在如此严峻恶劣的自然环境下进行铁路工程建设,作为最大宗的建筑材料—混凝土材料将面临着严峻的挑战,这就提出了青藏铁路砼耐久性的要求。
一、混凝土遭破坏的机理及抑制措施
1、混凝土强度随时间衰减
正常情况下混凝土强度随时间的延长而增长,且这种增长可持续十几年。但在下列因素下,混凝土强度将随时间延长而衰减。
干燥、脱水情况下混凝土强度降低、衰减。
掺速凝剂的混凝土,水泥水化会使原受力结构破坏。
掺有过多膨胀剂的混凝土,造成原内部结构破坏,强度衰减。
掺过多减水剂的混凝土,掺量超过常量的3倍时,凝结时间就会大大延长,甚至不能凝结,早期强度极低,造成工程事故。
特大水泥用量(550Kg/m3以上)混凝土,也可造成强度随时间而衰减。
碱-骨料反应,也会使混凝土内部结构破坏,强度衰减。
腐蚀介质存在,强度衰减。
2、混凝土遭受冻害
由于水结冰体积膨胀9.07%,如果混凝土内部孔隙中水的体积超过临界值(91.7%)时,则水结冰就会对孔壁产生很大的压力,使混凝土出现微裂缝,发生破坏。而混凝土中孔隙水的存在是由于内部有连通的毛细孔,连通毛细孔的形成是因混凝土泌水,拌和用水量过大所致。
3、抑制措施:
掺入高活性混合材料(如硅灰、粉煤灰),吸收水泥中的碱成份;控制粗骨料中活性物质含量;潮湿环境比干燥环境更易发生碱-骨料反应。
混凝土抗渗是指抵抗压力水渗透的能力。水渗入混凝土内部才能发生破坏,才会碱-骨料反应,才能发生腐蚀,因此提高混凝土抗渗能力就能提高混凝土耐久性。对于混凝土圬工的施工缝、结构缝,更要加强防渗水的措施。
二、混凝土耐久性技术条件
1、混凝土的抗冻融循环次数不小于300次。在青藏线特殊的环境条件下,要使混凝土结构的使用寿命达到普通地区混凝土的水平,其抗冻融循环次数至少应达到300次以上。
2、混凝土的抗渗等级应不小于P12。青藏沿线河流中不同程度地存在SO42-、Mg2+、Cl-侵蚀,因此混凝土必须具备较强的抗渗能力。
3、护筋性:混凝土砂浆中的钢筋不得锈蚀。
4、抗氯离子渗透值不得大于1000库仑。当混凝土的氯离子渗透值小于1000库仑时,其抗氯离子渗透性较好。混凝土中的钢筋不至于锈蚀。
5、抗裂性:混凝土的表面非受力裂缝平均宽度不得大于0.20mm。
6、耐腐蚀性
当环境水或岩土中存在有害离子侵蚀时,混凝土受有害离子侵蚀的浓度允许值应符合规范规定。
7、抗碱-骨料反应性能
青藏沿线河流中的砂石具有较强的碱活性。为使混凝土不致发生碱-骨料反应膨胀破坏,混凝土骨料的砂浆膨胀率不得大于0.1%,混凝土的总碱含量应满足现行规范的规定。
三、耐久混凝土目标管理措施
1、原材料
(1)水泥 水泥应采用普通硅酸盐水泥。其性能应符合现行规范的规定。不得使用高铝水泥或复合硅酸盐水泥。
(2)细骨料 宜选用含泥量小,坚固性优良、有害物含量少、非碱活性,级配良好的中粗河砂。不宜选用机制砂。
(3)粗骨料 粗骨料应选用含泥量小,针片状颗粒含量少、压碎指数值小、坚固性优良、非碱活性、连续级配,坚固耐久的碎石、卵石或两者的混合物。
(4)水 混凝土搅拌和养护用水宜选用饮用水,满足现行规范的规定,PH值在5~9。
(5)外加剂 外加宜选用具有早强、减水、防冻、引气、能细化孔结构等功能的复合型产品。
(6)掺和料 在混凝土中掺加粉煤灰或硅灰时,其掺量应通过试验确定,一般为15%。