度和承載力,使得鋼筋和混凝土縫隙有所減少,進而提高鋼筋吸附保護能力[3]。因此,在實際施工中,技術人員需要根據施工環境、建筑特點,合理地添加礦物外加劑,提高預應力混凝土結構的耐久性。

      4.5 、做好振搗和養護工作

      在澆筑混凝土的過程中,相關技術人員需要充分振搗密實,并對混凝土表面進行抹光壓平處理,提高混凝土密實性。鋼筋在預應力混凝土結構中使用比較多,預應力筋、非預應力筋、箍筋排列比較密切,不易振搗密實,在必要情況下可以采用自密實混凝土,提高澆筑質量。另外,施工企業需要做好混凝土養護工作,尤其是早期養護,降低混凝土收縮率、孔隙率,確保混凝土的養護期。

      5 、結語

      綜上所述,為了提高預應力混凝土結構的耐久性,相關人員需要根據所處環境預留足夠的保護層厚度,嚴格控制最大水灰比、最小水泥用量,認真選擇材料和外加劑,避免影響結構的耐久性。除此之外,相關部門需要適當延長預應力混凝土結構的養護期,確保水泥充分水化,并做好預應力筋防腐工作,進一步提高工程項目建設的整體質量。

      參考文獻

      [1]汪榮津.預應力混凝土結構質量問題的系統分析[J].建筑技術開發,2017,44(9):44-45.
      [2]董圓夢.基于耐久性的預應力混凝土結構研究[J].企業技術開發,2016,35(15):145-146.
      [3]李宗偉,李曉明.預應力混凝土橋梁耐久性的影響因素及改善措施[J].安徽建筑,2012,19(2):147-148.

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