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摘要:1994年我国水泥产量已超过4亿吨,在世界上遥遥领先,约占世界总产量的1/3,应的混凝土工程量在世界上也名列第一。同时,提高混凝土的耐久性,延长工程寿命已成为全球关注的重大课题,故此提高混凝土耐久性对工程有重大意义。
关键词:混凝土;提高;耐久性
一、引言
改革开放以来,我国的基本建设取得举世瞩目的成就。1994年我国水泥产量已超过4亿吨,在世界上遥遥领先,约占世界总产量的1/3。相应的混凝土工程量在世界上也名列第一。随着社会发展,水泥和混凝土需求量还要成倍增加。在我们看到水泥混凝土产量急剧增长的可喜局面时,还应冷静思考其负面影响以及当前应注意的一些问题和必须采取的措施。
二、提高混凝土的耐久性,延长工程寿命已成为全球关注的重大课题。
与人们预期的不一样,混凝土和钢筋混凝土并不是在任何情况下永远耐久的,寿命不需要担心的。事实恰恰相反,在许多情况下均发生短期内严重破坏的事例。特别值得注意的是,科学技术高速发达的80~90年代的有些重大工程,使用寿命反而不如20~30年代的。引起混凝土破坏的因素主要有:(1)硫酸盐腐蚀,(2)冰冻破坏,(3)钢筋锈蚀,(4)碱集料反应。此外还有人为因素,如使用不合格材料以及不按规范施工,造成质量低劣的建筑物和制品等。近20~30年来,由于使用除冰盐,扩大海工工程,扩大原材料范围,在严酷条件下使用混凝土等,因而更加增添了破坏因素。
美国是当今发达的资本主义国家。据统计混凝土基础工程的总价为6万亿美元,但今后每年用于维修和重建的费用将高达3000亿美元。根据1988年资料,英国全部建筑和土木工程维修费为150亿英镑,其中混凝土工程维修费为5亿英镑,约相当于人民币60~70亿。加拿大、英国的众多公路、桥梁、大坝因碱集料反应和除冰盐而造成的严重破坏。日本阪神高速公路的桥梁和众多港口以及澳大利亚、法国、南非等国的立交桥、大坝、预制构件如轨枕等均有在短期内遭受碱集料反应严重破坏的报道,这既造成重建和维修的巨额损失,对交通路线还将造成影响铁路、公路正常运行的大量间接经济损失。
我国区域辽阔,地跨温热二带,北方为寒冷地区,海岸线长达18000多公里,因此各国面临的严酷条件,在我国不同地区均有存在。1981年调查了18座仅使用7~25年海港混凝土码头结构,其中因钢筋腐蚀而破坏或不耐久的占80%。华南、华东海港码头和浙东沿海水闸的钢筋混凝土结构,处于浪浅区的梁板底部,由于钢筋过早锈蚀,发生顺筋开裂、剥落,问题相当严重,相当普遍,而且开裂、剥落后,破坏日益加剧。北京地区的集料、立交桥和混凝土制品,证实北京地区集料具有碱活性,在工程中,北京立交桥和京秦线、兖石线上铁路桥梁以及上海站、贵阳站等轨枕(北京制造的预应力钢筋混凝土构件)均遭受明显破坏,对华北、东北地区机场跑道的考察研究,证实因碱集料反应造成程度不同的破坏,这将使机场提前报废或进行大修。
少数实例已表明重大工程在远低于设计年限以内破坏损失是巨大的,我国正处于蓬勃发展的高速建设之中,吸取西方国家的“前车之鉴”是大有补益的。
三、对于我国延长混凝土工程寿命的几点建议
1.水泥工业要提高高标号水泥的比例
用低标号水泥建设相同标号的混凝土水泥用量要大得多。国外基本上不生产的325水泥在我国还占有不少比例,但问题是它们的能源和资源消耗并不低很多。这就是资源、能源的巨大浪费。今后我国在考虑水泥的发展战略时,一方面要力求增加产量,但最重要的是应该使高标号水泥所占比例能有大幅度提高,特别是熟料的标号要有大幅度提高,这样即便生产低标号水泥可以多搀混合材,这是水泥工业节约资源、能源的最佳途径。
2.水泥生产应着重考虑混凝土工程的耐久性。
近年来全世界混凝土工程界一致认为在设计时不仅要考虑强度指标,更重要的是要考虑工程的耐久性,因此出现了根据耐久性设计混凝土的专家系统( expert system of durability of con-crete),这需要全社会的共同配合,譬如,世界许多国家如英国、日本、新西兰等在发现碱集料反应对工程的严重破坏作用之后,很快采取措施,选用低碱原料生产低碱水泥,甚至将高碱水泥厂关闭。而我国华北、西北、东北地区由于原料的限制,碱含量一直偏高。在已经证实北京地区存在碱活性集料的情况下,这将给京津地区带来很大的潜在危害。为此建议今后新建水泥厂,应从优选原料改进工艺流程入手,力求生产低碱水泥。已存在的高碱水泥厂应力争生产混合水泥。
3.大力推广能提高耐久性的先进技术和经验
几十年来在这方面国内外均有一整套的成熟的先进技术和经验。若能被大家所接受和理解并用之于实际,必将获得巨大效益。
英国提出用于重大工程混凝土的集料的采石场,应有详细的地质勘测资料,并在采石场建立集料碱活性的日常检测,以确保集料无碱活性。这一经验是特别值得重视的。
4.整理修订标准规范
我国大部分标准规范主要是在50~60年代沿袭美、苏而来,但时至今日,美国的许多标准世界各国在长期实践中均已提出不少问题,美国标准也已修改和增添了新的内容,在这种情况下,我国各建筑行业均有把标准重新审视的必要,根據国情增添必要的内容或进行修改。而特别重要的是工程人员必需熟悉标准制定的背景及使用中的局限性。否则在工程中将带来极大的浪费。
5.建立权威性的检测鉴定中心
影响混凝土耐久性的因素众多,但混凝土确实复杂,而需要作出判断或采取措施的工程,往往涉及到几亿甚至数十亿的投资,今后还会涉及涉外工程,援外工程等。为此必须有先进设备及配套的实验检测手段以及长龄期试验条件。为此需要有较大的投资来满足这些条件。这些年来国内的科研院校已经在某些领域形成特色,若能继续给以扶持即可形成在国内外能产生影响的中心。同时结合工作也可培养跻身国际的跨世纪的人才。
四、结束语
目前,我国正处于建设的高潮,若不吸取教训,重视提高工程寿命,在未来若干年内同样将可能因维修和重建费用的严重负担而制约建设的进一步发展。因此,从国情出发,现在就在各个方面采取措施,发展耐久性混凝土,为提高工程质量而努力,必将获益匪浅,造福于子孙后代。
关键词:混凝土;提高;耐久性
一、引言
改革开放以来,我国的基本建设取得举世瞩目的成就。1994年我国水泥产量已超过4亿吨,在世界上遥遥领先,约占世界总产量的1/3。相应的混凝土工程量在世界上也名列第一。随着社会发展,水泥和混凝土需求量还要成倍增加。在我们看到水泥混凝土产量急剧增长的可喜局面时,还应冷静思考其负面影响以及当前应注意的一些问题和必须采取的措施。
二、提高混凝土的耐久性,延长工程寿命已成为全球关注的重大课题。
与人们预期的不一样,混凝土和钢筋混凝土并不是在任何情况下永远耐久的,寿命不需要担心的。事实恰恰相反,在许多情况下均发生短期内严重破坏的事例。特别值得注意的是,科学技术高速发达的80~90年代的有些重大工程,使用寿命反而不如20~30年代的。引起混凝土破坏的因素主要有:(1)硫酸盐腐蚀,(2)冰冻破坏,(3)钢筋锈蚀,(4)碱集料反应。此外还有人为因素,如使用不合格材料以及不按规范施工,造成质量低劣的建筑物和制品等。近20~30年来,由于使用除冰盐,扩大海工工程,扩大原材料范围,在严酷条件下使用混凝土等,因而更加增添了破坏因素。
美国是当今发达的资本主义国家。据统计混凝土基础工程的总价为6万亿美元,但今后每年用于维修和重建的费用将高达3000亿美元。根据1988年资料,英国全部建筑和土木工程维修费为150亿英镑,其中混凝土工程维修费为5亿英镑,约相当于人民币60~70亿。加拿大、英国的众多公路、桥梁、大坝因碱集料反应和除冰盐而造成的严重破坏。日本阪神高速公路的桥梁和众多港口以及澳大利亚、法国、南非等国的立交桥、大坝、预制构件如轨枕等均有在短期内遭受碱集料反应严重破坏的报道,这既造成重建和维修的巨额损失,对交通路线还将造成影响铁路、公路正常运行的大量间接经济损失。
我国区域辽阔,地跨温热二带,北方为寒冷地区,海岸线长达18000多公里,因此各国面临的严酷条件,在我国不同地区均有存在。1981年调查了18座仅使用7~25年海港混凝土码头结构,其中因钢筋腐蚀而破坏或不耐久的占80%。华南、华东海港码头和浙东沿海水闸的钢筋混凝土结构,处于浪浅区的梁板底部,由于钢筋过早锈蚀,发生顺筋开裂、剥落,问题相当严重,相当普遍,而且开裂、剥落后,破坏日益加剧。北京地区的集料、立交桥和混凝土制品,证实北京地区集料具有碱活性,在工程中,北京立交桥和京秦线、兖石线上铁路桥梁以及上海站、贵阳站等轨枕(北京制造的预应力钢筋混凝土构件)均遭受明显破坏,对华北、东北地区机场跑道的考察研究,证实因碱集料反应造成程度不同的破坏,这将使机场提前报废或进行大修。
少数实例已表明重大工程在远低于设计年限以内破坏损失是巨大的,我国正处于蓬勃发展的高速建设之中,吸取西方国家的“前车之鉴”是大有补益的。
三、对于我国延长混凝土工程寿命的几点建议
1.水泥工业要提高高标号水泥的比例
用低标号水泥建设相同标号的混凝土水泥用量要大得多。国外基本上不生产的325水泥在我国还占有不少比例,但问题是它们的能源和资源消耗并不低很多。这就是资源、能源的巨大浪费。今后我国在考虑水泥的发展战略时,一方面要力求增加产量,但最重要的是应该使高标号水泥所占比例能有大幅度提高,特别是熟料的标号要有大幅度提高,这样即便生产低标号水泥可以多搀混合材,这是水泥工业节约资源、能源的最佳途径。
2.水泥生产应着重考虑混凝土工程的耐久性。
近年来全世界混凝土工程界一致认为在设计时不仅要考虑强度指标,更重要的是要考虑工程的耐久性,因此出现了根据耐久性设计混凝土的专家系统( expert system of durability of con-crete),这需要全社会的共同配合,譬如,世界许多国家如英国、日本、新西兰等在发现碱集料反应对工程的严重破坏作用之后,很快采取措施,选用低碱原料生产低碱水泥,甚至将高碱水泥厂关闭。而我国华北、西北、东北地区由于原料的限制,碱含量一直偏高。在已经证实北京地区存在碱活性集料的情况下,这将给京津地区带来很大的潜在危害。为此建议今后新建水泥厂,应从优选原料改进工艺流程入手,力求生产低碱水泥。已存在的高碱水泥厂应力争生产混合水泥。
3.大力推广能提高耐久性的先进技术和经验
几十年来在这方面国内外均有一整套的成熟的先进技术和经验。若能被大家所接受和理解并用之于实际,必将获得巨大效益。
英国提出用于重大工程混凝土的集料的采石场,应有详细的地质勘测资料,并在采石场建立集料碱活性的日常检测,以确保集料无碱活性。这一经验是特别值得重视的。
4.整理修订标准规范
我国大部分标准规范主要是在50~60年代沿袭美、苏而来,但时至今日,美国的许多标准世界各国在长期实践中均已提出不少问题,美国标准也已修改和增添了新的内容,在这种情况下,我国各建筑行业均有把标准重新审视的必要,根據国情增添必要的内容或进行修改。而特别重要的是工程人员必需熟悉标准制定的背景及使用中的局限性。否则在工程中将带来极大的浪费。
5.建立权威性的检测鉴定中心
影响混凝土耐久性的因素众多,但混凝土确实复杂,而需要作出判断或采取措施的工程,往往涉及到几亿甚至数十亿的投资,今后还会涉及涉外工程,援外工程等。为此必须有先进设备及配套的实验检测手段以及长龄期试验条件。为此需要有较大的投资来满足这些条件。这些年来国内的科研院校已经在某些领域形成特色,若能继续给以扶持即可形成在国内外能产生影响的中心。同时结合工作也可培养跻身国际的跨世纪的人才。
四、结束语
目前,我国正处于建设的高潮,若不吸取教训,重视提高工程寿命,在未来若干年内同样将可能因维修和重建费用的严重负担而制约建设的进一步发展。因此,从国情出发,现在就在各个方面采取措施,发展耐久性混凝土,为提高工程质量而努力,必将获益匪浅,造福于子孙后代。