混凝土耐久性淺談

..網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文〔設(shè)計(jì)題目：混凝土耐久性淺談學(xué)習(xí)中心：XX建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院奧鵬學(xué)習(xí)中心[26]層次：?？破瘘c(diǎn)本科專業(yè)：土木工程年級(jí)：09秋學(xué)號(hào)：200909605442學(xué)生：於華峰指導(dǎo)趙麗妍完成日期：20XX8月1日..內(nèi)容摘要當(dāng)今,混凝土已成為用途最廣泛,用量最大的建筑結(jié)構(gòu)材料之一。以往工程中都比較重視混凝土的強(qiáng)度而容易忽視混凝土的耐久性。但試驗(yàn)和應(yīng)用都表明,混凝土和鋼筋混凝土在使用過程中,受到土壤、水和空氣中有害介質(zhì)的侵蝕或混凝土本身組成材料有害成分的化學(xué)及物理作用,會(huì)產(chǎn)生開裂、溶蝕、剝落、膨脹、松軟及強(qiáng)度等級(jí)下降等現(xiàn)象,嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞或倒塌。隨著我國商品混凝土和高強(qiáng)混凝土的推廣應(yīng)用,混凝土的耐久性和安全性已受到越來越廣泛的關(guān)注?；炷良夹g(shù)發(fā)展的一個(gè)終極目標(biāo)是最大限度地延長其使用壽命,也即耐用性問題。通過分析提高混凝土耐久性的技術(shù)措施,改善結(jié)構(gòu)混凝土耐久性策略及質(zhì)量保證措施,以確?；炷恋馁|(zhì)量符合耐久性的要求。關(guān)鍵詞：混凝土耐久性目錄內(nèi)容摘要I引言11緒論21.1混凝土耐久性問題的提出21.2混凝土耐久性的概念22混凝土耐久性問題的分析32.1混凝土的碳化32.1.1破壞原因32.1.2影響因素32.2混凝土中鋼筋的銹蝕42.2.1破壞原因42.2.2影響因素42.3堿-骨料反應(yīng)42.3.1破壞原因42.3.2影響因素52.4混凝土凍融破壞52.4.1破壞原因52.4.2影響因素53提高混凝土耐久性的措施63.1預(yù)防鋼筋的銹蝕。64結(jié)論與展望7參考文獻(xiàn)8..引言一般混凝土建筑物的使用壽命要求在50年以上,很多國家對(duì)橋梁、水電站大壩、海底隧道、海上采油平臺(tái)、核反應(yīng)堆等重要結(jié)構(gòu)的混凝土耐久性要求在100年以上。氣候條件適中的陸上建筑物,應(yīng)要求混凝土在200年內(nèi)安全使用。我國GB50010——2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,混凝土的耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)按照環(huán)境類別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行,分為50年和100年2個(gè)耐久性預(yù)期目標(biāo),對(duì)于重大、重要工程應(yīng)按照100年壽命來設(shè)計(jì)混凝土。近幾年來,我國已有不少工程的混凝土設(shè)計(jì)壽命達(dá)到100年,這些工程大都結(jié)合環(huán)境條件和特點(diǎn),采取專門有效的措施,以充分保證混凝土工程的耐久性設(shè)計(jì)要求。比較著名的百年工程有三峽大壩、XX灣大橋等,其中三峽大壩采用微膨脹型低堿中熱硅酸鹽水泥,摻用優(yōu)質(zhì)引氣劑和優(yōu)質(zhì)高效減水劑,確保摻用1級(jí)粉煤灰等措施來提高耐久性。1緒論1.1混凝土耐久性問題的提出提高混凝土的耐久性對(duì)于當(dāng)前實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,更好地利用資源、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境,都具有十分重要的意義。本文分析影響混凝土耐久性的因素及原因,有助于我們更新觀念,從耐久性的角度評(píng)價(jià)水泥和混凝土的質(zhì)量。1.2混凝土耐久性的概念混凝土的耐久性是指混凝土在實(shí)際使用條件下抵抗各種破壞因素的作用,長期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力?；炷聊途眯允侵附Y(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi),在各種環(huán)境條件作用下,不需要額外的費(fèi)用加固處理而保持其安全性、正常使用和可接受的外觀能力簡單的說混凝土材料的耐久性指標(biāo)一般包括：1、混凝土的碳化2、混凝土中鋼筋的銹蝕3、堿-骨料反應(yīng)4、混凝土凍融破壞2混凝土耐久性問題的分析2.1混凝土的碳化混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學(xué)腐蝕。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。破壞原因混凝土的碳化使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用,使混凝土中鋼筋銹蝕,同時(shí),混凝土的碳化還會(huì)加劇混凝土的收縮,這些都可能導(dǎo)致混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)的破壞。影響因素1、環(huán)境因素影響：環(huán)境條件因?yàn)樘蓟且合喾磻?yīng),十分干燥的混凝土即一直處于相對(duì)濕度低于25%空氣中的混凝土很難碳化；在空氣濕度50%～75%的大氣中,不密實(shí)的混凝土最容易碳化；但在相對(duì)濕度>95%的潮濕空氣中或在水中的混凝土反而難以碳化,這是因?yàn)榛炷梁畷r(shí)透氣性小,碳化慢；在濕度相同時(shí),風(fēng)速愈高、溫度愈高,混凝土碳化也愈快；混凝土碳化速度與空氣中CO2濃度的平方根成正比。2、水泥品種影響：普通硅酸鹽水泥要比早強(qiáng)硅酸鹽水泥碳化稍快,摻混合材的水泥碳化速度更快,混合材摻量越大,碳化速度越快。3、外加劑影響：摻用優(yōu)質(zhì)減水劑或加氣劑,可以大大改善混凝土的和易性,減小水灰比,制成密實(shí)的混凝土,使碳化減慢。尤其是加氣減水劑,由于抗凍性提高,可以大大改善鋼筋混凝土建筑物的耐久性。4、養(yǎng)護(hù)條件影響：混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)質(zhì)量是影響混凝土密實(shí)性的一個(gè)重要因素。如果混凝土澆筑時(shí)不規(guī)范,特別是振搗不密實(shí),以及養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足時(shí),就會(huì)造成混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔道粗大,且大多相互連通,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起混凝土再現(xiàn)蜂窩、裂縫等缺陷,使水、空氣、侵蝕性化學(xué)物質(zhì)沿著粗大的毛細(xì)孔道或裂縫進(jìn)入混凝土內(nèi)部,從而加速混凝土的碳化和鋼筋腐蝕。2.2混凝土中鋼筋的銹蝕當(dāng)鋼筋外面的混凝土中性化或出現(xiàn)開裂等情況時(shí),鋼筋失去了堿性混凝土的保護(hù),鈍化膜破壞并開始銹蝕。銹蝕的鋼筋不但截面積有所損失,材料的各項(xiàng)性能也會(huì)發(fā)生衰退,從而影響混凝土構(gòu)件的承載能力和使用性能。鋼筋銹蝕也是引起混凝土結(jié)構(gòu)耐久性下降的最主要和最直接的因素。破壞原因混凝土中的鋼筋銹蝕一般是電化學(xué)銹蝕。電化反應(yīng)的必要條件是鋼筋表面呈活化狀態(tài)且同時(shí)存在水和CL-?；炷帘Ｗo(hù)層碳化導(dǎo)致堿度降低是使鋼筋表面活化的主要因素,CL-侵入也可使鋼筋表面鈍化膜迅速破壞。影響因素1、環(huán)境因素的影響相對(duì)濕度對(duì)混凝土中的鋼筋銹蝕的影響,一方面影響混凝土中氧氣的擴(kuò)散速度,另一方面影響混凝土的電導(dǎo)率。濕度不僅直接影響鋼筋的電化反應(yīng),而且濕度還影響混凝土的碳化速度,間接影響鋼筋的銹蝕。2、混凝土保護(hù)層的影響混凝土保護(hù)層作用：一、混凝土高堿性使鋼筋表面形成鈍化膜：二、保護(hù)層防止外界腐蝕介質(zhì)、氧氣等滲入混凝土。3、2.3堿-骨料反應(yīng)堿-骨料反應(yīng)也叫堿硅反應(yīng),是指混凝土中的堿性物質(zhì)與骨料中的活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),引起混凝土內(nèi)部自膨脹應(yīng)力而產(chǎn)生開裂的現(xiàn)象。破壞原因混凝土結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生堿-骨料反應(yīng)出現(xiàn)裂縫后,會(huì)加速混凝土的其他破壞,空氣、水、二氧化碳等侵入,會(huì)使混凝土碳化和鋼筋銹蝕速度加快,而鋼筋銹蝕產(chǎn)物鐵銹的體積遠(yuǎn)大于鋼筋原來的體積,又會(huì)使裂縫擴(kuò)大。影響因素堿-骨料反應(yīng)的3個(gè)條件中有2個(gè)來自混凝土內(nèi)部,一是混凝土中摻入了一定數(shù)量的堿性物質(zhì),或者混凝土處于有利于堿滲入的環(huán)境；二是集料中有一定數(shù)量的堿活性骨料〔如含SiO2的骨料；三是潮濕環(huán)境,可以提供反應(yīng)物吸水膨脹所需要的水分。在干燥條件下堿集料反應(yīng)難以發(fā)生。2.4混凝土凍融破壞混凝土毛細(xì)孔的自由水就是導(dǎo)致混凝土遭受凍害的主要因素,因?yàn)樗隼鋬鼋Y(jié)成冰后會(huì)發(fā)生體積膨脹,引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞。破壞原因當(dāng)處于飽水狀態(tài)的混凝土受凍時(shí),其毛細(xì)孔壁同時(shí)承受膨脹和滲透兩種壓力。當(dāng)這兩種壓力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝土就會(huì)開裂。2.4.2影響因素1、混凝土孔隙率影響孔隙率越大,相對(duì)含水量越多,則可凍水量也越多。2、飽水度影響在混凝土完全飽水狀態(tài)下,其凍結(jié)膨脹壓力最大。3、含氣量影響混凝土中的微細(xì)氣孔在混凝土受凍初期能使毛細(xì)孔中的靜壓力減少,起到減壓作用。3提高混凝土耐久性的措施3.1預(yù)防鋼筋的銹蝕。常用的方法有環(huán)氧涂層鋼筋,采用靜電噴涂環(huán)氧樹脂粉末工藝在鋼筋表面形成一定厚度的環(huán)氧樹脂防腐涂層,這種鋼筋保護(hù)層能長期保護(hù)鋼筋使其免遭腐蝕。此外,在混凝土表面涂層也是簡便有效的方法,但涂料應(yīng)是耐堿、耐老化和與鋼筋表面有良好附著性的材料。還可摻加高效減水劑,在保證混凝土拌和物所需流動(dòng)性的同時(shí),盡可能降低用水量,減小水灰比,使混凝土的總孔隙率,特別是毛細(xì)孔隙率大幅度降低。還可研究新技術(shù),開發(fā)新產(chǎn)品,如耐銹鋼筋、阻銹鋼筋等。

3.2避免或減輕堿集料反應(yīng)。混凝土堿集料反應(yīng)危害很大,一旦發(fā)生很難修復(fù)。當(dāng)混凝土使用有堿活性反應(yīng)的骨料時(shí),必須從配合比出發(fā),嚴(yán)格控制混凝土中的總堿含量以保證混凝土的耐久性。此外,外加劑特別是早強(qiáng)劑帶來高含量的堿,為預(yù)防堿集料反應(yīng),在設(shè)計(jì)上應(yīng)對(duì)外摻劑的使用提出要求。

3.3加強(qiáng)施工管理。嚴(yán)格控制施工配合比,攪拌必須均勻,振搗必須到位,要嚴(yán)格遵守養(yǎng)護(hù)制度,可以用表面養(yǎng)護(hù)劑來改善養(yǎng)護(hù)條件,提高保水性,加速表面硬化。混凝土構(gòu)件的侵蝕病害都是從表面開始的,在混凝土終凝前做好原漿抹面壓光,增強(qiáng)表面密實(shí)度,也可采用表面浸漬和表面涂覆的手段來降低混凝土表面滲透性。

3.4防止混凝土的凍融破壞。混凝土的組成、配合比、養(yǎng)護(hù)條件和密實(shí)度決定了其在飽水狀態(tài)下抵抗凍融破壞的能力,目前只有加氣混凝土才能有效提高混凝土的抗凍性。引氣是提高混凝土抗凍性的主要參數(shù)。一般引氣量4%-8%,同時(shí),應(yīng)避免采用吸水率較高的集料,加強(qiáng)排水以免混凝土結(jié)構(gòu)被水飽和。在混凝土中摻加優(yōu)質(zhì)引氣型高效減水劑,既能獲得大量均勻分布的微小氣泡,顯著提高抗凍性,又能大幅度減小W/C,從而保證混凝土強(qiáng)度不降低,甚至有所提高。

3.5拌合及養(yǎng)護(hù)用水。混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水,應(yīng)考慮其對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。水灰比的大小很大程度影響混凝土強(qiáng)度值的大小。拌合水應(yīng)檢查其雜質(zhì)情況,防止影響砂漿及混凝土生成時(shí)雜質(zhì)影響其耐久性。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物,除了對(duì)水泥石有腐蝕作用外,對(duì)鋼筋的腐蝕也有影響,因此在腐蝕環(huán)境中的混凝土不宜采用海水拌制和養(yǎng)護(hù)。

3.6針對(duì)不同的腐蝕環(huán)境應(yīng)設(shè)計(jì)不同的保護(hù)層厚度。如一類環(huán)境<室內(nèi)正常環(huán)境>,設(shè)計(jì)使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合下列規(guī)定：混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)按規(guī)范的規(guī)定增加40%;當(dāng)采取有效的表面防護(hù)措施時(shí),混凝土保護(hù)層厚度可適當(dāng)減少?；炷两Y(jié)構(gòu)及構(gòu)件宜整體澆筑,不宜留施工縫。當(dāng)必須有施工縫時(shí),其位置及構(gòu)造不得有損于結(jié)構(gòu)的耐久性。

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