混凝土耐久性论文

浅谈混凝土耐久性的相关问题摘要：混凝土耐久性现已作为建筑工程的焦点。混凝土的耐久性是指混凝土在使用条件下抵抗各种外界破坏因素的影响，仍然长期保持强度和外观完整性的能力。影响混凝土耐久性的因素很多，不同因素对混凝土的破坏不同。本文主要对混凝土碳化、冻融、钢筋锈蚀等方面做了简单论述，及简述影响因素。关键字：混凝土耐久性冻融引言长期以来，混凝土作为土建工程中用途最广，用量最大的建筑材料之一，在不断发展中，其强度不断提高。目前，发达国家已使用50MPa甚至100MPa的高强度混凝土。但是，在提出高强度的同时，混凝土结构的耐久性问题也愈来愈被人们所关注。提高混凝土耐久性，延长工程使用寿命，尽量减少维修重建费用是建筑行业实施可持续发展战略的关键。近年来,随着人们对混凝土耐久性认识的日益提高,在各种设计规程中,均把耐久性列为混凝土的一项重要指标,尤其在一些大中型建筑物中,更加重视混凝土的耐久性问题。对建筑业来说,建筑物必须经久耐用,而且能满足其在服务期内的各项性能要求。混凝土是大宗的建筑材料,提高混凝土耐久性具有非常重要的理论意义和经济价值。所谓混凝土结构的耐久性,是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下,在设计要求的目标使用期内,不需要花费大量资金加固处理而能保持其安全、使用功能和外观要求的能力。1、冻融对混凝土的影响及保护措施1.1冻融对混凝土破坏原理混凝土冻融破坏已形成了较为完整的基础理论。混凝土是由水泥砂浆和粗骨料组成的毛细孔多孔体。在拌制混凝土时，为了得到必要的和易性，加入的拌和用水总要多于水泥的水化水，这部分多余的水便以游离水的形式滞留于混凝土中形成连通的毛细孔，并占有一定的体积，另外，还有一些水泥水化后形成的胶凝孔。这种毛细孔的自由水就是导致混凝土遭受冻害的主要因素，因为水遇冷冻结成冰后会发生体积膨胀，引起混凝土内部结构的破坏。在反复冻融循环后，混凝土中的裂缝会互相贯通，其强度也会逐渐减低，最后甚至完全丧失，使混凝土由表及里遭受破坏。1.2提高混凝土抗冻融的措施1.2．1引气剂提高混凝土抗冻耐久性的—个十分重要而有效的措施是在混凝土拌合物中掺人一定量的引气剂。引气剂是具有增水作用的表面活性物质，它可以明显的降低混凝土拌合水的表面张力和表面能，使混凝土内部产生大量的微小稳定的封闭气泡。这些气泡切断了部分毛细管通路能使混凝土结冰时产生的膨胀压力得到缓解，不使混凝土遭到破坏。起到缓冲减压的作用。这些气泡可以阻断混凝土内部毛细管与外界的通路．使外界水份不易浸入，减少了混凝土的渗透性。同时大量的气泡还能起到润滑作用。改善混凝土和易性。因此．掺用引气剂，使混凝土内部具有足够的含气量，改善了混凝土内部的孔结构．大大提高混凝土的抗冻耐久性。1．2．2减水剂目前，减水剂的应用也成为混凝土不可缺少的组份，使用减水剂可以大幅度降低混凝土的水灰比(水胶比)，提高混凝土的强度和致密性，使混凝土抵抗冻融破坏的能力提高．从而提高混凝土的抗冻耐久性。在混凝土中掺入高教减水剂可取得的技术经济效果。1.2.3掺合料的影响可掺加部分粉煤灰或细磨矿渣或硅灰等骨料，其有助于改善混凝土内孔结构、填充内部空隙、提高密实度、改善混凝土性能。对混凝土的骨料，也应同水泥一样，进行合理的选择，除要求具有足够的强度和质地坚硬外，还必须具有稳定的物理性质和化学性质。2、混凝土的碳化混凝土的碳化又称为混凝土的中性化，几乎所有混凝土表面都处在碳化过程中。它是空气中二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作用，使其成分、组织和性能发生变化，使用机能下降的一种很复杂的物理化学过程。混凝土的碳化机理指的是大气中的CO2或某些酸性气体与暴露在空气中的混凝土表面接触并且不断地向混凝土内部扩散,与混凝土中的碱性水化物起反应的复杂的物理化学过程。碳化作用使混凝土内部碱性降低,使钢筋处于中性化环境(当pH值小于11.5时),从而使钢筋表面钝化膜遭到破坏而生锈,导致混凝土保护层开裂和混凝土的粘结作用降低,致使构件破坏。其化学反应式如下:Ca(OH)2-----------Ca2+(aq)+2OH-(aq)Ca2+(aq)+2OH-(aq)+CO2--------------CaCO3+H2O3CaO·2SiO2·3H2O+3CO2------------3CaCO3·2SiO2·3H2O3CaO·SiO2+3CO2+nH2O---------------SiO2·nH2O+3CaCO32CaO·SiO2+2CO2+nH2O---------------SiO2·nH2O+2CaCO33、钢筋锈蚀混凝土在一种或多种外界作用下，材料的耐久性能会发生衰退，逐渐降低了对其内部钢筋的保护作用。当钢筋外面的混凝土中性化或出现开裂等情况时，钢筋失去了碱性混凝土的保护，钝化膜破坏并开始锈蚀。锈蚀的钢筋不但截面积有所损失，材料的各项性能也会发生衰退，从而影响混凝土构件的承载能力和使用性能。钢筋锈蚀也是引起混凝土结构耐久性下降的最主要和最直接的因素。4、抗渗4.1混凝土抗渗的意义所谓混凝土的抗渗性，是指混凝土材料抵抗压力水渗透的能力，它是决定混凝土耐久性最基本的因素。钢筋锈蚀、冻融循环、硫酸盐侵蚀和碱骨料反应这些会导致混凝土品质劣化的原因中水能够渗透到混凝土内部都是破坏的前提，也就是说水或者直接导致膨胀和开裂，或者作为侵蚀介质扩散进去混凝土内部的载体。所以，混凝土的抗渗性对于混凝土的耐久性具有重大的意义。4.2提高混凝土抗渗性能因素的分析影响混凝土抗渗性的根本因素是孔隙率和孔隙特征。混凝土的孔隙率越低，连通孔越少，抗渗性越好。混凝土中的渗水通道主要是来自水泥浆中多余的水分蒸发而留下的气孔水泥浆泌水所产生的毛细管孔道、内部的微裂以及施工振捣不密实产生的蜂窝、孔洞，这些都会导致混凝土渗水。当混凝土受压力水作用时，水从其中的孔隙或组成材料本身中通过,若水流孔隙是连续的,则造成混凝土的渗漏。为了最大程度的降低混凝土的孔隙率，提高混凝土的抗渗性，主要的措施是降低水灰比，旋转好的骨料级配，充分振捣和养护，掺用引气剂和优质粉煤灰掺和料等方法来实现。4.3提高混凝土抗渗性能的措施4.3.1选择合理的水灰比及灰砂比改善混凝土抗渗性4.3.2骨料级配通过选用好的骨料级配，可以减少混凝土的孔隙率，从而提高混凝土的抗渗性。不论是连续级配还是间断级配,所得到的密实度很高的混凝土只能使砂石增加到一定程度后减少水沿骨料之间空隙渗透的可能性,增加了有效阻水截面。但混凝土透水的主要原因是水泥石本身的毛细孔隙和水泥石骨料接触面产生了裂缝,因此不论混凝土骨料级配好或坏、骨料空隙和容重大或小、骨料本身抗渗能力强或弱,只要水泥石本身以及水泥石骨料接触面的孔隙透水,混凝土的抗渗性能仍会很差。相反,如混凝土中的水泥石与骨料接触面防水性能很好,水泥石骨料之间黏结牢固,阻水性能良好,混凝土的抗渗性能也会很好。因此,要使混凝土有良好的抗渗性能,主要应控制混凝土中砂浆的数量和质量,控制混凝土结构的形成,改善混凝土结构的内部构造。”4.3.3引气剂的掺用引气剂的使用可以让微小气泡切断了许多毛细孔的通道，含气量超过6%的时候，会导致混凝土强强度的急剧降低。引气剂的掺入，在混凝土中会引入大量均匀分布，相互独立的类球形微小气泡。大量的类球形气泡在混凝土中起到了滚珠的作用，而大量气泡又增加了浆体的体积、浆体粘度和屈服应力，因此混凝土拌合物的和易性得到了极大的改善和提高，掺入引气剂以后，在混凝土配合比设计上具有了一定的优点：由于引气剂具有一定的减水作用，在用水量一定的情况下，掺入引气剂可以提高混凝土的坍落度，或在坍落度和单位水泥用量相同的情况下。掺入引气剂可以减少单位用水量，从而增加了混凝土的密实性。提高了混凝土的耐久性。4.3.4粉煤灰的掺用由于粉煤灰在混凝土中能发挥其形态效应，微集料效应和活性效应，提高混凝土的密实度，细化孔隙，从而提高混凝土的抗渗性。由试验可知．粉煤灰混凝土的抗渗性能好于基准混凝土，这是由于粉煤灰的活性物质发生二次水化反应．使粉煤灰密实度得以提高。因此我们在工程中可以通过加入适量的粉煤灰来提高混凝土的抗渗性，而且节约了水泥的用量，节省成本。5、结语当然，还有其他很多的影响混凝土的耐久性及保护措施，影响混凝土的耐久性能还有电通量、氯离子渗透、及混凝土的制造的工艺、原料的品质密切相关，因此我们需要从各个方面综合考虑，本文仅仅是介绍了几个主要的方面。