混凝土耐久性浅谈

..网络教育学院本科生毕业论文〔设计题目：混凝土耐久性浅谈学习中心：XX建设职业技术学院奥鹏学习中心[26]层次：专科起点本科专业：土木工程年级：09秋学号：200909605442学生：於华峰指导赵丽妍完成日期：20XX8月1日..内容摘要当今,混凝土已成为用途最广泛,用量最大的建筑结构材料之一。以往工程中都比较重视混凝土的强度而容易忽视混凝土的耐久性。但试验和应用都表明,混凝土和钢筋混凝土在使用过程中,受到土壤、水和空气中有害介质的侵蚀或混凝土本身组成材料有害成分的化学及物理作用,会产生开裂、溶蚀、剥落、膨胀、松软及强度等级下降等现象,严重的还会出现结构破坏或倒塌。随着我国商品混凝土和高强混凝土的推广应用,混凝土的耐久性和安全性已受到越来越广泛的关注。混凝土技术发展的一个终极目标是最大限度地延长其使用寿命,也即耐用性问题。通过分析提高混凝土耐久性的技术措施,改善结构混凝土耐久性策略及质量保证措施,以确保混凝土的质量符合耐久性的要求。关键词：混凝土耐久性目录内容摘要I引言11绪论21.1混凝土耐久性问题的提出21.2混凝土耐久性的概念22混凝土耐久性问题的分析32.1混凝土的碳化32.1.1破坏原因32.1.2影响因素32.2混凝土中钢筋的锈蚀42.2.1破坏原因42.2.2影响因素42.3碱-骨料反应42.3.1破坏原因42.3.2影响因素52.4混凝土冻融破坏52.4.1破坏原因52.4.2影响因素53提高混凝土耐久性的措施63.1预防钢筋的锈蚀。64结论与展望7参考文献8..引言一般混凝土建筑物的使用寿命要求在50年以上,很多国家对桥梁、水电站大坝、海底隧道、海上采油平台、核反应堆等重要结构的混凝土耐久性要求在100年以上。气候条件适中的陆上建筑物,应要求混凝土在200年内安全使用。我国GB50010——2002《混凝土结构设计规范》规定,混凝土的耐久性设计应按照环境类别和设计使用年限进行,分为50年和100年2个耐久性预期目标,对于重大、重要工程应按照100年寿命来设计混凝土。近几年来,我国已有不少工程的混凝土设计寿命达到100年,这些工程大都结合环境条件和特点,采取专门有效的措施,以充分保证混凝土工程的耐久性设计要求。比较著名的百年工程有三峡大坝、XX湾大桥等,其中三峡大坝采用微膨胀型低碱中热硅酸盐水泥,掺用优质引气剂和优质高效减水剂,确保掺用1级粉煤灰等措施来提高耐久性。1绪论1.1混凝土耐久性问题的提出提高混凝土的耐久性对于当前实现可持续发展战略,更好地利用资源、节约能源和保护环境,都具有十分重要的意义。本文分析影响混凝土耐久性的因素及原因,有助于我们更新观念,从耐久性的角度评价水泥和混凝土的质量。1.2混凝土耐久性的概念混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用,长期保持强度和外观完整性的能力。混凝土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、正常使用和可接受的外观能力简单的说混凝土材料的耐久性指标一般包括：1、混凝土的碳化2、混凝土中钢筋的锈蚀3、碱-骨料反应4、混凝土冻融破坏2混凝土耐久性问题的分析2.1混凝土的碳化混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。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。破坏原因混凝土的碳化使混凝土失去对钢筋的保护作用,使混凝土中钢筋锈蚀,同时,混凝土的碳化还会加剧混凝土的收缩,这些都可能导致混凝土的裂缝和结构的破坏。影响因素1、环境因素影响：环境条件因为碳化是液相反应,十分干燥的混凝土即一直处于相对湿度低于25%空气中的混凝土很难碳化；在空气湿度50%～75%的大气中,不密实的混凝土最容易碳化；但在相对湿度>95%的潮湿空气中或在水中的混凝土反而难以碳化,这是因为混凝土含水时透气性小,碳化慢；在湿度相同时,风速愈高、温度愈高,混凝土碳化也愈快；混凝土碳化速度与空气中CO2浓度的平方根成正比。2、水泥品种影响：普通硅酸盐水泥要比早强硅酸盐水泥碳化稍快,掺混合材的水泥碳化速度更快,混合材掺量越大,碳化速度越快。3、外加剂影响：掺用优质减水剂或加气剂,可以大大改善混凝土的和易性,减小水灰比,制成密实的混凝土,使碳化减慢。尤其是加气减水剂,由于抗冻性提高,可以大大改善钢筋混凝土建筑物的耐久性。4、养护条件影响：混凝土浇筑与养护质量是影响混凝土密实性的一个重要因素。如果混凝土浇筑时不规范,特别是振捣不密实,以及养护方法不当、养护时间不足时,就会造成混凝土内部毛细孔道粗大,且大多相互连通,严重时会引起混凝土再现蜂窝、裂缝等缺陷,使水、空气、侵蚀性化学物质沿着粗大的毛细孔道或裂缝进入混凝土内部,从而加速混凝土的碳化和钢筋腐蚀。2.2混凝土中钢筋的锈蚀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。破坏原因混凝土中的钢筋锈蚀一般是电化学锈蚀。电化反应的必要条件是钢筋表面呈活化状态且同时存在水和CL-。混凝土保护层碳化导致碱度降低是使钢筋表面活化的主要因素,CL-侵入也可使钢筋表面钝化膜迅速破坏。影响因素1、环境因素的影响相对湿度对混凝土中的钢筋锈蚀的影响,一方面影响混凝土中氧气的扩散速度,另一方面影响混凝土的电导率。湿度不仅直接影响钢筋的电化反应,而且湿度还影响混凝土的碳化速度,间接影响钢筋的锈蚀。2、混凝土保护层的影响混凝土保护层作用：一、混凝土高碱性使钢筋表面形成钝化膜：二、保护层防止外界腐蚀介质、氧气等渗入混凝土。3、2.3碱-骨料反应碱-骨料反应也叫碱硅反应,是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应,引起混凝土内部自膨胀应力而产生开裂的现象。破坏原因混凝土结构一旦发生碱-骨料反应出现裂缝后,会加速混凝土的其他破坏,空气、水、二氧化碳等侵入,会使混凝土碳化和钢筋锈蚀速度加快,而钢筋锈蚀产物铁锈的体积远大于钢筋原来的体积,又会使裂缝扩大。影响因素碱-骨料反应的3个条件中有2个来自混凝土内部,一是混凝土中掺入了一定数量的碱性物质,或者混凝土处于有利于碱渗入的环境；二是集料中有一定数量的碱活性骨料〔如含SiO2的骨料；三是潮湿环境,可以提供反应物吸水膨胀所需要的水分。在干燥条件下碱集料反应难以发生。2.4混凝土冻融破坏混凝土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。破坏原因当处于饱水状态的混凝土受冻时,其毛细孔壁同时承受膨胀和渗透两种压力。当这两种压力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土就会开裂。2.4.2影响因素1、混凝土孔隙率影响孔隙率越大,相对含水量越多,则可冻水量也越多。2、饱水度影响在混凝土完全饱水状态下,其冻结膨胀压力最大。3、含气量影响混凝土中的微细气孔在混凝土受冻初期能使毛细孔中的静压力减少,起到减压作用。3提高混凝土耐久性的措施3.1预防钢筋的锈蚀。常用的方法有环氧涂层钢筋,采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面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,在混凝土表面涂层也是简便有效的方法,但涂料应是耐碱、耐老化和与钢筋表面有良好附着性的材料。还可掺加高效减水剂,在保证混凝土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,特别是毛细孔隙率大幅度降低。还可研究新技术,开发新产品,如耐锈钢筋、阻锈钢筋等。

3.2避免或减轻碱集料反应。混凝土碱集料反应危害很大,一旦发生很难修复。当混凝土使用有碱活性反应的骨料时,必须从配合比出发,严格控制混凝土中的总碱含量以保证混凝土的耐久性。此外,外加剂特别是早强剂带来高含量的碱,为预防碱集料反应,在设计上应对外掺剂的使用提出要求。

3.3加强施工管理。严格控制施工配合比,搅拌必须均匀,振捣必须到位,要严格遵守养护制度,可以用表面养护剂来改善养护条件,提高保水性,加速表面硬化。混凝土构件的侵蚀病害都是从表面开始的,在混凝土终凝前做好原浆抹面压光,增强表面密实度,也可采用表面浸渍和表面涂覆的手段来降低混凝土表面渗透性。

3.4防止混凝土的冻融破坏。混凝土的组成、配合比、养护条件和密实度决定了其在饱水状态下抵抗冻融破坏的能力,目前只有加气混凝土才能有效提高混凝土的抗冻性。引气是提高混凝土抗冻性的主要参数。一般引气量4%-8%,同时,应避免采用吸水率较高的集料,加强排水以免混凝土结构被水饱和。在混凝土中掺加优质引气型高效减水剂,既能获得大量均匀分布的微小气泡,显著提高抗冻性,又能大幅度减小W/C,从而保证混凝土强度不降低,甚至有所提高。

3.5拌合及养护用水。混凝土拌合及养护用水,应考虑其对混凝土强度的影响。水灰比的大小很大程度影响混凝土强度值的大小。拌合水应检查其杂质情况,防止影响砂浆及混凝土生成时杂质影响其耐久性。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物,除了对水泥石有腐蚀作用外,对钢筋的腐蚀也有影响,因此在腐蚀环境中的混凝土不宜采用海水拌制和养护。

3.6针对不同的腐蚀环境应设计不同的保护层厚度。如一类环境<室内正常环境>,设计使用年限为100年的结构混凝土应符合下列规定：混凝土保护层厚度应按规范的规定增加40%;当采取有效的表面防护措施时,混凝土保护层厚度可适当减少。混凝土结构及构件宜整体浇筑,不宜留施工缝。当必须有施工缝时,其位置及构造不得有损于结构的耐久性。

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