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                沿海地区地铁工程混凝土耐久性问题及应对措施

                发表时间:2023-09-11 17:17:45 点击: 85

                沿海地区地下水中含有大量的氯离子、硫酸根离子等,这些离子对混凝土的耐久性构成严重的威胁。本文从地下环境因素、技术因素、管理因素等多方面分析了沿海地区影响混凝土耐久性的因素,并针对这些问题提出应对措施。

                沿海地区经∞济发展速度相对较快,对地铁的需求与①日俱增。地铁工程一般多穿越中心城区,投资巨大、施工工艺复杂,且维修困难。地下混凝土☉工程由于各种原因,往往运行时♀间不长就会出现各种病害问题。例如,上世纪70 年代建成的香港地铁运行仅仅 20 年时间,部分区间隧道便出现了混凝土内排钢筋严重锈蚀的问题。北京地铁运营几年后就出现隧道内部水管腐蚀穿孔。因此近年来人们对地铁工程混凝土结构的耐久性研究极为关注。

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                1、混凝土耐久性主要影响因素

                1.1  地铁环境因素

                沿海地区地下环境复杂,地下水中含有大量的氯离子、硫酸根离子等,这些离子严重影响混凝土的耐久性,同时由于地下水的渗∩漏和有害气体的侵蚀,混凝土本身裂缝的¤产生和发展,造成隧道衬砌混凝土和结构混凝土腐蚀、开裂等多种病害,致使地铁隧道的使用功能衰退,严重的甚至会影响安全运营。

                (1)氯离子侵蚀

                沿海地区地下水中氯离子含量较高,氯离子会使混凝土中的钢筋失去钝化膜,使钢筋产生腐蚀,其锈蚀产①物的体积将比原来的体积大2.5 倍以上,会使ω混凝土开裂、剥落,最终将导致建筑结构破坏、失效。氯离子引起钢筋的腐蚀属于电化学反应,氯离子在反应过程中起化学催化剂的作用,促使钢筋锈蚀的发生,但氯离子本身并不消耗,这也是氯离子腐蚀的特点。

                (2)硫酸ω 盐侵蚀

                硫酸盐侵蚀分为物理侵蚀和化学侵蚀。物理侵蚀主要是结晶腐蚀,化学腐蚀主要是硫酸根离子参与化学反应。混凝土受硫酸盐腐蚀的特征※是表面发白,棱角处出现裂纹甚至有剥落现象,最终,混凝土呈现出一种易碎、松散的结构。

                (3)杂散电流

                杂散电流对混凝土结构的破坏是地铁工程所特有的一种形式。杂散电流主要对钢筋混凝土结构中的钢筋产生电化学腐蚀。特别是当这些构件已经发生腐蚀的情况下,那么杂散电流会加速腐蚀进行,严重影响钢筋混凝土结构的耐久性。

                1.2  设计上的不足

                目前地铁混凝土材料没有专门的关于混凝土耐久性方面的规范,耐久性设计的主要依据是GB 50010—2010《混∑ 凝土结构设计规范》、GB/T 50476—2008《混凝土结构耐久性设计规范》、GB 50157—2013《地铁设计规范》等,规范中对影响混凝土的主要因素都做了相应的规定,但是,由于国家标准规范为了能够满足大部分地区或工程的需要,所以规范规定的范围都比较宽泛,针对某一具体地区或工程而言,具体参数的科学选取要结合当地和工程本身的实际情况①具体分析。而一些设计人员由于专业或经验的限制,很难准确选取。另外,某一具体地区或工程由于有其特殊性,个别重要参数可能不包含在标准规范之中。

                1.3  原材料问题

                混凝土的原材料主要有水泥、水、砂、石、外加剂,为了提高耐久性,往往还要添加粉煤灰和矿渣粉等矿物掺合料。性能容易产生较大波动的原材料主要有河砂和粉煤灰等。由于环保要求,很多河道都限制甚至禁止采砂,这就造成河砂的料源很不稳定,每批河砂性能波动大。粉煤灰是热电厂燃煤燃烧的副产品,其品质受燃煤的质量影响明显,容易产生波动。粉煤灰随着近些年来基建行业的飞速发展,需求量也是迅速增加,一些不良商家经常以次充好,更有甚者用石粉冒充粉煤灰。给工程质量带来隐患。

                1.4  配合比设计问题

                常规的混凝土设计以强度为配合比设计目标,不考虑混凝土耐久性问题。而高性能混凝土以耐久性为设计目标,一般的施工单位和混凝土拌合站不具备相应的人员和专业的设备,只能套用从前的配合比,这样设计出的混凝土很难满足耐久性要求。

                1.5  现场施工问题

                混凝土的现场施工工艺主要涉及模板处理、浇筑、振捣、养护等。各个工艺应根据新拌混凝土不同的工作性能进㊣行调整,但是,现场的混凝土工人多是劳务分包队伍,以农民工为主,未受过专业训练,且人员流动性大,操作人员很难对№工作负责。

                2、主要应对措施

                针对以上问题,应该从设计、施工、管理等方面共同入手,才能有效杜绝问题发生,提高混凝土工程耐久性。

                2.1  设计方面

                如前所述,沿海地区地下环境造成钢筋腐蚀的因素较多,设计单位应转变传统的设计理念,不以混凝土强度作为唯一设计指标,应充分考虑混凝土耐久性问题。与混凝土耐久性相关的指标如混凝土的氯离子渗透系数、体积稳定性、含气量等指标的确定要结合现有的混凝土耐久性规范,同时要根据当地具体的环境特征,确定环境作用等级,还应考虑施工工艺的不同,不同的施工工艺对混凝土的工作性要求也不相同。目前很多科研院校都做了大量关于混凝土耐久性方面的科研工作,特别是沿海地区,建议设计单位多与相关科研院校相结合,把现有的科研成果运用到实际工程中。

                2.2  施工方面

                原材料性能稳定是影响混凝土性能的重要因素。因此,施工单位在保证原材料合格的基础上,同时要控制材料性能的稳定性,不能△产生过大波动。其控△制措施主要有:

                (1)加强料源控制,选择正规的、规模较大的供应厂家,禁止随意更改供应厂家。对于水泥、粉煤灰等胶凝材料和外加剂⊙更换厂家后宜重新进行配合比●设计。

                (2)对于波动较大的河砂和粉煤灰需增加到场抽检频率。河砂应重点检验颗粒级配、细度模数、含泥量等指标。粉煤灰应重点检验细度、烧失量、需水量比等指标。

                (3)使用商品混凝土的单位要与商混站签订供应合同,合同中除要求混凝土的强度外,也要明确所用原材料的指标要求。

                (4)沿海地区的工程要特别注意海砂的使用,坚决杜绝偷用、滥用海砂行为。

                混凝土配合比设计须由具有专业资质的单位进行。配合比设计中要考虑混凝土的环境等级、使用部位、施工工艺、所用原材料的性能等,影响因素复杂。施工中的混凝土配合比不是一成不变的,要根据原材料的性能波动做适当调整,比如适当的增减砂率、及时根据砂石含水率的变化折减单方混凝土用水量等。

                2.3  管理方面

                建设单位在加强管理的同时,应引进第三方检测机构,作为施工过程中的质量控制,同时积极寻求和科研院所合作,将科研院所作为咨询单位引入到工程建设中,充分利用№科研院所技术力量,解决工程中遇到的技术难题,同时又可以将新材料、新技术应用到工程中。

                沿海地区地铁工程环境恶劣,影响因素众多,需要建设单位、监理单位、施工单位╱等多方共同配合,同时建设单位应积极引入混凝土耐久性方面资深的技术咨询单位,为工程顺利开展保驾护航。



                内容来源:砼享智慧

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