混凝土结构耐久度性能的影响因素与提升措施,建筑结构论文

混凝土结构耐久度性能的影响因素与提升措施,建筑结构论文混凝土在饱水状态下因冻融循环产生的毁坏作用称为冻融毁坏，混凝土的抗冻性是指饱水混凝土抵抗冻融循环作用的性能。混凝土的冻融毁坏一般发生于严寒地区经常与水接触的混凝土构造物，如水位变化区的海工、水工混凝土构造物以及与水接触的其他部位等。建筑冻融毁坏是常见的混凝土病害，也直接影响了混凝土构造的耐久性能。1.2混凝土的碱集料反响混凝土构造的主要组成部分是水泥、砂、石、粉煤灰、外加剂、水及其他材料。这些物质发生化学反响，进而生成坚硬的混凝土构造。通常而言水泥化合物扮演着粘结剂的作用，把砂、石材料粘合在一起。自上世纪四十年代开场发现了碱集料反响，很多专家学者对此进行了大量的研究。碱-集料反响主要有碱-硅酸反响、碱-碳酸盐反响、碱-硅酸盐反响。碱-集料反响产物碱-硅酸凝胶等遇水膨胀，在混凝土内部产生较大的膨胀应力，进而引起混凝土开裂。发生碱-集料反响必须具备三个条件：碱、活性集料〔含有活性的SiO2〕、和水。这种反响的显着特征是膨胀发生缓慢，要很长时间才能具体表现出出来。混凝土一旦发生碱-集料反响产生裂缝后使其粘结性能的下降、混凝土强度下降，进而影响了混凝土构造的耐久性能。1.3钢筋锈蚀钢筋构造对混凝土起到骨架支撑的作用，有效地承载了混凝土构造的拉力。一般情况下混凝土硬化后内部呈碱性，钢筋外表被钝化构成保卫膜，钢锈不会锈蚀。但是混凝土在外界因素的影响下构造中经常出现钢筋的腐蚀。造成钢筋锈蚀的原因主要有：①钢筋两端的电位存在差异不同，进而造成了钢筋的电化学反响，出现锈蚀的现象；②钢筋保卫膜的破损，钢筋的保卫膜是一层致密的钝化膜，当PH值下降到9下面或氯离子的侵蚀能够毁坏钢筋保卫膜，进而引起钢筋的进一步腐蚀。钢筋锈蚀的化学反响如下：钢筋锈蚀后会产生下面结果：〔1〕钢筋的有效截面减少，受力减少；〔2〕与混凝土的粘结力减少；〔3〕钢筋腐蚀产生的铁锈体积膨胀使混土产生裂缝，混凝土构造毁坏、强度下降。1.4混凝土的裂缝自从商品混凝土大量推广以来，混凝土裂缝也成为一种普遍的现象。十分是大面积的梁板构造和高层地下室剪力墙最常见。预拌混凝土由于粗骨料的粒径比拟小、砂率较大、坍落度较大容易产生裂缝。混凝土收缩主要有塑性收缩、枯燥收缩、自收缩、碳化收缩等，华而不实混凝土的早期塑性收缩裂缝比拟多。混凝土浇筑后至初凝前处于塑性状态，假如受风吹、日晒外表水份蒸发太快会产生急剧的收缩，而此时混凝土的强度很低不能抵抗这种变形而导致开裂。混凝土出裂缝后抗渗能力变差，水和空气就更容易渗入混凝土内部加速混凝土的碳化和钢筋的锈蚀，还会影响构造的承载力和耐久性。1.5混凝土的碳化水泥在硬化经过中会产生Ca〔OH〕2.钢筋在碱性环境中被钝化产生一层保卫膜，能够防止钢筋生锈。但是空气中的CO2渐渐渗到混凝土中就会与Ca〔OH〕2发生化学反响生成碳酸钙〔Ca〔OH〕2+CO2CaCO3+H2O〕.这时混凝土从外表开场就变成中性，这就是混凝土的碳化也叫中性化。当碳化深度超过钢筋保卫层的厚度，在有水和氧气的条件下就会失去对钢筋的保卫作用，钢筋就会锈蚀。钢筋锈蚀后受力减少、与混凝土的粘结力减少、产生的铁锈体积膨胀使混土构造毁坏、强度下降。2影响混凝土构造耐久度的原因分析混凝土构造耐久度的影响因素较多，例如原材料质量状况、施工质量控制、自然条件等因素都会对混凝土构造耐久性产生影响，下面进行具体的分析。2.1混凝土原材料质量问题原材料质量优劣直接关系着混凝土的质量，混凝土的原材料包括水泥、砂、石、粉煤灰、外加剂等。尤其是水泥和砂、石的质量至关重要。用的水泥品种不符合工程部位的特点。砂、石集料的粒径、级配、含泥量控制不当，就会造成混凝土强度低，构造不够致密，进而影响了构造耐久度。水泥与外加剂的适应不好，混凝土浇筑后泌水严重就会构成很多微细泌水通道，进而影响混凝土的抗渗性能。假如原材料中的氯离子含量、碱含量超标也将影响混凝土的耐久性。2.2混凝土施工原因混凝土施工流程较为简单，但是施工工序中的施工细节要求较严，混凝土搅拌、运输、浇筑、振捣、后期养护工作都会影响混凝土的实体质量。例如在混凝土浇筑和振捣施工中假如对浇筑速度和振捣频率控制不当，就会造成混凝土内部构造中出现孔洞和局部缺陷，假如混凝土再出现裂缝混凝土的密实度和抗渗能力较差，水和空气易浸透到内部，会加速混凝土的碳化及钢筋的锈蚀，造成其构造耐久性能较低。混凝土浇筑后不养护或养护不好将会影响混凝土的强度增长，也会产生裂缝。2.3自然条件的影响混凝土处于饱水状态和冻融循环交替作用是发生混凝土冻融毁坏的必要条件，混凝土构造只要维持在一定的温度范围内，才能保证其内部物质的稳定性，不至于发生不良的物理、化学反响。一旦混凝土外界环境的温度偏差较大，尤其是在严寒的冬季，混凝土构造往往会出现冻融毁坏，冻融毁坏对混凝土的构造耐久性能影响主要是毁坏水泥石构造。混凝土的毛细孔中含有一定量的水分，一般情况下这些水分和混凝土构造的水泥石保持平衡。当温度很低时会造成水分的冷冻结冰，进而在空隙内部产生较强的冻胀压力。混凝土冻融循环产生的毁坏作用主要有冻胀开裂和外表剥蚀两个方面。冻胀开裂使混凝土的弹性模量、抗压强度、抗拉强度等力学性能严重下降，危害构造物的安全性。一般混凝土的冻融毁坏，在其外表都可看到裂缝和剥落，并毁坏混凝土的整体构造。混凝土的耐久性与其所处的环境有很大的关系。混凝土发生碱-集料反响就必需要有水；钢筋锈蚀也是在潮湿环境中、氯离子含量超过一定标准。硫酸盐对混凝土的侵蚀的主要特征是使混凝土膨胀和开裂，十分是处于干湿交替环境中会加速混凝土的毁坏，使混凝土的强度下降并影响耐久性。3提升混凝土构造耐久度性能的措施3.1矿物掺合料的添加矿物掺合料的添加能够极大地改善混凝土的性能、提高混凝土构造的耐久性，例如粉煤灰和矿渣微粉的添加改善了水泥的反响环境，生成的混凝土构造密实度、强度更高层次。矿物掺合料的添加改善了混凝土抗腐蚀性能，降低了混凝土内部氯离子的扩散，强化了对钢筋构造的保卫，不同类型材料的添加对氯离子扩散的影响差异性明显〔如表1所示〕.矿物掺合料的添加改变了混凝土空隙的浸透性，由于其外表积较大，吸水性加强，添加矿物掺合料后的混凝土构造内的含水量维持在稳定的水平。3.2施工环节的控制混凝土施工控制对其构造耐久度性能的影响较大，在混凝土施工中首先要根据构造所处的环境条件及设计寿命确定混凝土的最低强度等级、最小保卫层厚度、最大水胶比，同时确定合理的坍落度以保证正常施工。混凝土的体积稳定性是检验其耐久度性能的主要参数，水泥的用量和标号直接决定了其体积稳定性，因而在保证经济投入的前提下，要适当提高水泥的使用量，根据工程的特点和所处的环境条件选用不同品种的水泥，进而提高混凝土构造的耐久性。再者是要改善骨料的级配，优化骨料加工工艺，降低骨料之间的孔隙率，提高水泥和骨料的接触面积，提高混凝土构造的均匀性。在混凝土的浇筑经过中要规范施工，要振捣密实，不得漏振或过振，不得出现严重的蜂窝或孔洞，保证混凝土构造的密实度。混凝土浇筑后要做好养护，根据工程部位的特点和混凝土的性能特点确定合理的养护期，对于大面积板状构造最好是蓄水养护，以保证混凝土的强度和防止裂缝的出现。3.3引气剂的应用鉴于混凝土构造出现的冻融病害，要对混凝土添加适量的引气剂，提高其抗冻融性，引气剂的添加会增加混凝土构造中的微气泡，这些微气泡能阻断混凝土内部的毛细孔，提高混凝土的抗渗能力，消除冻融经过中出现的内部膨胀力，进而提高其混凝土的构造完好性。但是引气剂含量过高会在一定程度上降低混凝土的强度，因而要结合工程需求来选择引气剂的添加类型和添加量，下面具体分析引气剂的添加对于混凝土构造的影响作用，如表2所示。3.4原材料质量和规格的控制原材料的质量和规格的选择要结合工程要求，首先要保证现场的原材料质量合格。水泥的各项指标要提标要符合国家标准要求，安宁性一定要合格。水泥中碱含量高时假如配制混凝土的骨料具有碱活性就可能产生碱骨料反响。因而若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量不应大于0.6%或由买卖双方协商确定。另外水泥中氯离子的含量不应大于0.06%.粗骨料要优先选择花岗岩碎石，粗骨料要符合连续级配。细骨料应采用河砂，严禁使用氯离子含量超标的海砂。砂的含泥量也应符合标准要求，由于砂的含泥量高容易产生裂缝，强度会降低。应采用非活性集料以防止碱-集料反响的发生。另外还要注意外加剂中的氯离子含量和总碱量的控制。通过对各种材料的质量控制将混凝土中的氯离子、碱含量控制在标准要求范内。抑制碱-集料反响常用的化学外加剂是使用锂盐〔如LiCO3〕.通过大量的研究表示清楚锂盐能有效的抑制碱-集料反响，这种方式方法不必改变施工条件，甚至能够改善混凝土的其他性能。4总结总之，混凝土是最为常用的建筑材料。在工业与民用建筑、道路桥梁、水利电力、港口航道等方面发挥着重要作用。由于混凝土的构造强度较高，能够有效承载外界压力，为工程构造安全运行提供了保障，因而提升混凝土构造耐久性能是当下行业内的重要课题。以下为参考文献[1]陈肇元。混凝土构造的耐