[摘要]本文论述了西北地区结构混凝土的应用现状，分析出西北地区结构混凝土落后的原因，并通过介绍混凝土单掺、复掺技术的优越性，对西北地区结构混凝土性能的增加提出了改善措施。
[关键词]结构混凝土；耐久性；单掺；复掺
中国西北地区，由于自然气候环境恶劣、空气相对稀薄、气压低、气候干旱少雨，年平均气温较低，日温差较大，紫外线照射强烈，气候主要特点为寒冷、干旱。这些因素加剧了混凝土的塑性收缩、自收缩等，使西北地区混凝土结构在使用过程中，将面临干湿变化、温度变化、冻融循环、盐碱腐蚀等多种自然因素的作用，日积月累，在混凝土结构中也易产生裂缝，使结构混凝土产生破坏。
1西北地区结构混凝土落后原因
1.1原材料过于单一，有害杂质多
与我国南方等发达地区结构混凝土相比较，西部地区桥梁混凝土长期处于落后状态（见表1），目前在水泥混凝土中普遍使用的粉煤灰、矿渣粉、硅灰在内地较少使用，胶凝材料单一，胶凝物质中仅有水泥，而且水泥用量大是西北地区桥梁结构混凝土的主要特点。大用量水泥的掺入可能导致裂缝的产生，水泥用量越多，则胶凝材料中的C3A和含碱量越高，高含量的C3A以及含碱量或水泥的细度过大都会使得拌合物的需水量大，早期水化加快，造成早期水化热集中，从而引起水化收缩开裂。其次，砂、石含泥量过大也是导致早期开裂的因素，砂、石含泥量每增加2%~3%，水泥浆体的收缩率会增加10%~20%，降低水泥石与骨料的粘结强度，极易导致塑性收缩开裂，最后还应注意混凝土的安定性差也易导致膨胀开裂。
1.2现场指标控制体系简单，性能测试指标单一
随着工程质量要求的不断提高，对混凝土的使用要求越来越高，但是，目前现场指标体系主要就是强度为主，对和桥梁结构物耐久性息息相关的耐久性实验、抗裂性实验、徐变、钢筋锈蚀等方面的质量控制不重视。这便导致水泥工业对水泥强度的不适当追求，使水泥细度增加，早强的矿物成份比例提高，这些都不利于混凝土的耐久性。而实践表明，仅靠控制强度来确保混凝土结构使用性能是远远不够的。尤其是在西北地区，由于特殊的气候及环境条件，研究混凝土结构物的耐久性以及抗冻性显得更加重要。
2改善措施
2.1原材料
由于西北地区混凝土的原材料过于单一，因此，可以通过在保证混凝土早期强度的前提下，掺加矿物外掺料来替代水泥，来改善混凝土的耐久性，以及抗裂性，抗冻性等，从而提高结构混凝土的整体技术性能。2.1.1粉煤灰当混凝土中采用适量的粉煤灰来取代部分水泥，对混凝土的力学性能和耐久性都有很大的影响。尤其是能提高混凝土的后期强度以及抗渗和抗冻性能，使混凝土的综合性能得到明显的改善。但掺入粉煤灰后混凝土的早期强度有所降低，特别在西北地区，使桥梁混凝土在前期使用过程中增加了不可预料的风险因素。2.1.2硅粉硅灰能够很好地改善结构混凝土的长期耐久性能。这主要是因为硅灰的火山灰效应和微集料填充的双重作用机理，从而提高混凝土结构的密实度。然而，由于硅灰的比表面积与水泥相比较大，在混凝土拌合过程中需要掺入较多的水才能够进行浸润，从而增加了自由用水量，使混凝土在凝结硬化过程中极易产生收缩裂缝，影响混凝土结构物后期的强度及耐久性。此外，目前市场上高等级硅灰价格昂贵，若大量使用，将会影响混凝土结构物的经济性能。2.1.3矿粉矿粉与粉煤灰相比比表面积较大，可以较充分地发挥其活性，减小泌水性，从而能够很好地改善混凝土的工作性能，提高混凝土的强度。然而矿渣磨得越细，其水化产物活性越高，当其掺入混凝土中后，越不利于降低混凝土的温升，此外，在用水量一定的情况下，其磨细后的矿粉掺量越大，则低水胶比的高性能混凝土拌和物越粘稠。拌合后混凝土的工作性能越差。2.1.4复掺目前为了提高混凝土的耐久性，降低水化热，减少成本，通常采用矿物复掺的方式，不仅可以改善混凝土的和易性，而且还可以提高混凝土的力学性能，增强耐久性。尤其在其它一些环境条件相对较为恶劣地区的桥梁混凝土，采用粉煤灰和硅粉复掺技术，不仅可以克服混凝土中掺入单一外掺料的缺点，而且还可提高混凝土的抗压强度、抗冻融以及抗渗等一系列力学性能和耐久性能，同时能使混凝土具备良好的和易性，减少混凝土单位水泥用量，其技术、经济效果显著。
2.2技术指标体系建立
设计标准和质量控制等技术性指导规范也是影响西部地区混凝土结构物质量和耐久性的主要原因之一，首先应调研收集西部地区已建、在建、拟建桥隧工程设计要求，工程所处环境中的侵蚀性介质含量、强度以及气候变化规律，以此为依据评判桥隧工程各结构部位的腐蚀和破坏情况及其等级，以便采取相应的防护措施，此外，还应考虑调查研究西部地区不同地域已建桥隧结构物混凝土的劣化方式、程度与发展随原材料特点、施工环境与工程要求的变化规律，提出桥隧结构物混凝土关键原材料优选原则及配比设计要求，总结分析并建立不同地域混凝土工程环境特点、工程要求与关键原材料的匹配性选择技术指南及控制要点。
3结论
目前中国正处于高峰建设时期，然而西北地区结构混凝土已经暴露出了大量耐久性的问题，不仅使桥梁的使用寿命大大降低，而且还严重影响了交通行业的发展。长期以来，我国结构设计者对混凝土材料耐久性的认识不足，设计主要是满足现行规范关于强度方面的要求，还较少考虑耐久性对于体系和构造上的要求。随着耐久性问题越来越严重，改善结构的耐久性迫在眉睫，因此，对西北地区结构混凝土的原材料进行调整是未来发展的趋势，应引起足够的重视。
作者：段炎红 李小颖 单位：河南省建筑科学研究院有限公司
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