混凝土結(jié)構(gòu)耐久度性能的影響因素與提升措施,建筑結(jié)構(gòu)論文

混凝土結(jié)構(gòu)耐久度性能的影響因素與提升措施,建筑結(jié)構(gòu)論文混凝土在飽水狀態(tài)下因凍融循環(huán)產(chǎn)生的毀壞作用稱為凍融毀壞，混凝土的抗凍性是指飽水混凝土抵抗凍融循環(huán)作用的性能?；炷恋膬鋈跉囊话惆l(fā)生于嚴(yán)寒地區(qū)經(jīng)常與水接觸的混凝土構(gòu)造物，如水位變化區(qū)的海工、水工混凝土構(gòu)造物以及與水接觸的其他部位等。建筑凍融毀壞是常見的混凝土病害，也直接影響了混凝土構(gòu)造的耐久性能。1.2混凝土的堿集料反響混凝土構(gòu)造的主要組成部分是水泥、砂、石、粉煤灰、外加劑、水及其他材料。這些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響，進(jìn)而生成堅(jiān)硬的混凝土構(gòu)造。通常而言水泥化合物扮演著粘結(jié)劑的作用，把砂、石材料粘合在一起。自上世紀(jì)四十年代開場(chǎng)發(fā)現(xiàn)了堿集料反響，很多專家學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量的研究。堿-集料反響主要有堿-硅酸反響、堿-碳酸鹽反響、堿-硅酸鹽反響。堿-集料反響產(chǎn)物堿-硅酸凝膠等遇水膨脹，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的膨脹應(yīng)力，進(jìn)而引起混凝土開裂。發(fā)生堿-集料反響必須具備三個(gè)條件：堿、活性集料〔含有活性的SiO2〕、和水。這種反響的顯著特征是膨脹發(fā)生緩慢，要很長(zhǎng)時(shí)間才能具體表現(xiàn)出出來?；炷烈坏┌l(fā)生堿-集料反響產(chǎn)生裂縫后使其粘結(jié)性能的下降、混凝土強(qiáng)度下降，進(jìn)而影響了混凝土構(gòu)造的耐久性能。1.3鋼筋銹蝕鋼筋構(gòu)造對(duì)混凝土起到骨架支撐的作用，有效地承載了混凝土構(gòu)造的拉力。一般情況下混凝土硬化后內(nèi)部呈堿性，鋼筋外表被鈍化構(gòu)成保衛(wèi)膜，鋼銹不會(huì)銹蝕。但是混凝土在外界因素的影響下構(gòu)造中經(jīng)常出現(xiàn)鋼筋的腐蝕。造成鋼筋銹蝕的原因主要有：①鋼筋兩端的電位存在差異不同，進(jìn)而造成了鋼筋的電化學(xué)反響，出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象；②鋼筋保衛(wèi)膜的破損，鋼筋的保衛(wèi)膜是一層致密的鈍化膜，當(dāng)PH值下降到9下面或氯離子的侵蝕能夠毀壞鋼筋保衛(wèi)膜，進(jìn)而引起鋼筋的進(jìn)一步腐蝕。鋼筋銹蝕的化學(xué)反響如下：鋼筋銹蝕后會(huì)產(chǎn)生下面結(jié)果：〔1〕鋼筋的有效截面減少，受力減少；〔2〕與混凝土的粘結(jié)力減少；〔3〕鋼筋腐蝕產(chǎn)生的鐵銹體積膨脹使混土產(chǎn)生裂縫，混凝土構(gòu)造毀壞、強(qiáng)度下降。1.4混凝土的裂縫自從商品混凝土大量推廣以來，混凝土裂縫也成為一種普遍的現(xiàn)象。十分是大面積的梁板構(gòu)造和高層地下室剪力墻最常見。預(yù)拌混凝土由于粗骨料的粒徑比擬小、砂率較大、坍落度較大容易產(chǎn)生裂縫?；炷潦湛s主要有塑性收縮、枯燥收縮、自收縮、碳化收縮等，華而不實(shí)混凝土的早期塑性收縮裂縫比擬多。混凝土澆筑后至初凝前處于塑性狀態(tài)，假如受風(fēng)吹、日曬外表水份蒸發(fā)太快會(huì)產(chǎn)生急劇的收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度很低不能抵抗這種變形而導(dǎo)致開裂。混凝土出裂縫后抗?jié)B能力變差，水和空氣就更容易滲入混凝土內(nèi)部加速混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕，還會(huì)影響構(gòu)造的承載力和耐久性。1.5混凝土的碳化水泥在硬化經(jīng)過中會(huì)產(chǎn)生Ca〔OH〕2.鋼筋在堿性環(huán)境中被鈍化產(chǎn)生一層保衛(wèi)膜，能夠防止鋼筋生銹。但是空氣中的CO2漸漸滲到混凝土中就會(huì)與Ca〔OH〕2發(fā)生化學(xué)反響生成碳酸鈣〔Ca〔OH〕2+CO2CaCO3+H2O〕.這時(shí)混凝土從外表開場(chǎng)就變成中性，這就是混凝土的碳化也叫中性化。當(dāng)碳化深度超過鋼筋保衛(wèi)層的厚度，在有水和氧氣的條件下就會(huì)失去對(duì)鋼筋的保衛(wèi)作用，鋼筋就會(huì)銹蝕。鋼筋銹蝕后受力減少、與混凝土的粘結(jié)力減少、產(chǎn)生的鐵銹體積膨脹使混土構(gòu)造毀壞、強(qiáng)度下降。2影響混凝土構(gòu)造耐久度的原因分析混凝土構(gòu)造耐久度的影響因素較多，例如原材料質(zhì)量狀況、施工質(zhì)量控制、自然條件等因素都會(huì)對(duì)混凝土構(gòu)造耐久性產(chǎn)生影響，下面進(jìn)行具體的分析。2.1混凝土原材料質(zhì)量問題原材料質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接關(guān)系著混凝土的質(zhì)量，混凝土的原材料包括水泥、砂、石、粉煤灰、外加劑等。尤其是水泥和砂、石的質(zhì)量至關(guān)重要。用的水泥品種不符合工程部位的特點(diǎn)。砂、石集料的粒徑、級(jí)配、含泥量控制不當(dāng)，就會(huì)造成混凝土強(qiáng)度低，構(gòu)造不夠致密，進(jìn)而影響了構(gòu)造耐久度。水泥與外加劑的適應(yīng)不好，混凝土澆筑后泌水嚴(yán)重就會(huì)構(gòu)成很多微細(xì)泌水通道，進(jìn)而影響混凝土的抗?jié)B性能。假如原材料中的氯離子含量、堿含量超標(biāo)也將影響混凝土的耐久性。2.2混凝土施工原因混凝土施工流程較為簡(jiǎn)單，但是施工工序中的施工細(xì)節(jié)要求較嚴(yán)，混凝土攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗、后期養(yǎng)護(hù)工作都會(huì)影響混凝土的實(shí)體質(zhì)量。例如在混凝土澆筑和振搗施工中假如對(duì)澆筑速度和振搗頻率控制不當(dāng)，就會(huì)造成混凝土內(nèi)部構(gòu)造中出現(xiàn)孔洞和局部缺陷，假如混凝土再出現(xiàn)裂縫混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B能力較差，水和空氣易浸透到內(nèi)部，會(huì)加速混凝土的碳化及鋼筋的銹蝕，造成其構(gòu)造耐久性能較低?；炷翝仓蟛火B(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)不好將會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)，也會(huì)產(chǎn)生裂縫。2.3自然條件的影響混凝土處于飽水狀態(tài)和凍融循環(huán)交替作用是發(fā)生混凝土凍融毀壞的必要條件，混凝土構(gòu)造只要維持在一定的溫度范圍內(nèi)，才能保證其內(nèi)部物質(zhì)的穩(wěn)定性，不至于發(fā)生不良的物理、化學(xué)反響。一旦混凝土外界環(huán)境的溫度偏差較大，尤其是在嚴(yán)寒的冬季，混凝土構(gòu)造往往會(huì)出現(xiàn)凍融毀壞，凍融毀壞對(duì)混凝土的構(gòu)造耐久性能影響主要是毀壞水泥石構(gòu)造?；炷恋拿?xì)孔中含有一定量的水分，一般情況下這些水分和混凝土構(gòu)造的水泥石保持平衡。當(dāng)溫度很低時(shí)會(huì)造成水分的冷凍結(jié)冰，進(jìn)而在空隙內(nèi)部產(chǎn)生較強(qiáng)的凍脹壓力?；炷羶鋈谘h(huán)產(chǎn)生的毀壞作用主要有凍脹開裂和外表剝蝕兩個(gè)方面。凍脹開裂使混凝土的彈性模量、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能嚴(yán)重下降，危害構(gòu)造物的安全性。一般混凝土的凍融毀壞，在其外表都可看到裂縫和剝落，并毀壞混凝土的整體構(gòu)造?；炷恋哪途眯耘c其所處的環(huán)境有很大的關(guān)系?；炷涟l(fā)生堿-集料反響就必需要有水；鋼筋銹蝕也是在潮濕環(huán)境中、氯離子含量超過一定標(biāo)準(zhǔn)。硫酸鹽對(duì)混凝土的侵蝕的主要特征是使混凝土膨脹和開裂，十分是處于干濕交替環(huán)境中會(huì)加速混凝土的毀壞，使混凝土的強(qiáng)度下降并影響耐久性。3提升混凝土構(gòu)造耐久度性能的措施3.1礦物摻合料的添加礦物摻合料的添加能夠極大地改善混凝土的性能、提高混凝土構(gòu)造的耐久性，例如粉煤灰和礦渣微粉的添加改善了水泥的反響環(huán)境，生成的混凝土構(gòu)造密實(shí)度、強(qiáng)度更高層次。礦物摻合料的添加改善了混凝土抗腐蝕性能，降低了混凝土內(nèi)部氯離子的擴(kuò)散，強(qiáng)化了對(duì)鋼筋構(gòu)造的保衛(wèi)，不同類型材料的添加對(duì)氯離子擴(kuò)散的影響差異性明顯〔如表1所示〕.礦物摻合料的添加改變了混凝土空隙的浸透性，由于其外表積較大，吸水性加強(qiáng)，添加礦物摻合料后的混凝土構(gòu)造內(nèi)的含水量維持在穩(wěn)定的水平。3.2施工環(huán)節(jié)的控制混凝土施工控制對(duì)其構(gòu)造耐久度性能的影響較大，在混凝土施工中首先要根據(jù)構(gòu)造所處的環(huán)境條件及設(shè)計(jì)壽命確定混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)、最小保衛(wèi)層厚度、最大水膠比，同時(shí)確定合理的坍落度以保證正常施工。混凝土的體積穩(wěn)定性是檢驗(yàn)其耐久度性能的主要參數(shù)，水泥的用量和標(biāo)號(hào)直接決定了其體積穩(wěn)定性，因而在保證經(jīng)濟(jì)投入的前提下，要適當(dāng)提高水泥的使用量，根據(jù)工程的特點(diǎn)和所處的環(huán)境條件選用不同品種的水泥，進(jìn)而提高混凝土構(gòu)造的耐久性。再者是要改善骨料的級(jí)配，優(yōu)化骨料加工工藝，降低骨料之間的孔隙率，提高水泥和骨料的接觸面積，提高混凝土構(gòu)造的均勻性。在混凝土的澆筑經(jīng)過中要規(guī)范施工，要振搗密實(shí)，不得漏振或過振，不得出現(xiàn)嚴(yán)重的蜂窩或孔洞，保證混凝土構(gòu)造的密實(shí)度?；炷翝仓笠龊灭B(yǎng)護(hù)，根據(jù)工程部位的特點(diǎn)和混凝土的性能特點(diǎn)確定合理的養(yǎng)護(hù)期，對(duì)于大面積板狀構(gòu)造最好是蓄水養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土的強(qiáng)度和防止裂縫的出現(xiàn)。3.3引氣劑的應(yīng)用鑒于混凝土構(gòu)造出現(xiàn)的凍融病害，要對(duì)混凝土添加適量的引氣劑，提高其抗凍融性，引氣劑的添加會(huì)增加混凝土構(gòu)造中的微氣泡，這些微氣泡能阻斷混凝土內(nèi)部的毛細(xì)孔，提高混凝土的抗?jié)B能力，消除凍融經(jīng)過中出現(xiàn)的內(nèi)部膨脹力，進(jìn)而提高其混凝土的構(gòu)造完好性。但是引氣劑含量過高會(huì)在一定程度上降低混凝土的強(qiáng)度，因而要結(jié)合工程需求來選擇引氣劑的添加類型和添加量，下面具體分析引氣劑的添加對(duì)于混凝土構(gòu)造的影響作用，如表2所示。3.4原材料質(zhì)量和規(guī)格的控制原材料的質(zhì)量和規(guī)格的選擇要結(jié)合工程要求，首先要保證現(xiàn)場(chǎng)的原材料質(zhì)量合格。水泥的各項(xiàng)指標(biāo)要提標(biāo)要符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，安寧性一定要合格。水泥中堿含量高時(shí)假如配制混凝土的骨料具有堿活性就可能產(chǎn)生堿骨料反響。因而若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中的堿含量不應(yīng)大于0.6%或由買賣雙方協(xié)商確定。另外水泥中氯離子的含量不應(yīng)大于0.06%.粗骨料要優(yōu)先選擇花崗巖碎石，粗骨料要符合連續(xù)級(jí)配。細(xì)骨料應(yīng)采用河砂，嚴(yán)禁使用氯離子含量超標(biāo)的海砂。砂的含泥量也應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，由于砂的含泥量高容易產(chǎn)生裂縫，強(qiáng)度會(huì)降低。應(yīng)采用非活性集料以防止堿-集料反響的發(fā)生。另外還要注意外加劑中的氯離子含量和總堿量的控制。通過對(duì)各種材料的質(zhì)量控制將混凝土中的氯離子、堿含量控制在標(biāo)準(zhǔn)要求范內(nèi)。抑制堿-集料反響常用的化學(xué)外加劑是使用鋰鹽〔如LiCO3〕.通過大量的研究表示清楚鋰鹽能有效的抑制堿-集料反響，這種方式方法不必改變施工條件，甚至能夠改善混凝土的其他性能。4總結(jié)總之，混凝土是最為常用的建筑材料。在工業(yè)與民用建筑、道路橋梁、水利電力、港口航道等方面發(fā)揮著重要作用。由于混凝土的構(gòu)造強(qiáng)度較高，能夠有效承載外界壓力，為工程構(gòu)造安全運(yùn)行提供了保障，因而提升混凝土構(gòu)造耐久性能是當(dāng)下行業(yè)內(nèi)的重要課題。以下為參考文獻(xiàn)[1]陳肇元?；炷翗?gòu)造的耐