混凝土耐久性(共15頁)

1、北方工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院混凝土耐久性結(jié)課論文第 頁 學(xué)校(xuxio): 北方工業(yè)大學(xué) 課程(kchng)： 混凝土耐久性 班級(jí)(bnj): 土木研-14 姓名: 蔡朋朋 學(xué)號(hào)： 2014312140101 指導(dǎo)教師：何世欽水工(shu n)混凝土耐久性（論文）摘要(zhiyo)：混凝土耐久性現(xiàn)已作為建筑工程的焦點(diǎn)?；炷恋哪途眯允侵富炷猎谑褂脳l件下抵抗各種( zhn)外界破壞因素的影響，仍然長(zhǎng)期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。影響混凝土耐久性的因素很多，不同因素對(duì)混凝土的破壞不同。本文主要對(duì)混凝土碳化、凍融、鋼筋銹蝕等方面做了簡(jiǎn)單論述，及簡(jiǎn)述影響因素。關(guān)鍵字： 混凝土 耐久性 凍融Abstra

2、ct: the concrete durability is now as the focal point of the construction project. The durability of concrete is refers to the concrete under the conditions of use against all kinds of the outside world and its influence factors, still maintain the integrity of the strength and appearance ability fo

3、r a long time. Many factors influence the durability of concrete, the different factors on the damage of concrete. This article mainly discusses the concrete carbonation, freeze-thaw, reinforcement corrosion, etc, to do a simple, and briefly describes factors.The keyword：concrete durability Freezing

4、 and thawing引言長(zhǎng)期以來，混凝土作為土建工程中用途最廣，用量最大的建筑材料之一，在不斷發(fā)展中，其強(qiáng)度不斷提高。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家已使用50MPa 甚至100MPa 的高強(qiáng)度混凝土。但是，在提出高強(qiáng)度的同時(shí)， 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題也愈來愈被人們所關(guān)注。提高混凝土耐久性，延長(zhǎng)工程使用壽命，盡量減少維修重建費(fèi)用是建筑行業(yè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵。近年來, 隨著人們對(duì)混凝土耐久性認(rèn)識(shí)的日益提高,在各種設(shè)計(jì)規(guī)程中, 均把耐久性列為混凝土的一項(xiàng)重要指標(biāo), 尤其在一些大中型建筑物中, 更加重視混凝土的耐久性問題。對(duì)建筑業(yè)來說, 建筑物必須經(jīng)久耐用, 而且能滿足其在服務(wù)期內(nèi)的各項(xiàng)性能要求。混凝土是大

5、宗的建筑材料, 提高混凝土耐久性具有非常重要的理論意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。所謂(suwi)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性, 是指混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素的作用下, 在設(shè)計(jì)要求的目標(biāo)使用期內(nèi), 不需要花費(fèi)大量資金加固處理而能保持其安全、使用功能和外觀要求的能力。 1.水工(shu n)混凝土的碳化原因(yunyn)及預(yù)防措施 1.1水工混凝土碳化原因混凝土的碳化又稱為混凝土的中性化，幾乎所有混凝土表面都處在碳化過程中。它是空氣中二氧化碳與水泥石中的堿性物質(zhì)相互作用，使其成分、組織和性能發(fā)生變化，使用機(jī)能下降的一種很復(fù)雜的物理化學(xué)過程?；炷恋奶蓟瘷C(jī)理指的是大氣中的CO2或某些酸性氣體與暴露在空氣

6、中的混凝土表面接觸并且不斷地向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散, 與混凝土中的堿性水化物起反應(yīng)的復(fù)雜的物理化學(xué)過程。碳化作用使混凝土內(nèi)部堿性降低, 使鋼筋處于中性化環(huán)境(當(dāng)pH 值小于11.5時(shí)), 從而使鋼筋表面鈍化膜遭到破壞而生銹, 導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂和混凝土的粘結(jié)作用降低, 致使構(gòu)件破壞。其化學(xué)反應(yīng)式如下:Ca( OH ) 2 Ca2+ ( aq) + 2OH - ( a q)Ca2+ ( a q) + 2OH - ( aq) + CO2 CaCO3 + H 2O3CaO 2S iO2 3H 2O+ 3CO23CaCO32SiO23H2O3CaOSiO2 + 3CO2 + nH2O S iO2 nH 2

7、O+ 3CaCO32CaO SiO2 + 2CO2 + nH2O S iO2nH 2O+ 2CaCO3 1.2水工(shu n)混凝土碳化的預(yù)防措施 1.2.1設(shè)計(jì)(shj)方面根據(jù)水工建筑物中不同的結(jié)構(gòu)形式和不同的環(huán)境因素，分別(fnbi)對(duì)混凝土的保護(hù)層采取不同的厚度，應(yīng)盡量避免律采用23cm。1.2.2施工方面混凝土質(zhì)量好壞，施工是關(guān)鍵。是要認(rèn)真選擇建筑材料。水泥選用抗碳化能力強(qiáng)的硅酸鹽水泥；集料選用質(zhì)地硬實(shí)和級(jí)配良好的砂和石料；施工中除砂要篩、石要洗外，還要非凡注重剔除集料中的有害物質(zhì)。二是在混凝土中可摻人優(yōu)質(zhì)適宜的外加劑，如減水劑、阻水劑等，以改善混凝土的某些性能，提高其強(qiáng)度和密實(shí)性

8、、抗?jié)B性、抗凍性。三是要嚴(yán)格控制混凝土的水灰比，要求是小水灰比，低塌落度，要把水的用量控制在滿足配料和施工需要的最低范圍內(nèi)，盡量減少混凝土的自由水。四是振搗和養(yǎng)護(hù)，振搗一定要充分并嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，必要時(shí)可作表面處理；養(yǎng)護(hù)一定要及時(shí)，_旦混凝土達(dá)到初凝時(shí)，就應(yīng)立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并堅(jiān)持按不同水泥品種所要求的時(shí)間養(yǎng)護(hù)，控制好環(huán)境的溫度和濕度，以使混凝土在適宜的環(huán)境中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。五是鋼筋混凝土保護(hù)層厚度，施工時(shí)要將鋼筋用事先預(yù)制好的高標(biāo)號(hào)砂漿墊塊墊好，使鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度滿足設(shè)計(jì)要求。六是施工縫要做到少留或不留，必須要留的，應(yīng)作好接縫處的工藝處理。1.2.3使用方面對(duì)于水工建筑物在使用上不要隨意改

9、變?cè)O(shè)計(jì)的使用條件。因?yàn)樗そㄖ锸褂脳l件的改變，直接關(guān)系到外界氣體、溫度、濕度等因素變化所引起的混凝土內(nèi)部某些情況的變化，尤其是對(duì)于混凝土構(gòu)件的輕易碰撞部位，更應(yīng)當(dāng)設(shè)置包角和隔層保護(hù)。1.2.4治理方面對(duì)于水工建筑中混凝土構(gòu)件的治理，主要是定期檢查、加強(qiáng)維護(hù)。對(duì)于輕易產(chǎn)生碳化的混凝土構(gòu)件，則應(yīng)派專定期觀察及測(cè)試溫度、濕度，檢查裂縫情況和碳化深度，并作好具體記錄。若發(fā)現(xiàn)混凝土表面有開裂、剝落現(xiàn)象時(shí)，則應(yīng)及時(shí)利用防護(hù)涂料對(duì)混凝土表面進(jìn)行封閉或采取使混凝土表面與大氣隔離措施，絕對(duì)不答應(yīng)其裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，必要時(shí)可作混凝土補(bǔ)強(qiáng)處理。 2.混凝土凍融因素(yn s)及防治2.1混凝土的凍融因素(yn s)

10、混凝土凍融破壞的影響因素也是多方面的。一是組成混凝土的主要材料性質(zhì)的影響，如水泥的品種、水泥中不周礦物成份對(duì)混凝土的耐久性影響較大。又如骨料的影響，除了(ch le)骨料本身的質(zhì)量對(duì)混凝土的抗凍性的影響以外，骨料的滲透性和吸濕性對(duì)混凝土的抗凍性也有決定性的作用，由于濕度和強(qiáng)度的變化，會(huì)產(chǎn)生含針狀物巖石體積的變化，這將會(huì)損壞已硬化的水泥砂漿和混凝土表面，同時(shí)骨料的化學(xué)性能對(duì)混凝土的耐久性也將產(chǎn)生一定的影響；二是外加劑的影響，在混凝土掩工過程中摻入引氣劑或減水劑對(duì)改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善混凝土的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)可起到緩沖凍脹的作用。大大降低凍脹應(yīng)力，提高混凝土的抗凍性；三是施工工藝影響，配合比、混凝

11、土的施工、硬化條件等都與混凝土的耐久性有密切的關(guān)系。同時(shí)混凝土中的單位用水量是影響混凝土抗凍性的一個(gè)重耍因素。此外混凝土的表面、邊角和工作縫部位處于最不利的工作條件。所以混凝土模板種類、性質(zhì)和表面加工情況以及工作縫的處理對(duì)混凝土的耐久性也有很大的影響；四是防止受水位變化影響，寒冷季節(jié)水位變化會(huì)引起混凝土的嚴(yán)重凍融破壞需采取有力措施防止；五是嚴(yán)格控制施工質(zhì)量?；炷潦┕べ|(zhì)量的好壞，將影響它的抗凍性，因此必須把好質(zhì)量關(guān)，不允許出現(xiàn)蜂窩、麻面，力求密實(shí)，表面光滑。2.2混凝土凍融破壞的防治對(duì)于混凝土凍融破壞的防治，結(jié)合施工實(shí)踐，總結(jié)出了如下幾點(diǎn)：(1)預(yù)防措施。在混凝土中摻用引氣劑增加混凝土的含氣量

12、，改善氣泡參數(shù)，提高水泥混凝土及砂漿抗凍性能；另外根握結(jié)構(gòu)類型和所處的環(huán)境條件，摻人適量減水劑。主要是為了降低混凝土的水灰比。水泥水化所需水分僅為其重量的25左右，若水量增加，多余的水就游離析出，產(chǎn)出孔隙，飽和后易受凍脹破壞；向混凝土內(nèi)摻入適量的活性礦物質(zhì)(如：硅粉、礦渣、粉煤灰)可有效增加其抗凍耐久性；人為地優(yōu)化水工建筑物混凝土構(gòu)件周圍的環(huán)境條件，以減少或改善致使混凝土凍融的各種不利因素；在東北嚴(yán)寒地區(qū)可以使用高標(biāo)號(hào)混凝土來提高抗凍能力，如：尼爾基水利樞紐等水利工程就是采用了提高抗凍標(biāo)號(hào)的方法。(2)治理措施。水泥砂漿修補(bǔ)，適用于輕微的表層破壞；噴漿修補(bǔ)，多用于混凝土凍融破壞化較嚴(yán)重的部位；

13、噴混凝土修補(bǔ)，是指經(jīng)施高壓將混凝土拌料以高速運(yùn)動(dòng)注入被修補(bǔ)的部位，其密度及抗?jié)B性較一般混凝土好。且具有快速，高效的特點(diǎn)；環(huán)氧材料修補(bǔ)，一般有環(huán)氧基液、環(huán)氧砂漿和環(huán)氧混凝土等，這種材料具有較高的強(qiáng)度和抗蝕、抗?jié)B能力，并與混凝土結(jié)合力較強(qiáng)，但價(jià)格較貴，施工工藝復(fù)雜，材料配比嚴(yán)格，此法可與其它修補(bǔ)方法配合使用，效果更佳；總之應(yīng)當(dāng)根據(jù)水工建筑物所處的環(huán)境、位置和凍融破壞的程度以及原混凝構(gòu)件制作的主要材料性能綜合選用不同的修補(bǔ)方法，以達(dá)到較好的治理效果。 3.水工混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕(xi sh)的原因3.1鋼筋(gngjn)的腐蝕一電化學(xué)反應(yīng)過程鋼筋表面所發(fā)生的腐蝕反應(yīng)的電化學(xué)機(jī)理是，當(dāng)鋼筋表面有水份

14、存在時(shí)，就發(fā)生鐵電離的陽極反應(yīng)和溶液中氧還原的陰極反應(yīng)，相互以等速度進(jìn)行，腐蝕過程的全反應(yīng)是陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的組合，在鋼筋表面析出氫氧化皿鐵，并進(jìn)一步生成紅銹，一部分氧化不完全的變成黑銹，在鋼筋表面形成銹層。紅銹體積可大到原來體積的4倍，熙銹體積可大到原來的兩倍。鐵銹體積膨脹，對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生壓力，將使混凝土沿鋼筋方向開裂，進(jìn)而使保護(hù)層成片脫落，而裂縫(li fng)及保護(hù)層的剝落又進(jìn)一步導(dǎo)致鋼筋更劇烈的腐蝕。3.2裂縫狀態(tài)下鋼筋的腐蝕當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)橫向裂縫時(shí)，根據(jù)電化腐蝕機(jī)理，裂縫處的鋼筋表現(xiàn)為陰極，氧氣主要是通過未裂區(qū)混凝土傳遞到陰極。根據(jù)電化學(xué)作用原理，鋼筋銹蝕須具備4個(gè)條件：(1)

15、鋼筋表f要有電勢(shì)差。(2)除錦J筋外，陰極和陽極之問要有電介質(zhì)聯(lián)系，這就意味著混凝土必須具有相當(dāng)?shù)臐穸?，有氯離予時(shí)，導(dǎo)電性顯著增加。(3)在陽極金屬表面要處于活化狀態(tài)。(4)氧氣能從混凝土表i睡自。散到陰極活化鋼筋表而，有足夠的氧生成氫氧根離子。 客觀上講，裂縫處是陽極，混凝土未開裂處是陰極，由于裂縫處鍘筋暴露于空氣中，鋼筋失去混凝土的鈍化而處于活化狀態(tài)。氧的擴(kuò)散速度越大，鋼筋腐蝕越快。因此腐蝕的速度取決于混凝土的密實(shí)度及保護(hù)層厚度，混凝士密實(shí)度越差，腐蝕速度越大。3.2鋼筋銹蝕的預(yù)防措施目前的防銹措施主要有防銹涂層法、陰極保護(hù)法、惰化鋼筋法和防銹水泥混凝土等方法。這些措施各有特點(diǎn)與利弊，提高

16、混凝土自身對(duì)鋼筋的保護(hù)能力，是最根本的防護(hù)原則。3.2.1混凝土外涂層(t cn)(1)聚合物改性水泥砂漿，這是近年來發(fā)展起來的新型混凝土覆面材料，聚合物大都以乳液形式摻人水泥砂漿中，大大提高了砂漿層密實(shí)性和粘接力，其耐久性可與基體混凝土保持一致。聚合物改性水泥砂漿層主要用于各種鹽類存在的(氯鹽、硫酸鹽)強(qiáng)腐蝕環(huán)境，較適合水下建筑物，而且大量(dling)用于已有建筑物的修復(fù)工程。但聚合物水泥砂漿畢竟是水泥基材料，原則上是不耐酸的。因此不適宜在較強(qiáng)的酸性環(huán)境中采用。(2)滲透性涂層。滲透性涂層在混凝土表面涂覆后，可與混凝土組分起化學(xué)作用并堵塞孔隙，或自行聚合形成連續(xù)性憎水膜。滲透性涂層材料可深

17、入混凝土內(nèi)部(nib)35mm，形成一個(gè)特殊的防護(hù)層，能有效地阻止外界環(huán)境中腐蝕介質(zhì)進(jìn)入混凝土中，從而保護(hù)鋼筋免受腐蝕。還有一種與滲透性涂層既類似又有區(qū)別韻涂層叫浸漬型涂層。這類浸漬型涂層是用聚合物單體以浸漬的方法滲入混凝土中，并在其內(nèi)聚合，形成一層不透水的保護(hù)層，這類浸漬型涂層只適用于小型構(gòu)件。(3)混凝土表面涂層。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物表面，使用耐蝕涂層防止有害介質(zhì)的滲入，保持混凝土堿度及其結(jié)構(gòu)，以達(dá)到防止鋼筋混凝土破壞的目的，這也是有效而常用的方法之一。在小范圍強(qiáng)腐蝕環(huán)境中，采取表面涂層防護(hù)措施是首選方案。3.2.2環(huán)氧涂層鋼筋環(huán)氧涂層鋼筋，被確認(rèn)為鋼筋防腐蝕的有效措施之一。環(huán)氧粉末的獨(dú)特性

18、能與靜電噴涂工藝技術(shù)的發(fā)展，能保證涂層與基體鋼筋的良好粘結(jié)，抗拉、抗彎和短半徑180彎曲仍不山現(xiàn)裂縫的性能，這都是其他涂層難以達(dá)到的。環(huán)氧樹脂粉末涂層還具有極強(qiáng)的耐化學(xué)侵蝕的性能，并且涂層具有不滲透性，因此能阻止腐蝕介質(zhì)如水、氧、氯氣等化學(xué)成分與鋼筋接觸，有效地保護(hù)了鋼筋，使其抗氧氣腐蝕壽命至少延長(zhǎng)50年。環(huán)氧樹脂粉末涂層還能長(zhǎng)期經(jīng)受混凝土的高堿性環(huán)境而不破壞。然而，在工程使用巾也發(fā)現(xiàn)了它的不足。環(huán)氧涂層鋼筋的主要問題集中在鋼筋表面涂層的完整性上。試驗(yàn)與實(shí)踐表明，如果涂層不完整，有孔滑、龜裂等質(zhì)景缺陷，在腐蝕環(huán)境下，鋼筋就會(huì)被腐蝕，而且在涂層不完整的缺陷處，鋼筋發(fā)生局部腐蝕的速度比無涂層的鋼筋

19、還要快。3.2.3陰極保護(hù)鋼筋的氯離予腐蝕實(shí)質(zhì)上是電化學(xué)腐蝕。因此可以采用外加電流或犧牲陽極的陰極保護(hù)方法，給鋼筋提供(tgng)較高的負(fù)電壓，使鋼筋的電位處于負(fù)極(陰極)，鋼筋的電位降低到陽極開路電壓之下，從而有效地保證了鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋。3.2.4鋼筋(gngjn)緩蝕劑鋼筋緩蝕劑被確認(rèn)為是鋼筋防護(hù)(fngh)的長(zhǎng)期有效的措施之一。它與其它混凝土外加劑不同，它是通過抑制混凝土與鋼筋界面孔溶液中發(fā)生的陽極或陰極電化學(xué)腐蝕反應(yīng)來保護(hù)鋼筋。緩蝕劑的一般原理是緩蝕劑直接參與界面化學(xué)反應(yīng)，使鋼筋表面形成氧化物的鈍化膜，或者吸附在鋼筋表面形成阻凝層，或者兩種機(jī)理兼而有之。 4、抗?jié)B4.1混凝土抗?jié)B的

20、意義所謂混凝土的抗?jié)B性，是指混凝土材料抵抗壓力水滲透的能力，它是決定混凝土耐久性最基本的因素。鋼筋銹蝕、凍融循環(huán)、硫酸鹽侵蝕和堿骨料反應(yīng)這些會(huì)導(dǎo)致混凝土品質(zhì)劣化的原因中水能夠滲透到混凝土內(nèi)部都是破壞的前提，也就是說水或者直接導(dǎo)致膨脹和開裂，或者作為侵蝕介質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)去混凝土內(nèi)部的載體。所以，混凝土的抗?jié)B性對(duì)于混凝土的耐久性具有重大的意義。4.2提高混凝土抗?jié)B性能因素的分析影響混凝土抗?jié)B性的根本因素是孔隙率和孔隙特征?；炷恋目紫堵试降停B通孔越少，抗?jié)B性越好?；炷林械臐B水通道主要是來自水泥漿中多余的水分蒸發(fā)而留下的氣孔水泥漿泌水所產(chǎn)生的毛細(xì)管孔道、內(nèi)部的微裂以及施工振搗不密實(shí)產(chǎn)生的蜂窩、孔洞，這

21、些都會(huì)導(dǎo)致混凝土滲水。當(dāng)混凝土受壓力水作用時(shí)，水從其中的孔隙或組成材料本身中通過, 若水流孔隙是連續(xù)的, 則造成混凝土的滲漏。為了最大程度的降低混凝土的孔隙率，提高混凝土的抗?jié)B性，主要的措施是降低水灰比，旋轉(zhuǎn)好的骨料級(jí)配，充分振搗和養(yǎng)護(hù)，摻用引氣劑和優(yōu)質(zhì)粉煤灰摻和料等方法來實(shí)現(xiàn)。4.3提高混凝土抗?jié)B性能的措施4.3.1選擇合理的水灰比及灰砂比改善混凝土抗?jié)B性4.3.2骨料級(jí)配通過選用好的骨料級(jí)配，可以減少混凝土的孔隙率，從而(cng r)提高混凝土的抗?jié)B性。不論是連續(xù)級(jí)配還是間斷級(jí)配, 所得到的密實(shí)度很高的混凝土只能使砂石增加到一定(ydng)程度后減少水沿骨料之間空隙滲透的可能性, 增加了有

22、效阻水截面。但混凝土透水的主要原因(yunyn)是水泥石本身的毛細(xì)孔隙和水泥石骨料接觸面產(chǎn)生了裂縫, 因此不論混凝土骨料級(jí)配好或壞、骨料空隙和容重大或小、骨料本身抗?jié)B能力強(qiáng)或弱, 只要水泥石本身以及水泥石骨料接觸面的孔隙透水,混凝土的抗?jié)B性能仍會(huì)很差。相反, 如混凝土中的水泥石與骨料接觸面防水性能很好, 水泥石骨料之間黏結(jié)牢固, 阻水性能良好, 混凝土的抗?jié)B性能也會(huì)很好。因此, 要使混凝土有良好的抗?jié)B性能, 主要應(yīng)控制混凝土中砂漿的數(shù)量和質(zhì)量, 控制混凝土結(jié)構(gòu)的形成, 改善混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)造。”4.3.3 引氣劑的摻用引氣劑的使用可以讓微小氣泡切斷了許多毛細(xì)孔的通道，含氣量超過6%的時(shí)候，會(huì)

23、導(dǎo)致混凝土強(qiáng)強(qiáng)度的急劇降低。引氣劑的摻入，在混凝土中會(huì)引入大量均勻分布，相互獨(dú)立的類球形微小氣泡。大量的類球形氣泡在混凝土中起到了滾珠的作用，而大量氣泡又增加了漿體的體積、漿體粘度和屈服應(yīng)力，因此混凝土拌合物的和易性得到了極大的改善和提高，摻入引氣劑以后，在混凝土配合比設(shè)計(jì)上具有了一定的優(yōu)點(diǎn)：由于引氣劑具有一定的減水作用，在用水量一定的情況下，摻入引氣劑可以提高混凝土的坍落度，或在坍落度和單位水泥用量相同的情況下。摻入引氣劑可以減少單位用水量，從而增加了混凝土的密實(shí)性。提高了混凝土的耐久性。4.3.4 粉煤灰的摻用由于粉煤灰在混凝土中能發(fā)揮其形態(tài)效應(yīng)，微集料效應(yīng)和活性效應(yīng)，提高混凝土的密實(shí)度，

24、細(xì)化孔隙，從而提高混凝土的抗?jié)B性。由試驗(yàn)可知粉煤灰混凝土的抗?jié)B性能好于基準(zhǔn)混凝土，這是由于粉煤灰的活性物質(zhì)發(fā)生二次水化反應(yīng)使粉煤灰密實(shí)度得以提高。因此我們?cè)诠こ讨锌梢酝ㄟ^加入適量的粉煤灰來提高混凝土的抗?jié)B性，而且節(jié)約了水泥的用量，節(jié)省成本。 5.堿骨料( lio)反應(yīng) 5.1水工混凝土與普通(ptng)混凝土的差異 從混凝土堿骨料的反應(yīng)行為方面(fngmin)考慮，水工混凝土與普通混凝土存在以下差異：（1)骨料的粒徑較大：一般，水工混凝土的最大骨料粒徑為150mm，而且所占的比例較高；相反，普通混凝土的最大骨料粒徑基本不超過40mm。2)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)低：除特殊部位以外，水工混凝土的強(qiáng)度等級(jí)

25、通常較低。3)膠凝材料的用量少：考慮到水化熱，水工混凝土膠凝材料的用量一般不超過200kg/m3。4)長(zhǎng)期處在潮濕的環(huán)境中：水工建筑物的特殊性致使水工混凝土長(zhǎng)期處于飽水的狀態(tài)；對(duì)于普通混凝土而言，大部分建筑物結(jié)構(gòu)都在地面以上，其干濕狀態(tài)受空氣濕度影響。5)對(duì)使用壽命的要求較長(zhǎng)：一般水工建筑物投資大，建設(shè)期長(zhǎng)，自然要求其使用壽命較長(zhǎng)；此外，水工建筑物往往具有特殊的重要性，對(duì)耐久性的要求也較高。經(jīng)上述分析可知，水工混凝土與普通混凝土有著相當(dāng)大的差異，這些差異使得堿骨料反應(yīng)行為有著巨大差異。 5.2混凝土的堿骨料反應(yīng)條件堿骨料反應(yīng)通常是指混凝土澆筑成型的很多年后水中的堿、混凝土原材料中的水泥以及外加

26、劑等物質(zhì)與骨料中的活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，此后反應(yīng)的生成物吸水膨脹，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的應(yīng)力增加，最終造成開裂。發(fā)生堿骨料反應(yīng)破壞必須要有一定條件的，主要包括以下方面：首先，配制混凝土構(gòu)成中加入水泥、骨料、摻合料、外加劑和水等物質(zhì)的同時(shí)假如了部分堿，或者是混凝土構(gòu)件處于有堿摻入的環(huán)境中；其次，要有部分堿活性骨料存在于混凝土中；最后，潮濕的環(huán)境中可以使得反應(yīng)物吸水，造成膨脹。綜上所述，避免堿骨料反應(yīng)破壞最穩(wěn)妥的措施是利用非活性骨料，但就目前的建筑施工環(huán)境而言，活性骨料的分布十分廣泛。此外，堿骨料的選擇還受到建筑工程的經(jīng)濟(jì)因素影響。目前，對(duì)于有潛在危害反應(yīng)的活性骨料工程，施工時(shí)通常會(huì)采取抑制措施，主要是

27、控制混凝土中堿的含量或選用低堿水泥。 5.3堿骨料反應(yīng)的影響因素 5.3.1 骨料粒徑對(duì)堿骨料反應(yīng)膨脹及開裂的影響 提及骨料粒徑對(duì)堿骨料反應(yīng)膨脹的影響，目前普遍認(rèn)為當(dāng)骨料粒徑在0.150.80mm 范圍內(nèi)時(shí)硅質(zhì)骨料砂漿棒的膨脹值最大。當(dāng)骨料的粒徑繼續(xù)增大時(shí)，砂漿棒的膨脹值將顯著減小。存在粗骨料的情況下其膨脹還受粗骨料的限制。 (1)就骨料粒徑而言，雖然隨骨料粒徑的增大砂漿(shjing)膨脹減小，但是只有在骨料的粒徑小于2.5mm 的情況下，這種影響才是顯著的。在水工混凝土中，存在有較多細(xì)骨料，如若這些細(xì)骨料具有活性，仍能發(fā)生較嚴(yán)重的堿骨料反應(yīng)并產(chǎn)生較大膨脹。 (2)就粗骨料對(duì)砂漿的膨脹作用而

28、言，粗骨料約束砂漿的膨脹需要具備一定條件的。如果細(xì)骨料是非活性的，而粗骨料是活性的，那么粗骨料自由(zyu)膨脹將大于砂漿自由膨脹。因此，粗骨料非但不能約束砂漿膨脹，反而需要利用砂漿來約束粗骨料的膨脹。在這種情況下，粗骨料含量越多，混凝土膨脹就會(huì)越大。水工混凝土中粗骨料含量較多，有可能帶來較大危害。(3)從混凝土的開裂來看，不同粒徑骨料的膨脹和開裂是不一致的。若骨料的粒徑較大，盡管試件的膨脹率減小，卻更容易開裂。因此，隨著骨料粒徑的增大試件的膨脹率減小并不意味著安全性的提高。水工(shu n)混凝土骨料的粒徑較大，一旦發(fā)生堿骨料反應(yīng)，導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而開裂的可能性仍然較大。 5.3.2 混凝土

29、強(qiáng)度與堿骨料反應(yīng)破壞的關(guān)系通常情況下，水工混凝土的強(qiáng)度要求較低，且水工混凝土以90d 齡期的強(qiáng)度為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這表明水工混凝土中的硬化水泥石強(qiáng)度較低。與堿發(fā)生反應(yīng)時(shí)，骨料產(chǎn)生膨脹，而硬化水泥石卻約束著骨料膨脹。同時(shí)，硬化水泥石將受到拉應(yīng)力，若超過其抗拉強(qiáng)度后水泥石便會(huì)開裂。水泥石抗拉強(qiáng)度越低，能承受的骨料膨脹值越低，從而混凝土越容易開裂。水工混凝土的強(qiáng)度遠(yuǎn)低于普通混凝土，所以其抵抗堿骨料反應(yīng)的能力更弱。5.3.3 膠凝材料用量與堿骨料反應(yīng)破壞的關(guān)系水工混凝土的膠凝材料用量很低，降低膠凝材料用量可以減少混凝土放熱量，有利于溫控防裂，但也要注意到它在發(fā)生堿骨料反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)出的特殊行為：一是為堿骨料反應(yīng)

30、提供堿，二是作為連續(xù)相的硬化水泥石對(duì)堿骨料反應(yīng)膨脹有約束作用。水工混凝土所用膠凝材料遠(yuǎn)少于普通混凝土，在同等條件下，水工混凝土的膨脹大于普通混凝土；堿骨料反應(yīng)發(fā)生時(shí)，硬化水泥石會(huì)承受較大的拉應(yīng)力。堿骨料反應(yīng)一旦發(fā)生，相對(duì)于普通混凝土而言水工混凝土更易破壞。 5.3.4 潮濕條件對(duì)堿骨料反應(yīng)(fnyng)膨脹的影響 堿骨料反應(yīng)發(fā)生的三個(gè)必要條件是：存在活性骨料，混凝土中含一定量的堿，混凝土中有足夠的水分。在堿骨料反應(yīng)中，水有著很重要的作用，水工混凝土長(zhǎng)期處于飽水的狀態(tài)。這種條件下，一旦混凝土中存有活性骨科和足量的堿，便會(huì)發(fā)生反應(yīng)鵬展破壞(phui)混凝土結(jié)構(gòu)。 5.3.5 使用壽命要求與堿骨料反

31、應(yīng)(fnyng)的關(guān)系水電工程的投資額高、建設(shè)期長(zhǎng)，加上它的特殊重要性使得水電工程的使用壽命要求較長(zhǎng)。較長(zhǎng)使用壽命的要求為堿骨料反應(yīng)提供了足夠的時(shí)間，堿骨料反應(yīng)過程較緩慢，需要一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間來進(jìn)行，慢膨脹活性骨料所需時(shí)間更長(zhǎng)。堿骨料反應(yīng)破壞通常出現(xiàn)在建成后十幾年甚至幾十年后。5、結(jié)語通過一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，混凝土的耐久性是混凝土建筑物研究重要內(nèi)容，對(duì)混凝土耐久性的研究對(duì)混凝土建筑的使用具有重要意義，耐久性本身就是一個(gè)具體但又復(fù)雜綜合的內(nèi)容，僅僅一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)是完全不夠的，作為土木工程專業(yè)的研究生我們應(yīng)該重視這方面的學(xué)習(xí)，在平時(shí)應(yīng)該有意識(shí)的關(guān)注這方面的消息，無論是通過新聞媒體，還是查閱專業(yè)期刊等等。當(dāng)然，還有其他很多的影響混凝土的耐久性及保護(hù)措施，影響混凝土的耐久性能還有電通量、氯離子滲透、及混凝土的制造的工藝、原料的品質(zhì)密切相關(guān)，因此我們需要從各個(gè)方面綜合考慮，本文僅僅是介紹了幾個(gè)主要的方面。在此，感謝何世欽老師一個(gè)學(xué)期以來的敦敦教誨，這半年來我受益朗多