浅谈混凝土耐久性科研论文

1、浅谈混凝土耐久性科研论文河北科技师范学院科研技能训练开题报告浅谈混凝十耐久性姓名（河北科技师范学院城市建设学院河北秦皐岛066004 ）摘要：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凶素的影响，仍然长 期保持强度和外观完整性的能力。影响混凝十耐久性的因索很多，不同因素对混凝土的破 坏不同。文章主要対混凝土碳化、冻融、钢筋锈蚀等影响因素做了简单论述，及简述捉高 措施。关键词：混凝土；耐久性；影响因素；捉高耐久性措施引言长期以來,混凝土作为土建工程屮用途最广,用量最大的建筑材料z，在不断发展 中，其强度也在不断提高。目前,发达国家已使用50mpa甚至loompa的高强度混凝土。 在提出

2、高强度的同时，混凝土结构的耐久性也愈來愈被人们所关注。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索的作用下，在设计要求的 h标使用期内，不需要花费人量资金加固处理而能保持英安全、使用功能和外观要求的能 力。提高混凝土耐久性，延长t程使用寿命，减少维修重建费用成为建筑行业实施可持续 发展战略的关键。随着人们对混凝上耐久性认识的捉高,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，尤其在一些人屮型建筑物屮，史加重视混凝土的耐久性问 题。对建筑业來说，建筑物必须经久耐用，而h能满足其在服务期内的各项性能要求。混 凝土是大众的建筑材料，提高混凝土耐久性具有非常重要

3、的理论总义和经济价值。1. 混凝土耐久性的概念混凝七耐久性是指结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费 用加固处理而保持其安全性和止常使用。现行国家标准混凝土结构设计规范 （gb50010-2002）屮，明确规定混凝十结构设计采用极限状态设计方法。但现行设计规范只 划分成两个极限状态，即承载能力极限状态和正常使用极限状态，而将耐久性能的要求列 入正常使用极限状态z屮，且以构造要求为主。混凝土的耐久性是使用期内结构保持止常 功能的能力，这一正常功能不仅包括结构的安全性，而且吏多地体现在适用性上。2. 影响混凝土耐久性的主要凶索和作用机理一般混凝土工程的使用年限约为50-100

4、年，但实际中有不少工程在使用1020 年，有的甚至在使用几年后即需要维修，这就是由于混凝土耐久性低（不足）造成的。影 响混凝土耐久性的原因错综复杂，造成混凝土耐久性不住的原因多种多样，主要可分为：（1） 由温度变化引起的收缩膨胀裂缝,如冻融循环、除冰盐分对混凝土的剥蚀等物理变化：（2）由混凝土内部材料引起的碱集料反应以及外部侵蚀性离子引起的诸如钢筋锈蚀、硫酸盐侵 蚀以及碳化等化学变化；（3）机械破坏:冲击、磨损、流动淡水溶蚀作用、流动气体的磨 蚀、冲蚀等机械破坏。2. 1混凝土的碳化混凝土的碳化乂称为混凝土的中性化，儿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

5、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人气屮的c02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，从而使钢筋表而钝化膜遭 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。2. 2混凝土的冻融破坏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，

6、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索，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。2. 3侵蚀性介质的腐蚀在各种侵蚀性介质如酸、碱溶液等作用的环境下，侵蚀性介质对混凝上产生腐蚀，最终 町能导致结构破坏。在冬季，为保证公路交通的畅通，道路养护人员向道路、桥梁及城市 立交桥等撒盐或盐水，以化雪和放冰，这使得氯离子进入混凝土结构的内部。在混凝土结 构使用寿命期间可能遇到的各种暴露条件中，氯化物是最危险

7、的侵蚀介质，应引起高度重 视。2. 4混凝土碱集料反应混凝上碱集料反应被许多专家称为混凝上的“癌症”。碱集料反应是指混凝土集料中某 些活性矿物与混凝土微孔中的碱溶液产工的化学反应。碱主要来源于水泥熟料、外加剂， 集料中活性材料主要是si02和硅酸盐、碳酸盐等。碱骨料反应（简称mr ）是指混凝土原材料屮的水泥、骨料、外加剂、混合料和拌合水 中的碱性物质（na20或k20）-与骨料中碱活性矿物成分发牛化学反应半成膨胀物质（或吸 水膨胀物质），从而使混凝土在浇筑成型若干年后，内部逐渐产生h膨胀应力，造成混凝 土从内向外开裂的损毁现象。按与碱反应的祥石类型可将碱骨料反应划分为三种，即碱- 硅酸反应、碱

8、-碳酸盐反应和碱-硅酸盐反应。2. 5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 会发牛衰退，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 耐久性下降的最主耍和最直接的因索。3. 影响混凝土耐久性的其他外部因素3. 1原材料方面1、水泥。水泥是混凝土屮最主要的胶凝材料，选择优质的水泥对配制高强混凝土尤为重 要。水泥石中的水化物稳定性不足会対耐久性产生不利影响，普通混凝土的水泥

9、石中水化 物稳定性的不足，是混凝土不能超耐久的一个主要因索。水泥因为强度提高、细度增人、 硕化速度加快等因素，加剧了混凝土结构的开裂问题；对于人体积混凝土，必须引起注 意，为了防止温度裂缝，必要时需采用低水化热的水泥或在强度允许的条什卜-以优质矿物 掺合料人量替代部分水泥。但是往往由于优质合格的集料资源日趋枯竭，只河采用质次或 有问题的集料，如风化砂石等，对集料的质量没有引起足够的重视。2、矿物掺合料。不同种类的矿物掺合料，其共性是都具冇较大的比表面积，其复合胶 凝效应可显著提高混凝土强度，改善耐久性。新拌和硬化混凝土的力学性能、耐久性能以 及微观结构都得到不同程度的改善，因而，矿物掺合料己成

10、为配制耐久性混凝土不町缺少 的重分，一般掺合料的生产成木低于水泥，用于配制混凝土有显著的技术经济效益，主要 有粉煤灰、高炉矿渣、天然火山灰以及硅粉等。可以提高混凝土拌和物的工作性，减少用 水量。3. 2设计方面对混凝土工程耐久性的研究试验工作大部分局限在试验室阶段，与实际使用环境脱节， 更重耍的是混凝土工程在设计过程中，常常只考虑单一的破坏因素，忽视对实际中常发生 的多个破坏因素引起的综合破坏作用。即对混凝土耐久性综合症缺少全而的认识。3. 3施工及维护方面过于追求施工进度，对混凝土工程的施丁质量控制不严，如混凝土的密实性差，周围环 境恶劣，氯化物、氧和水分很容易会侵蚀到钢筋表面，引起腐蚀，钢

11、筋锈蚀物使混凝与钢 筋产生隔离，久而久之，使混凝土沿钢筋长度劈裂剥落，钢筋裸露，从而人人缩短结构的 使用寿命。也不注意对混凝土结构进行必要的养护;在混凝土施工过程屮为了满足混凝土 施工工作性耍求，加大用水量、捉高水灰比，因而导致混凝上的孔隙率很高，特别是其中 毛细孔占相当人部分，毛细孔是水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳及其他有害物质进 入混凝土内部的通道，引起混凝土耐久性的不足【1】。4. 捉高混凝土耐久性的措施4. 1提高混凝土抗冻融的措施1、引气剂。提高混凝土抗冻耐久性的一个十分重要而有效的措施，是在混凝土拌合物 中掺人一处量的引气剂。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

12、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r部分毛细管通路能使混凝土结冰时产牛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。同时人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.大大捉高混凝土的抗冻耐久性。2、减水剂。冃前，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冰胶比），提鬲混凝土的强度和致密性，使混凝土抵抗冻融破坏的 能力捉高

13、.从而捉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。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 样，进行合理的选择，除要求具冇足够的强度和质地坚駛外，还必须具冇稳立的物理性 质和化学性质2 o4、2预防钢筋的锈蚀常用的方法有坏氧涂层钢筋，采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表而形成一定厚度 的环氧树脂防腐涂层，这种钢筋保护层能长期保护钢筋使其免遭腐蚀。此外，在混凝土表 血涂层也是简便有效的方法，但涂料应是耐碱、耐老化和与钢筋表血有良好附着性的材 料。还可掺加

14、高效减水剂，在保证混凝上拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量， 减小水灰比，使混凝土的总孔隙率，特别是毛细孔隙率人幅度降低。述对研究新技术，开 发新产品，如耐锈钢筋、阻锈钢筋等。4. 3加强混凝土施工工艺控制1、混凝土的拌制。混凝土配介比应考虑强度、弹性模量、初凝时间、工作度等因素并 通过实验來确泄。混凝土原材料应严格按照施工配合比进行准确称量，称量最大允许偏差 应符合下列规定（按重量计）:胶凝材料（水泥、掺合料等）±1%;外加剂±1%;骨料±2%； 拌和用水±1%。搅拌混凝土前，应严格测定细骨料的含水率，准确测定因天气变化而引起 的粗细骨料含水量的

15、变化，以便及时调整施t配合比。混凝土搅拌时投料顺序为：先向搅 拌机投入细骨料、水泥、矿物掺和料和外加剂，搅拌均匀后，再加入所需用水量，待砂浆 充分搅拌后再投入粗骨料，并继续搅拌至均匀为止。上述每一阶段的搅拌时间不应少于 30s,总搅拌时间不应少于2 min,也不宜超过3 min。混凝土扌半和物入模前进彳含气量测 试，并控制在24%的范围内。2、混凝土输送。混凝土采用混凝土输送泵输送或混凝土运输车运送。当采用泵送时， 输送管路的起始水平段长度不小于15m,除出口处采川软管外，输送管路具它部分不得采 用软管或锥形管。输送管路应固定牢固，h不得与模板或钢筋亡接接触。混凝土应连续输 送，输送时间间隔不

16、大于45min,且坍落度损失不大于10%。输送泵接料斗格网上不得堆 满混凝上，耍控制供料流量，及时清除超径的骨料及异物。夏季高温施工时宜用湿草袋等覆盖输送管，防止凶输送管道温度过高造成混凝土坍落度损失过人影响施工，直至造成混 凝土堵管。冬季施工时宜用保温材料包扎输送管防止混凝土受冻。3、混凝土浇筑。浇筑泯凝土前，应针对工程特点、施工环境条件与施工条件事先设计 浇筑方案，包括浇筑起点、浇筑进展方向和浇筑厚度等；混凝土浇筑过程中，不得无故更 改事先确总的浇筑方案。浇筑混凝上前，应仔细检查钢筋型号、数量、间距、保护层厚度 及其紧|古|程度。构件侧而和底而的垫块至少应为4个/m,绑扎垫块和钢筋的铁丝头

17、不得 伸入保护层内。混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于2叫当大于2m时，应采用滑槽、 串筒、漏斗等器具辅助输送混凝土，确保混凝土不出现分层离析现象。混凝土的浇筑应采 用分层连续推移的方式进行，间隙时间不得超过90min；混凝土的一次摊铺厚度不大于 300mmo混凝土的浇筑应尽量选择在一天中气温适宜时进行，混凝土的入模温度为530°c,夏 季气温较高时采川冷却水拌和混凝土，使其入模温度符合要求。模板的温度为535°c, 夏季气温较高时采用冷却水喷洒模板，并采収遮荫措施。在低温条件下浇筑混凝土时，应 采用适当的保温防冻措施，防止混凝土受冻。4、混凝土的振捣。所有混凝土一经灌注，

18、立即进行全而的捣实，使z形成密实、均匀 的整体。混凝土的密实采用高频插入式振捣棒和附着式振动器联合振捣的方式进行。混凝 土振捣采用操作台统一控制，操作台由专人负责，统一指挥，严格控制振动时间及振动顺 序。5、混凝土的养护。混凝土养护要注童湿度和温度两个方|何。养护不仅是浇水保湿，还 要注意控制混凝土的温度变化。在湿养护的同时，应该保证混凝土表面温度与内部温度和 所接触的人气温度之间不岀现过人的差异。采取保温和散热的综合措施，防lk温降和温差 过人。凶此，综合考虑，蒸汽养护能较好地解决以上两个方而的问题。混凝土养护温度控制的原则是：（1）升温不要太早和太高；（2）降温不要太快；（3）混凝 土中心

19、和表ifiiz间、新老混凝土之间以及混凝土表面和大气z间的温差不要太大。温度控 制的方法和制度要根据气温（季节）、混凝土内部温度、构件尺寸、约束情况、混凝土配合 比等具体条件来确定。6、混凝土的拆模。混凝土拆模时的强度应符合设计要求，还应考虑拆模时的混凝土温 度（由水泥水化热引起）不能过高，以免混凝土接触空气时降温过快而开裂，更不能在此时 浇注凉水养护。混凝土内部开始降温以前以及混凝土内部温度最高时不得拆模。一般情况 下，结构或构件芯部混凝土与表层混凝土z间的温差、表层混凝土与环境之间的温差大于 2（tc （截面较为复杂吋，温差大于15°c）时不宜2拆模。大风或气温急剧变化时不宜拆模

20、。 在寒冷季节，若环境温度低于0°c时不宜拆模。在炎热和大风干燥季节，应采取逐段拆 模、边拆边盖的拆模工艺。拆模按立模顺序逆向进行，不得损伤混凝土，并减少模板破 损。当模板与混凝土脱离后，方可拆卸、吊运模板。拆模后的混凝土结构应在混凝土达到 100%的设计强度后，方可承受全部设计荷载。7、高温季节混凝土施工。在高温下拌和、浇筑和养护会损害混凝土的质量和耐热性， 过热会使坍落度损失过快，拌和物用水量增大。因此，炎热天气施工对混凝土的最高温度 和浇筑作业要冇限制。降低混凝土拌和物温度的主耍措施冇：(1) 采取对集料遮荫或围盖和喷水冷却，对其它组成成分遮荫或围盖；(2) 对输送泵搭棚遮荫，

21、对混凝土输送泵管道包裹保温隔热棉被套、对样和水冷却；(3) 对与混凝土接触的模板、钢筋及其它表而在混凝土浇筑前覆盖湿麻布和喷雾状水 冷却至30°c以下，使混凝土的入模温度不超过30°c避开高温时段；(4) 充分利川夜间进行混凝十灌注【3】。5. 总结混凝土结构的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的复杂问题，要解 决好这个问题需要进行多方面的工作。钢筋混凝土结构耐久性应由正确的结构设计、材料 选择以及严格的施工质量来保证，同时应注意对其在使用阶段实行必耍的管理和维护。只 有这样，才能保证和提高混凝土结构的耐久性，才能保证我国建筑事业的对持续发展。参考文献1 叶国

22、华，郑亚平.浅谈混凝土结构的耐久性设计与施工j.科技信息(科学教研), 2007, (20)2 刘海华.高速铁路混凝土结构耐久性措施探讨j.铁道标准设计，2004, (05).陈仲庆.捉高混凝土耐久性的措施j科技资讯，2007, (14).4魏新也浅谈混凝土结构的耐久性j.现代商贸工业，2007, (01).总结没有接触到科研技能训练之前，一百认为科研技能训练陌生而深奥，然而当真正的接触 到科研技能训练才发现，科研技能训练并不是高高在上的，不是我们伸手而不可及的。它 是创造、创新知识，是探索未知事实及其规律的实践活动。简单的说是培养我们从事科研 的一种正规、系统化的方式。通过对自己所学相关领域的资料的搜集、整理、学习、加 工、利用，撰写出有着自己科学实验或者科研思想的论文综述。从整体上捉高了我们自己 动手做科研论文的能力，也使我们对于科研技能有了更深的兴趣。通过近几周的努力以及同学的帮助，顺利的完成了対混凝土耐久性的研究，并经过不断 的查阅、整理资料，最后写出了一篇科研论文。虽然自己対一些概念理论没冇特别清塑， 但是有了这次的经验，我対自己和未来更多了一份信心。这次的科研技能训练，第三周老师就布置下來了，我也就是从那个时候开