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标题	新建吉布提铁路混凝土耐久性问题分析与思考
范文	杨磊 [摘要]混凝土耐久性的提高，不仅可以提高工程寿命，体现更大的建筑价值，而且有利于社会经济的可持续发展。本文从影响混凝土耐久性的环境因素出发，分析影响耐久性的原因，给出了提高混凝土耐久性的技术措施。 [关键词]混凝土；耐久性；分析 文章编号：2095-4085（2015）09-0012-02 在海外市场当中，中国企业应争创品牌，品牌是需要时间来检验的，混凝土耐久性就是建筑单位争创品牌的重要措施。 1 耐久性的意义 在吉布提当地，混凝土工程一般在20年后就会出现影响使用功能的腐蚀现象，对混凝土腐蚀的修复费用之大甚至超过重建，工程本身的使用价值大打折扣。我国目前的基础建设规模逐年扩大，海外市场遍布全球，施工的混凝土工程的结构寿命对不远的将来，对中国基建行业是否能发扬光大影响深远。换言之，混凝土耐久性对后世影响深远。 2 吉布提铁路工程环境类别划分 吉布提铁路全线采用中国二级铁路标准进行设计，但是混凝土耐久性设计采用的是最新颁布的《铁路混凝土耐久性设计规范》（TB10005-2010）的规范要求，提高了混凝土的使用性能。 吉布提铁路的混凝土施工，根据沿线的勘测及水质化验资料显示，环境类别划分如表1。 根据吉布提铁路项目部的检测数据和设计单位的调查结果可发现，吉布提铁路的混凝土工程受到多重环境因素的制约。为了达到耐久性的要求，必须克服各类不利环境因素的作用。 3 影响混凝土耐久性的不利因素 3.1 碳化锈蚀 水泥成分中以硅酸三钙和硅酸二钙含量较多，约占总重的75%，当水泥遇水凝结之后，生成的水化硅酸钙凝胶约占总重的50%，生成氢氧化钙约占25%。其中氢氧化钙属于一种活跃的化合物，极易与多种化合物反应，如接近混凝土表层的氢氧化钙，与大气中二氧化碳和水的反应，逐渐生成碳酸钙，使混凝土碳化，碱性降低，加快钢筋的锈蚀。 3.2 氯盐锈蚀 钢筋混凝土中钢筋的锈蚀有两个诱因，一个是氯离子的侵蚀造成的，一个是混凝土表层碳化造成的，其中氯离子的存在是造成混凝土内钢筋锈蚀的主要原因。吉布提属于炎热的海滨国家，地下水氯离子严重超标，炎热的气候加快了氯离子的扩散速度，加剧了钢筋的锈蚀，这种现象在吉布提市区时常能看到，有的建筑物的梁柱已经看到有锈蚀斑斑的钢筋涨破了混凝土的保护层而露在外面。 由于氯盐锈蚀能导致钢筋体积的膨胀，膨胀部分的体积大于原来体积，这将导致混凝土覆盖层发生胀裂并产生裂缝，而这些裂缝使得侵蚀成分更容易达到钢筋表面，造成钢筋混凝土结构承载能力和使用功能的快速下降。 3.3 硫酸盐侵蚀 无论在化学侵蚀还是盐类结晶破坏中，都是因为硫酸盐的存在，在化学侵蚀为主的环境条件下，混凝土所遭受的侵蚀物质有硫酸盐、碳酸盐、酸等。其中以地下水中硫酸盐和酸性物质对混凝土的侵蚀为例，酸对混凝土的腐蚀过程中，中和了水泥水化产物中的氢氧化钙，导致混凝土的碱度降低，引起混凝土稳定性降低，强度减弱。 盐类结晶破坏原理为：在干湿循环区，当混凝土结构处于有水位置时，硫酸盐为溶液状态，当混凝土暴露在干燥空气中时，由于水分的蒸发，在混凝土内部孔隙中硫酸盐和水形成结晶体，结晶通常伴随着体积的膨胀，体积的膨胀会产生结晶压力，造成混凝土产生裂缝，破坏混凝土实体。在混凝土中掺人少量引气剂，混凝土硬化后会有微小气泡，这样可以提高混凝土的工作性能，能够抵消一部分硫酸盐结晶造成的体积膨胀压力。 3.4 碱集料反应 水泥和外加剂中的碱成分，与骨料中的SiO：和硅酸盐、碳酸盐，会发生化学反应，这种反应被称为碱集料反应。碱集料反应不能根除，只能通过控制碱含量来减小该种反应。避免碱一集料反应的方法有：做好事前预防，检测原材内的碱含量，限制混凝土的总碱含量。同时可考虑掺用矿物掺合料减少水泥用量，达到减少碱含量的目的。 4 提高混凝土耐久性的技术要求 4.1 原材料 原材料是质量控制的源头，对原材料质量的控制是混凝土实体控制最基本工作。有耐久性要求的混凝土必须严格控制材料质量。下面是混凝土几种成分的介绍。 （1）水泥的品种很多，不同的工程需要根据混凝土的环境要求，进行水泥品种的选择，然后对水泥的技术性能进行检测。混凝土对水泥中含的游离氧化钙、碱含量有严格要求，其中当骨料具有碱一硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过0.6%，且混凝土标高超过C40时，水泥碱含量也不应超过0.6%，这样可以有效的控制碱一硅酸的反应，也可以减少混凝土中活跃的氢氧化钙化合物。 （2）粗、细骨料在运至场内后，除了做颗粒级配、含泥量、吸水率等项目检测外，应严格检测硫酸盐含量、氯离子含量、碱活性。其中硫酸盐和硫化物含量不得超过0.5%，氯离子含量不得超过0.02%，这个指标是非常严格的。对于处于硫酸侵蚀环境中的混凝土，必须对骨料中颗粒状的硫酸盐或硫化物进行专门的检验。 （3）拌合用水可采用饮用水，不得采用海水，但是在吉布提国家，新建吉布提铁路贯穿整个国家，施工地点多处在野外，没有自来饮用水，只能选择自己打井的方式来取水，但是水质堪忧。例如Nagad客运站周围的地下水，水质中氯离子超标严重，远超过1000 mg/L的技术指标，最后只能远运吉布提市区内的自来水，来满足施工用水的需求。 （4）矿物掺合料常见的种类有粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰等，在混凝土中加入掺合料的目的，是为了改善混凝土中胶凝物质的成分。矿物掺合料如粉煤灰和磨细矿渣粉中含有游离的氧化钙，应该严格控制氧化钙的含量，防止混凝土胶凝材料中氢氧化钙的增加。 （5）外加剂的掺入是制备高性能混凝土的关键技术之一，外加剂的性能必须通过混凝土耐久性性能试验方法验证以后方可进行使用。 4.2 配比及强度 配合比设计是确保混凝土耐久性最关键的环节，水胶比和最小胶凝材料用量限值是保证混凝土耐久性所需要的重要技术参数。因为拌合用水，混凝土硬化后，还将剩余一小部分游离水，这部分水将在混凝土终凝之后迅速流失，造成混凝土强度后期缓慢增长时，所需水分不足，进而造成混凝土的开裂，并对耐久性造成不利影响，所以在拌合混凝土中尽量降低水胶比，混凝土终凝之后尽量加大养护用水，防止混凝土的开裂。 进行配合比设计过程时，同类侵蚀环境中，侵蚀等级越高，水胶比越小，最小胶凝材料用量会相对增多。在干燥环境中的按照100年设计年限进行设计的混凝土中最大碱含量为3.5 kg/m3。在各类环境作用等级中，混凝土的强度等级普遍比普通混凝土的强度等级要高，比如设计使用年限为100年的混凝土工程，无论出于何种环境作用等级中，最低混凝土强度为C35。 5 结语 在目前倡导绿色食品、环保建筑、可持续发展的时代，大幅度提高混凝土的耐久性，不但可以延长建筑物或构筑物的寿命，减少维修加固费用，减缓拆旧盖新的周期，而且还是对能源的节约，对环境的保护。
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