摘要叙述了柴河水库混凝土工程的破坏表现形式,从建筑材料、设计、施工三方面分析了破坏原因,进而就混凝土冻融破坏的预防和治理提出了具体防治措施,以期为保证柴河水库混凝土建筑物的质量提供参考。
关键词极端气候;混凝土工程;破坏原因;防治措施;柴河水库;2009年
2009—2010年冬春季节,地处辽北的柴河地区遭遇了近50年来持续时间最长、气温最低、雨雪最频繁、冻融交替次数最多的极端天气。恶劣气候给柴河水库的生产和管理造成了巨大影响,部分混凝土建筑物遭受了前所未有的破坏。
1柴河水库混凝土建筑物破坏的表现形式
混凝土地面工程表面破损严重,出现剥蚀、掉渣、坑洼麻面,并伴随裂缝、开裂和碎裂;屋面工程混凝土硬覆盖严重碎裂、大面积剥蚀、表面松散、砂化,进而出现防水层开裂、褶皱,裂缝贯通、裂隙发育,导致屋顶漏水,室内装修毁坏,设备受损;砌体结构库区办公楼、酒店在春、夏、秋季使用,冬季楼体闲置。该建筑为仿古建筑,经多年使用运行良好。2010年春后,女儿墙多处开裂,墙体出现多处贯穿性裂缝,雨水、雪水经缝隙渗入,流入各个楼层,导致多房间漏水、墙体霉变,琉璃瓦崩裂、破损严重;混凝土渠道小型渠道钢筋混凝土出现裂缝、破损或整体倾覆、移位。
2破坏原因
2.1建筑材料原因
2.1.1水泥选用不当。柴河水库库区民用工程多采用当地生产的矿渣硅酸盐水泥。矿渣硅酸盐水泥具有抗腐蚀性高、水化热低、早期强度低、后期发展快、易干缩裂缝、抗冻性差等特点。用这种水泥浇筑的混凝土易透水,冬春季节雨雪渗入后,经反复冻融,使混凝土结构遭受破坏。
2.1.2砂石含土量大。混凝土由石子、砂、水泥、水按一定比例混合形成,配置混凝土用的砂中含有较多泥土时,泥粘附在砂或骨料的表面,妨碍水泥与骨料的粘结,降低混凝土的强度,增加混凝土产生干缩的几率,降低混凝土抗冻、抗渗指标。砂及骨料中含有泥块时,在拌和混凝土过程中泥块不宜被搅拌散开,对混凝土的力学指标和耐久性指标将产生严重的影响。
2.1.3配合比不合理。大型工程,混凝土浇筑前必须进行配合比试验,科学合理的配合比是确保混凝土强度的必要前提。但小型民用工程,通常根据经验配比,不经过专门的试验。作业人员为了施工方便,喜欢多用小骨料、砂子、少用粗骨料,这样的混凝土施工操作方便,混凝土和易性、稠度好,容易振捣,但后期强度低。有些作业人员喜欢流动性强的混凝土,在浇筑混凝土时随意加水,致使水灰比过大,水灰比越大,干缩变形越大[1]。
2.2设计原因
2.2.1排水不畅。地面工程或屋面防水工程,纵横向坡比小,没有考虑冬春季节雨雪后温度骤降,水体流动缓慢,或冻融期间,树叶等随风飘落物阻水、滞水等原因,使水不能及时排走,并经反复冻融,导致混凝土结构遭受冻融、硫酸盐等腐蚀破坏。
2.2.2混凝土厚度。混凝土设计厚度过薄,整体性不好,抵御冻涨破坏能力不足。
2.2.3混凝土地面垫层。软基上必须设计足够的垫层,特别是广场等承载力大的混凝土地面,必须设计足够厚度的砂石垫层,否则,重型车辆作用下混凝土地面很容易产生裂缝,并在反复冻融下破坏。
2.3施工原因
2.3.1未按规范要求施工。混凝土施工有严格的规范要求和技术标准,按国标和规范要求施工是确保施工质量的前提。但有些作业人员为省工省力,不严格按施工程序施工,存有侥幸心理和不负责任的态度,图一时的轻快,使施工留下质量和安全隐患,给管理工作带来严重后果。
2.3.2未达到设计要求。施工人员应严格按施工图纸和技术要求施工,但由于技术水平、缩减工序等原因,混凝土表面平整度差,达不到设计坡比,或局部低洼不平,排水不畅、表面压光不够等。
2.3.3振捣不规范。混凝土振捣工作是混凝土建筑物密实度控制的关键程序,由于振捣时需要接电等工序,有些作业人员,为简化程序,采取用锹拍击等方法,但压实效果无法与机械振捣相比。也有些是使用了机械振捣,但没有全方位振捣,存在振捣不充分、漏振等问题。
2.3.4养护不力。当混凝土在水中硬化时,会引起微小膨胀,当在干燥空气中硬化时,会引起干缩。干缩变形对混凝土的危害较大,它可能使混凝土表面开裂,严重降低混凝土的耐久性。养护是确保混凝土强度的关键程序。由于混凝土固结时产生大量的水化热,需要大量的水分,必须有充足的水分供应。因此,混凝土浇筑后必须及时养护,并持续养生,直至达到规范要求的养生标准。混凝土在养护时,如果湿度不够,不能满足水泥水化热的需要,将影响混凝土的强度增长,易引起混凝土干缩裂缝,使混凝土表面疏松,抗冻性和耐久性变差。因此,混凝土浇筑后,必须保持经常性的湿润。
2.3.5冬季、雨季施工。混凝土硬化过程中,温度的增长与养护温度和湿度有很大关系,保持一定湿度,养护温度越高,混凝土的强度增长越快,反之则越慢。当温度低于0 ℃时,混凝土强度便停止增长,且可能因冰冻使混凝土强度降低或破坏。雨季施工,遇到降雨,刚浇筑后的混凝土表面被雨水冲击,使水泥流失,出现不同程度的蜂窝、麻面,如果处理不好,虽然外形上已经平整光滑,但整体强度达不到要求,后加上去的水泥易剥蚀,经一段时间的运行后,回到原来的蜂窝、麻面状态,在反复冻融、侵蚀作用下遭到破坏。
3防治措施
3.1混凝土冻融破坏的预防
3.1.1正确选用水泥品种及水泥用量。由于水泥是混凝土冻融、腐蚀破坏的重要原因之一,正确选用水泥品种对混凝土抗冻、耐腐蚀性能影响很大。普通硅酸盐水泥的抗冻性好于矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥。尽量选用普通硅酸盐水泥,保证必要的水泥用量,尽可能减少水灰比。
3.1.2使用引气剂。普通水泥的抗冻性都不是很好,如果在混凝土中加入大量高张力而稳定的微小气泡,可提高混凝土的抗冻、抗渗性能。
3.1.3混凝土配合比设计与试验。施工前进行混凝土配合比设计与试验,采用科学合理的配合比。
3.1.4砂石材料的选取。选用含土量少的优质砂石料,当发现砂石料中含土量高时,要进行清洗,并在拌制混凝土时,扣出相应水量。
3.1.5严格按施工规范作业。混凝土的抗冻性主要取决于混凝土的密实度、孔隙形状、分布情况,因此提高混凝土的密实度,加入引气剂等混凝土外加剂,可改善混凝土的内部结构和分布状态,是提高混凝土耐久性的重要措施。加强施工管理,施工中做好平仓、振捣,尽可能使混凝土达到最大的密实度。振捣时间长短以混凝土不显著下沉、不出气泡并开始泛浆为准。为排除混凝土中的多余水分,可采用二次振捣、二次抹面、压实压光等措施,以提高表层混凝土的密实性,保证混凝土均匀、密实。混凝土浇筑12~18 h后即可开始养护。在夏季高温时可采用饱和水的草袋遮盖,避免太阳光照射。每块混凝土一般养护时间不得少于14 d[2]。
3.1.6合理安排施工时间。尽量避免冬季施工,如果一定要在冬季施工,应按冬季施工技术要求进行施工、养护。要在混凝土中加入必要的早强、速凝等添加材料,并采用蒸汽等养护措施,确保混凝土的强度。尽量避免雨天浇筑混凝土,如果浇筑期间突然降雨,应立即停工,并对已浇筑的混凝土进行遮雨防护。
3.2混凝土破坏的治理
3.2.1混凝土更新。混凝土受损面较严重时,将已劣化的混凝土全部清除,然后清洗干净,在表面潮湿状态下支摸浇筑混凝土。为增加新老混凝土间的粘结力,在界面上涂刷处理剂。新浇筑的混凝土应带模养护24 h。拆模后洒水养护以防产生干缩裂缝。
3.2.2涂抹砂浆法。在修复已破损的混凝土结构表面时,先将破损面清除,并用水冲洗干净。然后采用环氧砂浆或玻璃纤维砂浆涂抹或喷涂,每层喷涂均匀后待其硬化后再喷涂下1层。为提高混凝土的耐腐蚀性、不透水性、抗冻性,在修补后的混凝土表面再涂抹1层树脂或聚合物水泥。
3.2.3表面密封法。对于修补宽度小于0.2 mm的细小裂缝,先用钢丝刷将混凝土面打毛,用水清洗干净,然后用环氧树脂、丙烯酸橡胶、聚酯树脂等封闭材料将裂缝处涂刷腻平[3-4]。
4参考文献
[1] 赵晓光.如何提高沥青混凝土的拌和质量[j].交通世界,2010(9):72-73.
[2] 张晓静.腐蚀对混凝土结构的影响及防治[j].黑龙江水专学报,2004(4):105-106.
[3] 闫志霞.混凝土收缩影响因素分析[j].交通世界,2010(9):146-147.
[4] 陈永红,张文瑞.温度应力对钢筋混凝土结构影响及构造措施[j].林业科技情报,2006,36(2):29,31.
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