《混凝土结构耐久性问题及实验探究》12000字（论文）

PAGE9混凝土结构耐久性问题及实验探究内容摘要自从波特兰水泥在1820年才出现，由于混凝土具有实用性强，成本低等优点，是土木工程的必备材料，并在桥梁，大坝，高速公路，工业与民用建筑及其他建筑物中得到了广泛的应用。目前世界上有一半以上的建筑物使用了混凝土结构。然而，由于种种原因，混凝土也逐渐出现一些问题：一是耐久性差；二是易开裂或剥落。因此，对混凝土质量提出越来越高的要求。据未完全统计，现今世界混凝土消耗量为45亿平方米以上，并且随着城市化水平逐渐提高，其年消耗量仍呈递增趋势。混凝土材料已经走过了低，中，高乃至超高强度阶段，人们对强度似乎一直追求越来越高。但在过去40～50年中，混凝土结构劣化和倒塌在国内外并不少见，且愈演愈烈。这类混凝土工程早期失效并不在于强度不足，而在于其耐久性较差。文章对混凝土结构耐久性存在的问题和改善措施作了简单的介绍，并作了有关的案例分析。通过对已有研究资料的归纳总结以及实例分析，发现影响混凝土耐久性的主要因素有：原材料质量；施工技术；环境因素等。其中原材料是关键，本文通过研究混凝土结构耐久性，以期为国内混凝土结构设计，施工及管理经验提供参考资料。关键词：混凝土；耐用性；强度目录TOC\o"1-3"\h\u283内容摘要 I22731引言 1273281绪论 2272031.1混凝土耐久性问题的提出 226331.2混凝土耐久性的概念 2211112混凝土结构耐久性问题的分析 3136622.1混凝土冻融破坏 3321962.1.1破坏机理 399712.1.2影响因素 3253912.2混凝土渗透破坏 426452.2.1破坏原因 4142732.2.2影响因素 4254872.3碱骨料反应 4117452.3.1破坏原因 4266032.3.2影响因素 5103002.4混凝土的碳化 5121982.4.1破坏原因 5177332.4.2影响因素 5128082.5钢筋锈蚀 539162.5.1破坏原因 6183092.5.2影响因素 6160632.6化学侵蚀 624452.6.1产生原因 6100122.6.2影响因素 6261663提高混凝土耐久性的措施 7277843.1基本措施 7117513.1.1结构设计方面 7202783.1.2材料方面 7214223.1.3置换混凝土加固方案方面 87773.2补充措施 973963.2.1混凝土表面处理 9320023.2.2掺加钢筋阻锈剂 990323.2.3阴极保护 10116554案例分析 11257974.1项目概况 1155134.2试验研究 12139384.2.1混凝土原材料 12220214.2.2混凝土配合比及其主要性能 13237005结论与展望 165247参考文献 17引言现如今我国经济的增速加快，各地区的建筑工程数量也开始大幅度增加。所以，在这样的良好势头下，其他相关行业的经济发展水平也得到了大幅度的提升。人们在生活质量提升的同时，也开始重视施工技术的质量，并提出了更高的要求，此外，因为建筑施工材料的好坏决定着工程竣工的质量，所以要严格把握建筑施工的材料。建筑业的发展对于其它相关产业的发展具有一定的促进作用，在当前人们对于质量要求日益提升的情况下，对于相关产品质量的要求也随之提升，特别是建筑施工材料方面存在着质量方面的问题，这就阻碍着建筑工程质量发展。为了保证建筑工程施工顺利进行，必须要加强混凝土施工技术研究和应用，以确保工程能够顺利实施。混凝土是一种重要的建筑材料，它具有强度大、韧性强、重量轻、耐火性高等特性。当今时代，混凝土施工中存在着不同程度，不同形态的裂缝问题，这一问题颇为普遍且普遍存在，尤其是大范围混凝土施工，混凝土则以耐久性强，整体性强，抗压强度高等优势被广泛运用到建筑工程各领域：高层建筑，桥梁工程，港口与海洋工程及特种结构，但混凝土也具有自重大，抗裂性较差，尤其是抗裂性能较差，不恰当的使用养护将对混凝土结构耐久性造成严重影响，各结构或者各部件受应力作用后均可能发生形变，所以必须对混凝土进行最大沉降量的计算，以避免混凝土由于承受过大的应力作用导致混凝土发生垮塌。1绪论1.1混凝土耐久性问题的提出混凝土结构作为一种耐久性极好的结构体系。但由于混凝土非均质性强，抗拉强度较小，再加上混凝土收缩，膨胀，徐变的特点，现场施工时混凝土结构常因准备工作不充分而开裂。因为使用不当或者是对施工过程进行了严格的控制，破坏了结构，妨碍建筑物正常使用，部分裂缝可能给结构造成伤害，最严重的可能导致建筑物倒塌破坏。混凝土工程在现代工业工程建设中比较普遍。由于混凝土具有强度高、耐久性强等优点，在土木工程建设中得到广泛运用。但是，混凝土也存在着一定缺陷，如：容易开裂以及不均匀沉降问题等。这些都会造成建筑物出现渗漏现象。所以对混凝土工程中裂缝及预防进行研究对提高工程质量具有非常重要作用。影响混凝土裂缝的原因是原材料质量不好。施工工艺不恰当。温度变化很大。钢筋混凝土结构可能会出现很多裂缝，这是很多因素共同影响的产物。施工单位要对施工中的每一个环节进行仔细的把控，确保混凝土不会出现裂缝和妨碍施工进度的现象，预防混凝土结构裂缝任重道远。1.2混凝土耐久性的概念所谓混凝土耐久性就是其能抵御环境介质的作用，保持混凝土结构长期性能良好及外观完整，从而使混凝土结构处于安全及正常服役状态。钢筋混凝土作为一种主要建筑材料，却有很多突出的优势，如：强度较高，耐腐蚀能力较强，整体性较好，使用寿命较长等。因此，研究如何提高混凝土结构的耐久性成为当前国内外工程界十分关注的课题。伴随着中国国民经济的飞速发展，人们物质文化水平日益提高，各类大型工程建设项目也逐年增加，沿海地区尤为突出。尽管混凝土具有很多优势，但是当环境比较恶劣或设计施工操作不规范时，钢筋混凝土耐久性也会出现很多问题，特别是其结构性能降低非常明显，对生产生活带来了很大影响与损失。许多混凝土结构都存在着提前破坏、达不到预期寿命等问题，对其产生原因进行抵抗力不足分析是其中很重要的一方面，而耐久性不足所带来的影响则更严重。这些因素导致许多重大土木工程事故的发生，给人们带来巨大的伤害和损失。在这些建筑物中，港口和海岸的使用最广泛。因此，对提高港口及海岸建筑抗震能力进行研究具有非常重要意义。地震中钢筋混凝土结构往往呈现出显着的脆性特点。钢筋混凝土构件具有高强度、高韧性、抗疲劳性能优异等特点，是目前主要的建筑材料。特别是沿海周围大量结构由于沿海特殊自然气候条件钢筋锈蚀速度普遍比内陆地区要快，继而诱导结构早期破坏，使其耐久性下降，从而影响其安全性，严重者可导致结构物坍塌。因此对其进行可靠度分析是十分必要的。本文以某海港大桥为背景，研究了该桥在静载作用下的安全性，并探讨了不同工况条件下的可靠性分析方法[1]。2混凝土结构耐久性问题的分析2.1混凝土冻融破坏表面剥落在混凝土冻融破坏过程中表现显著，严重者可裸露石子。在实际工程应用中，常把它作为一种损伤现象来对待。但由于其机理复杂，目前尚未完全搞清楚。2.1.1破坏机理大气环境下混凝土结构通常受碳化影响显着，温度对碳化过程影响较大。同一CO2浓度及相对湿度下，CO2扩散速度随温度增加而增加，混凝土碳化过程加快。混凝土内部由于产生大量微裂纹而使其强度降低；当达到一定程度时将引起钢筋锈蚀导致耐久性丧失。温度过高，出现冻融循环现象，而混凝土冻融循环结构内出现频率越高，结构损伤越严重。沿海地区混凝土结构以氯离子侵蚀损伤为主，高温会增强氯离子扩散能力[2]。2.1.2影响因素随着科技的进步，在混凝土抗冻融方面做了许多试验和研究工作，取得了一些进展。但是，目前还没有一套完整的混凝土抗冻性及耐久性设计方法和理论。本文将就这些方面作一简要介绍。混凝土抗冻性能主要受下列因素影响：一是水泥种类，二是骨料性质，密实度，强度等级，三是孔隙结构与数目，四是孔隙充水情况[3]。2.2混凝土渗透破坏土工建筑物和地基因渗流所发生的损伤或变形，叫做渗透损伤或渗透变形。2.2.1破坏原因一种是由渗流力引起土体颗粒流失或者局部土体发生运动而引起土体变形失稳，另一种是由渗流引起水压力或者浮力变化而引起土体或者结构失稳。因此，在工程中必须重视对边坡稳定性的监控与分析。目前国内外学者对非饱和土抗剪强度指标及相关参数研究较多，而对于非饱和土边坡稳定性方面的研究还比较少。因此，需要进一步加强这方面的工作。当前常用的方法有两类：极限平衡法、数值分析法和有限元法。两种方式各有优劣，却均无法彻底解决现实中存在的问题。重点介绍非稳定流作用下边坡稳定分析的一些新方法。前一种以流砂、管涌为主，后一种以岸坡滑动、挡土墙及其他构筑物失稳为主[4]。2.2.2影响因素掺入混凝土骨料将截断混凝土浆体孔隙贯通途径，使混凝土渗透性下降。通过实验研究了不同体积分数粉煤灰和矿粉掺量下水泥砂浆的渗透特性。结果表明：随着粉煤灰掺加量的增大，砂浆渗透系数先减小后增大；当掺量达到一定值时，又开始减小[5]。混凝土拌合物水胶比对于硬化混凝土孔隙率大小，多少具体起到直接作用，进而影响到混凝土抗渗性。通过试验研究了水胶比与混凝土性能之间的关系。在用水量不变情况下，水胶比增大，胶凝材料掺量减小，混凝土内孔隙增大，密实性下降，流动性增大，进而影响混凝土抗渗性。2.3碱骨料反应所谓碱骨料反应，就是混凝土原材料，如水泥，骨料，外加剂，混合料，拌合水等碱性物质，同骨料中碱活性矿物成分起化学反应而产生的膨胀物质，即吸水膨胀物质，使混凝土浇筑成型几年就产生膨胀裂缝，导致混凝土破坏。2.3.1破坏原因当混凝土粗骨料夹杂有活性氧化硅（例如蛋白石，鳞石英，玉髓），和混凝土所用水泥含有大量碱时，碱骨料就会起反应。这种反应可使混凝土强度降低，甚至完全丧失耐久性能。因此，控制和减少碱骨料反应是保证混凝土质量的重要措施之一。碱骨料反应对混凝土结构有很大影响。水在骨料内由于水泥中碱的氧化物如氢氧化钠、氢氧化钾等水解而产生的氧化硅和骨料内活性氧化硅之间会产生化学反应，其结果会使骨料表面产生复杂的碱—硅酸凝胶，从而使骨料和水泥浆之间原来的界面发生变化，所产生的凝胶能通过持续吸水而使体积持续膨胀。当它发展到一定水平时就会产生裂缝[6]。这种现象称为"碱集料反应",它是导致混凝土早期开裂的重要原因之一。因为凝胶被水泥石包裹着，所以当凝胶继续膨胀后，引起的拉应力将水泥石膨胀开裂而导致损伤[7]。2.3.2影响因素活性骨料的掺量及大小：各活性骨料均有一最不利掺量区间，该掺量区间和混凝土活性SiO2-碱的掺量相关。矿物掺合料，能有效地抑制因碱骨料反应造成混凝土损伤。其中，粉煤灰和矿渣粉效果最好，而火山灰材料则表现出一定程度的抑制作用。另外，钢纤维也能起到很好的改善效应。但要注意钢纤维在使用过程中应控制用量。环境温度和湿度方面：温度高，湿度大的环境会显着加快碱骨料的反应速度。2.4混凝土的碳化混凝土之碳化作用，系指在水分存在下，空气之二氧化碳，水泥石之氢氧化钙，经化学作用而产生碳酸钙及水分。2.4.1破坏原因混凝土碳化就是混凝土遭受化学腐蚀。它与钢筋锈蚀一样会导致建筑物的破坏。由于大气对环境有一定程度的污染，在某些情况下还可能引起火灾或爆炸事故，因此研究混凝土碳化具有重要意义。空气中的CO2气渗入混凝土内部，并与碱性物质发生化学反应，产生碳酸盐及水，导致混凝土碱度下降，这就是混凝士碳化，也称为中性化。2.4.2影响因素混凝土渗透系数，透水量，混凝土过度振捣，混凝土周围水流更新速度，水流速度，结构尺寸，水压力和养护方法等均与混凝土碳化密切相关。2.5钢筋锈蚀钢筋锈蚀导致混凝土的构造破坏严重，直接与间接经济损失较大。2.5.1破坏原因由混凝土保护层碳化及氯离子入侵引起，为防止钢筋锈蚀需要阻止混凝土碳化或者延缓碳化速度及阻止氯离子入侵。在实际工程中，通常采用混凝土的抗碳化能力来衡量其耐久性能；如果混凝土不发生明显的碳化现象时，则可认为它具有良好的耐久性。因此，提高混凝土的抗碳化性尤为重要。但混凝土碳化也是因为其抗渗性能不充分[8]。2.5.2影响因素钢筋保护层炭化主要是由于混凝土不够致密和抗渗性能欠缺所致。硬化混凝土中，因水泥水化产生氢氧化钙而呈碱性,pH值在12以上，这时在钢筋表面形成了稳定，密实，钝化保护膜，使钢筋不锈蚀。若达不到一定厚度就需要修补加固处理。通常可以采取如下办法：一是化学灌浆法，即在凝固混凝土裂缝中注入水泥浆，使其凝固。二是电化学腐蚀法。在无致密混凝土臵在空气或含有二氧化碳环境下，混凝土内氢氧化钙会因二氧化碳入侵而与二氧化碳发生化学反应形成碳酸钙等材料，碱性会逐渐减弱甚至消失，导致混凝土炭化。2.6化学侵蚀在合适环境下，微生物会对有机物进行分解和消化，并释放出有机酸，二氧化碳和硫化氢等腐蚀性介质对混凝土造成破坏[9]。2.6.1产生原因硫酸盐腐蚀（SDS）：SDS是一种范围最广，最为常见的化学腐蚀。在我国，许多地区都存在着不同程度的硫酸盐侵蚀破坏现象。造成混凝土遭受硫酸盐腐蚀破坏的原因有两个方面：一是原材料质量问题；二是施工工艺问题。其中以原材料的影响最大。混凝土中的硫酸根离子（SO42-等离子）对混凝土有强烈的碱蚀作用，加速了钢筋锈蚀过程中碱—集料反应的进行。通常这一现象并不显着。碱一骨料反应：“碱一骨料反应”是从水泥，外加剂，掺合剂或者搅拌水中提取的可溶性碱在混凝土孔隙内溶解，并与骨料内的有害矿物质产生膨胀性反应而导致混凝土产生膨胀，裂缝和破坏。2.6.2影响因素混凝土原材料水泥，外加剂，混合材料与水中碱f骨料有效成份（例如氧化硅，碳酸盐）进行化学反应，产生碱骨料反应。由于这些物质在水化过程中会形成不同种类的产物——SiO2,Si~（3+）、Ca~（++）以及其他一些化合物。因此，它们对混凝土性能都有很大影响。二氧化硅结晶度越低、活性越高，其碱活性膨胀率越高，对混凝土的破坏也就越大，否则就越小[10]。3提高混凝土耐久性的措施提高混凝土结构耐久性的措施大致可分为两类。通过合理的设计和施工来提高混凝土的耐久性是根本。进一步的行动是基于环境恶化或施工不当而采取的行动。3.1基本措施3.1.1结构设计方面在设计混凝土结构时，应使混凝土接缝，表面及密封件润湿，飞溅最小。混凝土裂缝有不可控裂缝与可控裂缝之分。其中不受控制裂缝常广泛存在。从根本原因出发，采取相应预防措施，引导到次要或者可以治理的地方。对可控裂缝而言，与主筋走向垂直的混凝土结构截面应进行充分配筋以减小裂缝出现并确保混凝土在任意荷载作用下均处于弹性阶段。必要时可通过选取合适的混凝土保护层厚度、钢筋直径或与钢筋主方向垂直等措施充分发挥钢筋的功能。从施工技术方面来看，很多环节的作业也会对混凝土结构施工中裂缝造成较大影响。在这些因素中，水泥石，水分蒸发迅速，混凝土干燥等因素是诱发混凝土出现的主要因素。混凝土建筑材料作为人类造型混合材料之一，其综合质量是评价混凝土竣工后均匀性和总密度的重要标志。目前国内大部分工程采用现浇方式施工。其特点是强度高、整体性好、使用功能多、便于机械化作业等优点。但在实际施工中仍存在着一些问题。1.浇筑环节较多。由于混凝土在混合作业中，运输联动、铸造施工、振动密封等工序是整个工序中的重点，也是刺激结构裂缝产生的主要原因。其中模板整体构造不合理，造成砂浆渗漏、支承刚度不足、模压变形等问题。施工阶段由于钢筋表面污染程度较大，混凝土保护程度较低，敷设时碰撞钢筋会出现开裂。混凝土的养护工作与其裂缝的产生及拉伸有着密切的关系，而在这一过程中前期的养护是非常重要的，前期维持表层高温将使混凝土内部及外部温度升高而产生裂缝。3.1.2材料方面选用适当水泥对于改善混凝土耐久性是至关重要的。目前常用的方法有：掺加粉煤灰、矿渣等外加剂；掺硅灰或粉煤灰与矿渣复合使用等等。根据不同的使用环境，正确选用水泥是非常重要的。二是对SO3,

Cl-等容易造成钢材结构破坏及腐蚀的材料含量进行严格限制，在采用减水剂达到施工要求的前提下，控制水泥最小掺量，使混凝土保持足够的碱性并降低用水量，减少流血。当钢筋混凝土结构存在时，增强钢筋抗腐蚀能力对增强钢筋混凝土结构耐久性效果显着。这种混合物成了凝结后的第五种成分。不同需求适当掺混，能有效改善混凝土耐久性。在混凝土中掺入适量的氢氧化钙对混凝土抗渗性、抗碳化性能以及抗冻性能的影响规律。氢氧化钙与强碱性硅酸钙通过向含大量活性SiO2,

Al2O3水合水泥混凝土中掺加适量活性外加剂而成，可得到改良，使得混凝土组织更密实，耐久性更强。裂缝多由结构荷载产生，施工期间和后续工程应用中均可出现。例如前期施工时震动较大，模型拆除时间不尽合理，模型操作不规范，构件随意堆放等等，敷设时悬挂点位置，超载施工，拉伸应力等等均有可能导致开裂。根据目前工业混凝土结构开裂情况来看，混凝土板和混凝土梁这类弯曲结构在加载过程中会有不同形态的开裂现象。一般混凝土结构在设计载荷作用下都会产生不可用肉眼观测的裂缝。但是这些裂缝不是随机分布的，而是具有一定规律性的。多数情况下其结构破裂后极限荷载为设计荷载1.5倍。通常情况下，施工期混凝土结构可以利用无害裂缝进行施工，满足混凝土设计规范要求，并合理设置最大裂纹宽度以0.2～0.3mm为主；有的施工裂缝超出规定值，有的不让结构开裂，有的不让构件开裂都有危害，需要施工部门深入分析并有针对性地治理。3.1.3置换混凝土加固方案方面工程的质量问题源于剪力墙的混凝土受冻，现在建议拆除。对上述混凝土加固方案进行研究和分析后发现，置换混凝土加固法最具有可操作性。不但能够节约成本，还能够解决构件混凝土的压缩强度问题。有关施工单位决定对14层的6-22—6-38轴线梁板及13层柱、剪力墙进行拆除，并重新浇筑混凝土。设计要求显示，拆除剪力墙需要通过四个阶段，另外，为了保证施工的质量，还需要把每个阶段在细分为四个阶段。需要对置换过程中的荷载能力状态进行单独的计算，因此确认方案需要满足设计要求，并对墙体尺寸进行必要的调整。工程项目部决议制定该部位置换混凝土加固技术方案，更换该位置的混凝土钢筋，减少剔除过程中不透水区域和孔洞的不利影响。因为这次置换工程的新旧混凝土衔接面积较大，所以需要使用早期膨胀第Ⅳ类水泥，另外，在加固过程中，没有必要通过一些辅助措施对墙体空隙进行填充，其主要用于混凝土结构的加固改造。IV型水泥，具有坚固、不收缩的特点，其基灌浆料的流通速度超过280mm，在微膨胀压力下可穿透原混凝土，并在水泥水化过程中相互渗透。并且通过塑性收缩确保二次灼烧后的收缩，提高效应填充下原荷载能力。施工质量监督的关键审计质量保证、安全系统和实现。以确保该网站拥有强大的管理团队建设。本项目混凝土切割线更换后，相应的控制部门应进行技术质量检查。为了保证混凝土成型后的质量，应确定模具系统的选择和梁墙体之间的接缝。加强计量检测，同时根据要求和建设项目的实际情况，积极增强鉴定方法的有效性，并需要丰富的鉴定技术和配备先进的检测装置，使检测频率达到100%。施工现场要具备足够的覆盖材料（如缝布或塑料薄膜），混凝土浇筑完毕或浇筑过程中如果遇到下雨，应立即遮盖。根据施工现场环境悬挂安全警示标志。智能建筑工程施工现场的楼梯，电梯井，预留洞口，在阳台，地板和屋顶边缘必须安全防护到位，符合相关安全标准。施工人员在高处作业时应佩戴安全帽和安全带。当使用移动操作平台，不应超过5米高，架体必须稳固，操作平台必须设置防护栏杆和爬上梯子。在装修阶段，施工现场焊接，热，热管理系统，操作应配备专业护理和配备消防设备。按要求检查施工现场的安全性、技术安全措施和文明施工的规范性，检查施工现场是否存在安全隐患。一旦发现安全隐患，需要及时报告，并督促整改。3.2补充措施3.2.1混凝土表面处理“涂层封闭”是提高混凝土耐久性的有效途径之一。低粘度和高渗透性涂料渗入混凝土表面数毫米范围内，使孔隙内发生化学反应而阻塞孔隙，从而形成牢固耐久的密封层以阻止和逐步降低介质侵蚀。钢筋的腐蚀速率也能降低混凝土在冻融循环作用下的破坏程度。这不仅使建筑物具有良好的耐久性而且能提高其抗震性能和抗渗能力。另外，由于这些涂层可阻止水分进入混凝土内部而起到保护作用。因此，它也是一种很好的建筑材料。另外，提高海上结构使用寿命对减缓氯离子向混凝土内扩散和防止海水给混凝土造成其它破坏也是十分有效的。3.2.2掺加钢筋阻锈剂钢筋缓蚀剂对钢筋混凝土结构腐蚀过程具有抑制与延缓作用，进而提高其使用寿命。目前常用的钢筋缓蚀技术有：化学药剂法、电化学方法、机械处理法等。其中电化学方法因其操作简单、成本较低而被广泛应用。但这种方法存在着一定局限性。增强型防锈剂因其长效，施工成本低，使用时不需保养而得到广泛应用，特别适用于氯化物的环境。当工程环境较差，要求较高时，若混凝土保护层厚度或者氯化物用量达不到要求，可以向混凝土内添加适量防锈剂。剔凿的时候，不能对结构造成过大的振动，也不能损坏钢筋，还需要提供良好的边界保护，以避免混凝土段坠落，进而造成人员伤亡。柱是一个中心，需要由各方的支柱对其进行支持。由于1000千牛的支撑力分配紧张，因此需要重新浇筑C35微膨胀混凝土，以防止混凝土在交换过程中发生位移，还要确保顶部系绳稳定。灌浆材料为自密封性材料，浇注过程中无需振动。浇注时，注意模型中的灌浆材料走向。在预先确定的平面凹槽的底面，后及时养护混凝土，12小时后分离的维护、专业技术熟练的工人来避免，分离破裂角，完成正常使用日常的快速模板后从销破坏全过程的现象。钢支架应按照要求安装，整个建筑砌块的垂直支柱应垂直，水平杆应与垂直杆成直角。为了便于浇顶，当柱子浇缝料时，在斜孔上开一个喇叭倾翻孔。并且在有些情况下，还需要使用灌浆对外包层进行浇筑，当灌浆到达C15时，就可以将柱侧的突出部分去除。3.2.3阴极保护阴极保护有近百年的发展历史，在地下及水下钢筋混凝土结构中经常使用。当钢筋腐蚀引起氯化物侵蚀损坏时，阴极保护无须清除膨胀裂缝混凝土保护层不锈钢，从而极大地减少维修工作和减少维修成本1/2。但是一次性阴极保护的投入较大，且在保护过程中系统经常维修，稳定性差。本文介绍一种新型的非开挖技术--电化学防腐阴极保护。该工艺具有施工速度快、对环境影响小等优点。适用于各种金属管道及构筑物。是一种经济有效的防蚀方法。主要适用于构造相对简单的钢结构。

4案例分析4.1项目概况巨康路站位于新开北路与规划中的恒逸路交叉口。沿新开北路南北方向铺设。为地下二层岛式站台。车站净长291.5m，净宽18.30~29.75m，标准断面基坑开挖深度16.65~18.78m，南、北端井开挖深度20.78m、18.31m分别。总体布局如图1所示。图1居康路站从目前工程实践来看，地下混凝土结构中断层比较常见，且施工期开裂超过总开裂量。随着地下工程规模日益扩大，其安全性越来越引起人们的重视。因此对大型复杂地下工程施工过程中可能出现的裂缝进行分析研究具有十分重要的意义。地铁工程中也不例外，尤其是地下车站基本结构受到较大截面，较大体积的影响，超长结构形式和施工工艺、与车站辅助结构相配合、区间隧道二次衬砌（厚度、分段长度和截面尺寸都比基站基本结构小很多）、施工期混凝土受温度影响较小、受此类因素综合作用认为收缩和约束导致危险裂缝等。根据相关规范要求，此类病害应及时进行维修加固处理。由于该类型裂缝具有隐蔽性强，危害性大等特点，一旦出现，就会造成严重灾害，甚至导致工程整体报废。这类裂缝一般在短期内不会对结构承载力产生影响，而长期内将加速地下水及有害介质入侵，影响其使用功能，同时还将增大钢筋锈蚀风险，降低其耐久性及使用寿命，给社会，经济带来严重损失。鉴于以上情况，地铁工程自施工伊始便十分关注地下车站主体结构抗裂防渗问题。目前国内外普遍采用以高性能水泥为主要原材料，掺入适量膨胀剂以及高效减水剂等外加剂配制而成的抗裂性较强的混凝土来控制隧道衬砌开裂问题。该方法具有良好的适用性且易于实施。但在实践中却因诸多因素的影响使效果不尽人意。如何突破这些技术难题成为地铁建设中的重大课题。本文通过吸收近几年大量的研究成果和工程实践经验，从材料和施工工艺上提出一系列抗裂混凝土的措施，特别是采用温度场和膨胀历程双重调控技术配制抗裂混凝土，能有效地减少实体结构的温升和温降收缩，自收缩等现象，从而显着地提高抗裂性能。另外，本文还对一种新的无粘结预应力管桩及CFST的施工工艺进行了介绍。这些技术与工艺在国内都是首创。结合康路特大桥基坑围护施工实践，提出了一种新的“注浆+止水帷幕”复合防水方法。该方法具有造价低廉、施工工艺简单等优点。经过现场测试，其指标均满足设计要求。现已进入推广使用阶段。该技术首先在1号线居康路站进行了试点，并取得了良好的效果，对后续地铁工程建设具有重要的借鉴意义。4.2试验研究4.2.1混凝土原材料该水泥由海螺P·II52.5硅酸盐水泥制成，它的主要特点见表1满足GB175-2007《普通硅酸盐水泥》规定;"采用第2类华能发电厂用F粉灰料“灰料满足表2中GB/T1596-2017有关规定;"粉末矿石”适合沙钢C95等级粉料，具有良好的物理力学性能。在上述研究基础上，本课题提出了一种新型烧结矿粉矿生产技术及工艺方法。该技术采用烧结法制备粉料，利用湿法筛分得到粒状物料。主要特性见表3，达到GB/T18046-2017《水泥及混凝土高炉颗粒渣》.甘津用砂薄模量2.8、表观密度2640kg·m3、含高粘土含量2640kg·m3、达到GB/T14684-2011《建筑砂》.双级砾石5~10mm及10~31.5mm石灰石碎石表观密度2760kg·m3、填充率2760kg·m3、高粘土含量2660

kg·m3.为了达到GB/T14685-2011《建筑石》有关规定，扬水机选用江苏苏博新材料有限公司PCA-I型聚碳酸酯高性能防水材料，收缩率28D约94%，符合GB8076-2008《混凝土添加剂》、GB50119-2013《混凝土添加剂应用技术规范》及相关环保法规。表1试验用水泥性能指标表现密度/（g·cm-3）比表面积/（m2·kg-1）标准稠度用水量/%凝结时间/min抗压强度/MPa抗折强度/MPa初凝终凝3d28d3d28d3.1236520.216125531.457.74.98.0表2试验用粉煤灰性能指标细度(45um方孔筛筛余)/%烧失量/%SO3含量/%需水量比/%游离氧化钙/%表观密度/(g·cm-3)强度活性指数/%12.34.821.031010.422.2879表3试验用矿粉性能指标表观密度/（g·cm-3）比表面积/(m2·kg-1)活性指数/%流动度比/%初凝时间比/%SO3含量（质量分数）/%7d28d2.8541472101971722.054.2.2混凝土配合比及其主要性能轨道交通1号线居康路站主结构混凝土的设计强度级别为C35P8，根据优选出的原材料，对该项目所采用的混凝土进行了配合比的设计。大量研究成果表明，掺加少量矿粉并没有减小水泥的早期水化放热速率及放热总量，反而使混凝土自收缩增强。所以在实际的施工中一定要对水胶比以及胶凝材料的用量这些参数进行严格的控制，从而确保项目的顺利进行，促进项目的质量。从经济角度出发，当单位面积成本控制在一定范围内时，可通过增大混凝土拌合物用水量来实现节能减排目标；反之则需采取适当措施以避免产生不利影响。但是也应该看到，地质条件的复杂性使得裂缝问题难以避免。为此，从技术和经济效益两方面考虑，对开裂风险较小的地铁车站主构底板混凝土用双掺即矿粉、粉煤灰替代混凝土抗裂剂，对开裂风险较大的侧墙、顶板结构混凝土用单掺粉煤灰而粉煤灰掺加抗裂剂，最后所得地下车站主构底板、侧墙、顶板混凝土配合比如表5所示。表5地下车站主体结构混凝土试验配合比部位水水泥粉煤灰矿粉砂石子混凝土抗裂剂减水剂5-10mm10-31.5mm底板156250825872976532805.85侧墙、顶板1562501090729765328315.85利用表5所示配合比，对地下车站主体结构底板，侧墙及顶板混凝土早期绝热温升及自生体积变形进行测试，测试结果见图2，图3。从图1中可以看出，抗裂剂的膨胀组分对混凝土的早期自收缩有很好的弥补作用，使得混凝土在实验室规范工况下一直保持膨胀。而后者则在28天达到峰值，随后逐渐下降直至停止。同时还发现，由于受约束程度不同，两种材料的内部应力状态也有所不同，因而导致其破坏形式亦不相同。综合以上温度及变形历程测试结果可知，利用温度场及膨胀历程双调节技术配制的抗裂混凝土对早期收缩裂缝的控制更为有利，适用于开裂风险较大的地下车站侧墙及顶板结构。图2地下车站主体结构混凝土绝热温升图3地下车站主体结构混凝土自生体积变形采用上述配合比制备的地下车站主体结构底板、侧墙和顶板混凝土工作、力学与耐久性能试验值如表6所示,满足设计与施工要求。表6地下车站主体结构混凝土工作、力学与耐久性能参数坍落度/mm28d抗压强度/MPa底板侧墙、顶板抗渗等级56d电通量/C底板侧墙顶板底板侧墙顶板底板侧墙顶板设计值180±20≥35.0P8≤2000实测值18519045.443.7P81045980测试方法GB/T50080GB/T50081GB/