混凝土的耐久性之

姓名：康文龍學(xué)號(hào)：2013142061指導(dǎo)教師：趙家林混凝土的耐久性之抗凍性混凝土為什么會(huì)凍壞？?jī)鰤牡穆访婊炷羶鰤姆譃閮煞N：1·混凝土為凝固:新配制的混凝土內(nèi)部含有較多的自由水，正常溫度（室溫）混凝土45min初凝完成混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)自由水分蒸發(fā)就能夠達(dá)到初凝的硬化條件，如果氣溫過(guò)低，混凝土結(jié)構(gòu)的水分無(wú)法蒸發(fā)那么超過(guò)一定時(shí)間還未完成硬化就稱(chēng)為混凝土凍壞。2·發(fā)生在混凝土硬化之后，混凝土膠凝材料不足，不能包裹住骨料表面并填滿(mǎn)骨料間空隙，養(yǎng)護(hù)水或雨水吸水飽和，冬季混凝土空隙內(nèi)水結(jié)晶體積膨脹，使混凝土脹裂混凝土的抗凍性與那些因素有關(guān)？由混凝土的凍融破環(huán)機(jī)理可知，混凝土的抗凍性與空氣泡間距·降溫速度·可凍水的含量·材料的滲透系數(shù)以及抵抗破環(huán)的能力等因素有關(guān)。主要影響因素是平均氣泡間距·水灰比·水泥品種·骨料·摻合料·水泥用量等為什么引氣劑所產(chǎn)生的的孔對(duì)抗凍性有利，而其他孔對(duì)抗凍性不利？美國(guó)是最早開(kāi)始研究引氣劑的國(guó)家，自1934年在美國(guó)堪薩斯州與紐約州道路工程施工中發(fā)現(xiàn)引氣混凝土，至今已有半個(gè)多世紀(jì)。挪威1974年首次在大壩中使用引氣劑，經(jīng)過(guò)20年運(yùn)行后，摻引氣劑的混凝土表面完好無(wú)損，而未摻引氣劑的混凝土則已遭受較嚴(yán)重的凍融破壞。我國(guó)這方面的工作始于50年代。我國(guó)混凝土學(xué)科創(chuàng)始人吳中偉教授，在50年代初期就強(qiáng)調(diào)了混凝土抗凍的重要性，并創(chuàng)先研制了松香熱聚物加氣劑(引氣劑)，應(yīng)用于治淮水利混凝土工程，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)采用引氣劑而提高混凝土抗凍耐久性的先河。范沈撫(1991年)分析了摻引氣劑混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗凍耐久性，得出與上述同樣結(jié)論：摻用引氣劑，使混凝土達(dá)到足夠的含氣量要求，可改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)，并明顯改善混凝土的抗凍耐久性為什么引氣劑所產(chǎn)生的的孔對(duì)抗凍性有利，而其他孔對(duì)抗凍性不利？引氣劑所產(chǎn)生的孔與其他孔本質(zhì)區(qū)別在于引氣劑所產(chǎn)生的孔是封閉的，孔內(nèi)不含水，所以，通常稱(chēng)之為氣泡。而其他孔是連通孔，允許自有水的進(jìn)入，在潮濕的環(huán)境下，常常含有較多的水，引氣劑所形成的孔不是可凍孔，因而在凍融環(huán)境下，不會(huì)造成混凝土的破環(huán)。不僅如此，引氣劑所產(chǎn)生的孔還可能釋放冰凍作用下所產(chǎn)生的壓力，由于水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而將產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)壓力，如果在冰凍區(qū)周?chē)嬖谥龤鈩┧a(chǎn)生的孔，則可以減少這種內(nèi)壓力，減輕它對(duì)混凝土的破環(huán)，由于兩個(gè)原因，使得引氣劑所產(chǎn)生孔對(duì)混凝土的抗凍性的影響與其他孔不同，不僅沒(méi)有害，而且還有有利作用。引氣劑所產(chǎn)生的孔還可能釋放冰凍作用下所產(chǎn)生的壓力，由于水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而將產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)壓力，如果在冰凍區(qū)周?chē)嬖谥龤鈩┧a(chǎn)生的孔，則可以減少這種內(nèi)壓力，減輕它對(duì)混凝土的破環(huán)，混凝土中的氣泡結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土的抗凍性有什么影響？含氣量要對(duì)商品混凝土的抗凍性起作用。所引的氣泡必須微小、互不相連、能穩(wěn)定均勻地分布在商品混凝土中。氣泡的尺寸通常介于0.05～1.27mm之間。氣泡過(guò)大，則容易逸出，不易穩(wěn)定存在，對(duì)抗凍融反而不利。氣泡間距是影響商品混凝土抗凍能力的關(guān)鍵因素。對(duì)于同一強(qiáng)度等級(jí)的商品混凝土，其耐久性系數(shù)隨氣泡的間距增大而顯著降低。美國(guó)商品混凝土協(xié)會(huì)認(rèn)為，為充分防止凍害，氣泡間距應(yīng)為0.25mm，德國(guó)則要求為0.20mm。只要商品混凝土引氣量足夠。水灰比對(duì)商品混凝土的抗凍性影響很小，但水灰比卻是影響氣泡尺寸和間距的重要因素。通過(guò)對(duì)不同水灰比引氣商品混凝土氣泡尺寸研究，發(fā)現(xiàn)商品混凝土氣泡尺寸隨水灰比降低而減小，隨水灰比增大而增大。水灰比對(duì)氣泡間距的影響也類(lèi)似。在商品混凝土引氣量相近的情況下，水灰比越大，氣泡的間距越大，表現(xiàn)為商品混凝土抗凍性能越差。因此，大水灰比商品混凝土要達(dá)到與小水灰比商品混凝土相近的抗凍能力，其引氣量應(yīng)相應(yīng)增加。氣泡尺寸和氣泡間距最終都反映到含氣量上。當(dāng)含氣量一定時(shí)，氣泡尺寸越小，氣泡數(shù)量越多，則氣泡間距值越小。當(dāng)氣泡尺寸不變時(shí)，則含氣量越大，氣泡間距值越小，抗凍性能越好。因此對(duì)商品混凝土抗凍融能力控制最終還是對(duì)含氣量的控制。摻合料對(duì)混凝土氣泡結(jié)構(gòu)有什么影響？海綿鐵礦渣硫鐵礦礦渣粉煤灰一、什么是礦物摻合料活性氧化硅、氧化鋁和其它有效礦物為主要成分，在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土綜合性能，且摻量一般不小于5%的具有火山灰活性或潛在水硬性的粉體材料。GB/T18736-2002《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》明確規(guī)定：用于改善混凝土耐久性能而加入的、磨細(xì)的各種礦物摻合料，又稱(chēng)礦物外加劑，其主要特征是磨細(xì)礦物材料，細(xì)度比水泥顆粒小，主要用于改善混凝土的耐久性和工作性能。是混凝土的第六組分。常用的礦物摻合料有：粉煤灰、?；郀t礦渣粉、硅灰、沸石粉。礦渣：冶煉生鐵的副產(chǎn)品，以硅酸鹽和鋁硅酸鹽為主

粉煤灰：熱電廠煤粉燃燒后的產(chǎn)物，以硅酸鹽和鋁硅酸鹽為主三、摻合料在混凝土中的作用1、摻合料可代替部分水泥，成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益顯著。2、增大混凝土的后期強(qiáng)度。礦物細(xì)摻料中含有活性的SiO2和Al2O3，與水泥中的石膏及水泥水化生成的Ca(OH)2反應(yīng)，生成生成C-S-H和C-A-H、水化硫鋁酸鈣。提高了混凝土的后期強(qiáng)度。但是值得提出的是除硅灰外的礦物細(xì)摻料，混凝土的早期強(qiáng)度隨著摻量的增加而降低。3、提高混凝土的耐久性?；炷恋哪途眯耘c水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2密切相關(guān)，礦物細(xì)摻料和Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低了混凝土中的Ca(OH)2含量；同時(shí)減少混凝土中大的毛細(xì)孔，優(yōu)化混凝土孔結(jié)構(gòu)，降低混凝土最可幾孔徑，使混凝土結(jié)構(gòu)更加致密，提高了混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性能。如何評(píng)定混凝土的抗凍性？混凝土的抗凍性是評(píng)定混凝土耐久性的總指標(biāo)，而不能理解為只是單純抵抗凍融的性質(zhì)。不僅嚴(yán)寒地區(qū)的混凝土建筑物有抗凍性要求，溫?zé)岬貐^(qū)的混凝土工程由于遭受干、濕、冷、熱的交替破壞作用，經(jīng)歷時(shí)間長(zhǎng)后會(huì)發(fā)生表層剝落、結(jié)構(gòu)疏松等現(xiàn)象，因此也同樣有抗凍性要求。試驗(yàn)方法目前，進(jìn)行混凝土的抗凍性試驗(yàn)分為“慢凍法”和“快凍法”兩種，均以試件所能承受的凍融交替次數(shù)表示。(l)慢凍法。“慢凍法”是將按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的試件經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行凍融試驗(yàn)，當(dāng)達(dá)到最大循環(huán)次數(shù)時(shí)，試件強(qiáng)度的下降率不能超過(guò)9:04，質(zhì)量損失率不超過(guò)5%(與未經(jīng)凍融試驗(yàn)的相應(yīng)檢查試件相比)。經(jīng)浸水飽和的試件，在-20～-10℃下凍4h，然后在15～20℃的溫水中融4h，稱(chēng)為一個(gè)循環(huán)。如最大凍融循a次數(shù)為100次，其抗凍標(biāo)號(hào)為FlOO。標(biāo)準(zhǔn)的抗凍標(biāo)號(hào)是采用28d齡期的試件進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)論證后，也可采用60d或90d齡期的試件進(jìn)行試驗(yàn)。抗凍等級(jí)分為F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300七級(jí)?；炷恋膬鋈谄骗h(huán)有哪些特征？當(dāng)存在如下條件時(shí)，凍融破壞就會(huì)發(fā)生：1.混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)生凍融循環(huán)；混凝土疏松多孔，其中的孔隙和毛細(xì)孔中充滿(mǎn)水；

凍融破壞通常發(fā)生在經(jīng)常與水接觸的結(jié)構(gòu)水平表面，對(duì)結(jié)構(gòu)立面造成的破壞多發(fā)生在淹沒(méi)在水中的結(jié)構(gòu)的水線(xiàn)附近。當(dāng)溫度下降，結(jié)構(gòu)孔隙中的水轉(zhuǎn)化成冰，體積逐漸膨脹，這種膨脹會(huì)產(chǎn)生一種局部張力，使其周?chē)乃嗍瘮嗔?，造成結(jié)構(gòu)破損。這種破損是從外向里一小片、一小片的破碎。毛細(xì)孔膨脹，產(chǎn)生張力，導(dǎo)致破損。

凍融破壞的發(fā)展速度與如下因素有關(guān)：

與混凝土的孔隙率成正比；

與環(huán)境的潮濕度成正比；與凍融循環(huán)次數(shù)成正比；

與混凝土中空氣的含量成反比；如果水平表面易于存水，會(huì)加速破壞；與骨料的孔隙率和吸水性成正比高強(qiáng)度的混凝土的抗凍性能與普通混凝土有什么不同？?jī)烧叩淖钪饕獏^(qū)別就是在原材料的質(zhì)量要求上不一樣，抗凍抗?jié)B混凝土以原材料的質(zhì)量要求要比普通混凝土高。

對(duì)抗?jié)B混凝土配合比尚有一些特殊要求，需要進(jìn)行規(guī)定。

原材料的選用和質(zhì)量控制對(duì)抗?jié)B混凝土非常重要。大量抗?jié)B混凝土用于地下工程，為了提高抗?jié)B性能和適合地下環(huán)境特點(diǎn)，摻加外加劑和礦物摻合料十分有利，也是普遍的做法，在以膠凝材料最小用量作為控制指標(biāo)的情況下，采用普通硅酸鹽水泥有利于混凝土耐久性能和質(zhì)量控制。骨料粒徑太大和含泥（包括泥快）較多都對(duì)混凝土抗?jié)B性能不利。采用較小的水膠比可提高混凝土的密實(shí)性，從而使其有較好和抗?jié)B性，因此，控制最大水膠比是抗?jié)B混凝土配合比設(shè)計(jì)的重要法則。另外，膠凝材料和細(xì)骨料用量太少也對(duì)混凝土抗?jié)B性能不利。抗?jié)B混凝土的配制抗?jié)B等級(jí)比設(shè)計(jì)值要求高，有利于確保實(shí)際工程混凝土抗?jié)B性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在混凝土中摻用引氣劑適量引氣，有利于提高混凝土抗凍性能。

采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制抗凍混凝土