在目前條件下,為保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能,筆者提出以下幾點建議供有關部門參考:
(1)混凝土結(jié)構(gòu)設計及施工在選用水泥方面應有明確規(guī)定。據(jù)悉,建設部已把“混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究及耐久性設計”列為國家重點科技攻關項目,并由清華大學、中國建筑科學研究院等單位共同承擔此項任務。參加這一項目的有關人員已拿出“混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設計及施工建議”的初稿供討論,估計不久的將來會有相應的規(guī)范出臺。在制定這類規(guī)范時建議專門增加有關水泥選用的章節(jié),明確規(guī)定:某類工程或某結(jié)構(gòu)部位等“須”、“應”、“宜”選用某種類(或標號)水泥。
(2)要盡快健全、完善我國的水泥準用制度。建議建設部會同國家建材局出臺一些法規(guī),規(guī)定水泥出廠必須附有“準用證”。該證應明確交代哪些水泥“可”、“不可”用于某類工程或某結(jié)構(gòu)部位等。在水泥包裝袋上也應標明:出廠日期、使用期限、存放條件、使用要求、應用范圍及其它注意事項等,以利建設監(jiān)理現(xiàn)場檢查。
(3)科研單位要加快各類水泥對硅耐久性影響的科學研究。法規(guī)出臺,科研先行??蒲胁荒軆H停留在實驗室里,要在各類實際工程中跟蹤調(diào)查(因為每個工程的外部環(huán)境、施工條件及使用條件均有差異),收集資料,為制定(或修訂)有關規(guī)范提供科學依據(jù)。
3 重視堿集料反應的研究并制定相應對策
近年來,我國硅工程中由堿集料反應(AAR)產(chǎn)生的破壞事件逐漸引起人們注意。
堿集料反應嚴重損害混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能。對預應力硅結(jié)構(gòu)來說,一旦出現(xiàn)AAR,將引起硅的開裂,直接危及結(jié)構(gòu)安全(處于露天或室內(nèi)高濕環(huán)境中的預應力混凝土構(gòu)件在設計中是不允許出現(xiàn)裂縫的),必須及時進行加固處理。矽構(gòu)件在使用階段出現(xiàn)問題將付出極高的代價(對混凝土結(jié)構(gòu)進行加固處理的費用往往比原構(gòu)件的造價還高,有時甚至是慘痛的代價。早在50年代,AAR對混凝土工程的不良影響就引起國外工程界的高度重視。特別是1974平以來,每隔2年就召開一次關于堿集料反應的國際學術會議。很多國家相繼出臺了一些標準、規(guī)范(如美國的ASTMC227---C586等)對一些重要工程的矽含堿量嚴加控制。有的國家(如美國)要求所有進口水泥的堿含量(Na-0當量,下同)必須低于0.696,其理由就是AAR破壞具有潛伏性、突發(fā)性,而一旦出現(xiàn)問題又難于補救。與發(fā)達國家相比,我國AAR的研究較晚,對由AAR引起的混凝土破壞重視不夠。這主要是因為一般國內(nèi)制做混凝土所用集料的堿活性較小,加之AAR破壞又不易鑒別,使人們忽視了這一問題。在實際工程中一發(fā)現(xiàn)硅裂縫,技術人員首先從外部環(huán)境(如溫度應力,不均沉降,超載等)或設計、施工上找原因,很少想到AAR(相當多的質(zhì)檢、監(jiān)理人員缺乏有關AAR的知識)。因此,很多由AAR引起的混凝土破壞誤認為其它原因造成的破壞(筆者不否認:硅破壞的原因很復雜,往往是多種因素共同作用)。
我國混凝土工程中的堿集料反應不容樂觀。我國生產(chǎn)的水泥大多為高堿水泥,特別是北方地區(qū)生產(chǎn)的水泥,其堿含量多在0.8%一1.0%以上。但施工單位并不排斥(有時甚至歡迎),因為高堿純硅酸鹽水泥配制的硅快硬、早強,有利于提高施工速度。施工單位有時為搶工期或便于冬季施工,常在配制混凝土時摻人Na2S04早強劑及NaNq防凍劑等,前者摻量可達3%,后者摻量可達5%(均以水泥重量計),此時如果采用的是高堿水泥,則混凝土中的含堿總量將高達15kg/m3一20掩/m3,遠遠超3噸/襯--5kg/m3安全堿含量的限值。在這種狀況下,我國混凝土工程中出現(xiàn)大量AAR破壞是必然的,應引起高度重視,否則將貽害無窮。為此筆者提出以下幾點建議。
(1)加大關于AAR的科研力度,編制(或修訂)相應規(guī)范。科研、設計部門應在實際工程中進行廣泛的調(diào)查研究,針對混凝土中不同的集料和外加劑,不同品質(zhì)的水泥,不同的環(huán)境(溫度、濕度),以及不同的施工條件等做大量實驗,為編制(或修訂)有關規(guī)范提供科學依據(jù)。筆者認為:我國現(xiàn)行(混凝土外加劑)(GB8076一87)中對“基準水泥”的要求偏低(至少堿含量應規(guī)定不得超過0.66),應向目前國際標準靠攏。同時,在修訂《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》(GBJ119一88)時,應明確規(guī)定對水泥(標號、堿含量等)的技術要求。
(2)增加低堿水泥的市場供應,確?;炷凉こ藤|(zhì)量。國家應從產(chǎn)業(yè)政策方面鼓勵低堿水泥的生產(chǎn)。同時,通過“準用證”制度來限制高堿水泥的使用范圍。例如:嚴格規(guī)定水利工程、預應力構(gòu)件以及重要工程的結(jié)構(gòu)關鍵部位等,所用水泥的堿含量不得超過某一限值。
(3)重視關于堿集料反應的知識普及和預防措施的宣傳工作。為使廣大工程技術人員深刻認識堿集料反應對混凝土工程的危害,應加大宣傳教育的力度,出版一些普及AAR知識的教材和預防AAR破壞的技術措施(手冊)等。
4 水泥生產(chǎn)要適應高性能破的發(fā)展趨勢
自90年代初國外提出高性能混凝土(HPC)的概念后,各國對HK:的界定標準有所不同,但有一點是共同的:那就是它的高耐久性和較高的強度指標。毫無疑問,高性能混凝土在工程界是極受歡迎的,它是未來硅技術的發(fā)展方向。高性能混凝土本身不是本文論題,筆者僅就它對水泥的基本要求提出幾點不成熟的個人看法。
(1)HPC所采用的水泥標號一般不應低于#525,并且必須是質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)水泥,使其在較高的可靠度保證下實現(xiàn)高強度。
(2)HPC所用水泥必須保證其高耐久性的要求,因此對水泥熟料中任何不利于混凝土耐久性的化學物質(zhì)(如堿含量等)應該嚴加控制。
(3)HPC所用水泥應保證混凝土有很好的工作性質(zhì)。如高流動性、力學性能穩(wěn)定、低水化熱溫升、體積穩(wěn)定、早強并有一定韌性(滿足抗震要求)等特點。高性能混凝土的問世及推廣應用對我國水泥行業(yè)提出了更高要求。因此,有關部門應及早采取措施,從“可持續(xù)發(fā)展”的角度調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),加快科研步伐,以適應21世紀國家建設事業(yè)發(fā)展的需要。