浅谈如何提高混凝土结构的耐久性.pdf
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1、2 0 1 1 年 第 2期 ( 总 1 7 7期 ) 安徽建筑 一 一 -一l _ 施 工 技 术 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 _ 浅谈如何提高混凝土结构的耐久性 Study on How to I r nprove Dur abi l ity of Concr ete Structur es 王 致 ( 安 徽 阜 阳 房 地 产 股 份 有 限 公司, 安 徽 阜 阳 2 3 6 0 0 0 ) 摘要 : 主要介绍了混凝土结构耐久性的现状, 分析了影响混凝土结构耐久性的因素, 提出了提高混凝土结构耐久性的主要措施。 关键词 : 混凝土结构; 耐久性; 措施 中图分类号 : TU
2、3 7 5 文献标识码 : A 文章编号: 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 1 l 0 2 0 0 8 6 0 3 0 前言 调查表明, 国内大多数工业建筑在使用 2 5 3 0年后即需大 修 , 处于严酷环境下的建筑物的使用寿命仅 1 5 2 0年; 民用建 筑和公共建筑的使用环境相对较好 , 一般可维持 5 O年以上 , 但 室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有 3 0 4 0年; 桥梁、 涵洞、 机场、 大坝、 港口等基础设施工程的使用寿命更短。 随着建筑物使用时间的增加、 环境污染的加剧、 使用不当以及 不符合要求的材料和工艺的应用, 导致了大量混凝土结构出现
3、不同程度的碳化、 开裂、 变形、 酥松、 露筋、 蜂窝、 空洞、 剥落等质 量问题。 在过分追求经济效益的现在, 这种问题更值得关注。 我 国混凝土结构量大面广,随着环境的变迁和功能要求的提高, 耐久性 问题越来 越突出, 是迫切需要加 以解决的问题 。 1 混凝土结构 的耐久性含义 所谓混凝土结构的耐久性是指,该种结构在自然环境 、 使 用环境及材料内部因素的作用下 ,保持其 自身工作能力的性 能。混凝土结构根据所处环境的不同可以划分为一般大气环 境、 海洋环境、 土壤环境及工业环境等。 混凝土结构材料内部因 素的作用指的是材料的物理和化学作用 ,如混凝土的碳化、 钢 筋的锈蚀等。 由钢筋混
4、凝土耐久性引起的结构工作性能的改变 包括混凝土结构件的承载能力降低 , 最终影响整个结构的安全 性, 其中建筑钢筋混凝土结构较为普通。 2 影响混凝土结构耐久性的因素 2 1混凝土的碱 一集料反应 混凝土碱 一集料反应指的是混凝土中来 自水泥、 外加剂和 环境的可溶性碱与骨料中的活性组分发生化学反应 , 生成可吸 水肿胀的凝胶或体积膨胀的晶体,使混凝土产生体积膨胀, 严 重时会发生开裂破坏。 碱 一集料反应的破坏特征在外观上主要 是表面裂缝、 变形和渗出物; 内部特征主要是内部凝胶 、 反应 环、 内部裂缝等。 因其反应的因素在混凝土内部, 对混凝土的破 坏是整体性的, 其危害往往是不能根治的
5、, 目前尚无有效的修 补办法。因此它是影响混凝土耐久性的最主要因素之一。 2 2混凝土的密实性 由于混凝土的用水量大于水泥水化的需水量, 所以凝结硬 化之后混凝土中总是具有很多各种各样的孔,包括毛细孔 、 凝 收稿 日期 : 2 0 1 1 - 0 3 0 3 作者简介: 王敏( 1 9 8 2 一 ) , 女, 安徽阜阳人 , 毕业于安徽理工大学, 助理 工程 师 。 胶孔、 过度孔等。孔隙的特征如孔隙大小 、 形状、 分布及其封闭 程度直接影响耐久性能。 各种介质通过孔隙和微裂缝直接侵蚀 混凝土的内部结构。 混凝土中孔隙率越大, 密实度就越低。 混凝 土的密实性几乎与混凝土的所有主要耐久性
6、能有着密切的联 系。因此 , 提高混凝土的密实性是非常重要的。 2 2 1 混凝土 的抗渗性 混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗水、 油等液体的压力作用 不渗透的性能。抗渗性是混凝土最重要的耐久性性质之一, 它 直接影响混凝土的抗冻性和抗化学侵蚀性。一般来说, 如果混 凝土的抗渗性差, 那么混凝土的抗冻能力和耐腐蚀性也较差。 2 2 2混凝土的抗冻性 当结构处于冰点以下环境时, 部分混凝土内孔隙中的水将 结 冰 , 产生体积膨 胀, 过冷 的水发生迁移 , 形 成各种压力 , 当压 力大于混凝土的抗拉强度时, 混凝土即发生开裂破坏。 2 2 3抗化学侵蚀性 当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时,
7、 会弓 l 起水 泥石发生一系列化学, 物理与物化变化, 而逐步受到侵蚀。 侵蚀 方式有水泥石中某些组分被介质溶解、化学反应产物易溶于 水、 化学反应产物发生体积膨胀等。常见的化学侵蚀可分为碳 化、 淡水及酸性水侵蚀、 硫酸盐侵蚀, 氯盐侵蚀和钢筋锈蚀五 类 。 2 3环境的不断恶化 如废气 、 酸雨, 我国的酸雨面积已超过国土的 3 0 。它们 破坏了混凝土的表面性能, 产生腐蚀、 酥松等破坏现象 , 加剧混 凝土 内部化学侵蚀破坏。 2 4设计方面 钢筋混凝土保护层厚度设计偏低。 混凝土施工配制强度偏低, 有些搅拌站或施工单位一味 追求低成本, 采用低配比, 造成混凝土配制强度过低, 从而
8、影响 混凝土结构耐久性 。 2 5施工管理方面 由于施工管理水平和操作人员的素质相对较差, 质量控 制与质量保证制度不够健全, 对结构安全与耐久性的设置水准 又相对较低, 致使工程中往往存在较多质量隐患。 商品混凝土的生产使用过程中,存在一些质量失控现 象 , 如高水灰 比、 低水泥用量、 低强度等, 对混凝土结构耐久性 有很大影响。 混凝土的水灰比及水泥用量是决定混凝土密实性的主 要因素。有些搅拌站或施工单位未对砂石含水率进行检测, 或 者只是粗略估计, 对设计配合比不做调整或调整不准确, 更有 甚者, 有些技术人员和操作工人为了便于搅拌 、 泵送、 浇筑 , 现 场往拌合物内加水,导致混凝
9、土施工配合比中水灰比过大, 严 安徽建筑 2 0 1 1年第 2期 ( 总 1 7 7期 ) 重影 响混凝土强度和耐久性 。 外加剂 问题。根据 混凝土外加剂应用技术规范 ( G B 5 0 1 1 9 2 0 0 3 ) 规定 , J b i:i 剂的选用要根据混凝土性能要求 、 施工条件和气候情况, 以及结合原材料 、 配合 比等因素综合考 虑, 并且选用J t , D t l 剂的品种和掺量应经过试验最后确定 。有些 搅拌站或施工单位对外加剂 的选择混乱 , 对J b D il 剂的品种和掺 量不经试验优选确定 , 更不 考虑多种 外加 剂复合使用时的相容 性。另外, 大多数搅拌站或施工
10、单位未考虑氯离子含量对混凝 土耐久性的影响。 使用方面, 由于使用不当, 如超载等可引起混凝土的过 早破坏。 3 提高混凝土结构耐久性的主要措施 3 。 1 原材料的选择 3 1 1 水泥 水 泥类 材料 的强度 和工程 性能, 是通过 水泥砂浆的凝结 硬 化形成 的, 水泥石一旦 受损, 混凝土 的耐久性就被 破坏, 因此水 泥的选择应结合具体情况如工程特点、 所处环境条件和施工条 件等, 注意水泥品种的具体性能, 选择碱含量小 、 水化热低 、 干 缩性小 、 耐热性 、 抗水性 、 抗腐蚀性 、 抗冻性能好的水 泥。 3 1 2 集料 集料的选择应考虑其碱活性 、 耐蚀性和吸水率, 应限
11、制粘 土、 淤泥、 粉屑、 硫酸盐、 硫化物 、 有机物及其他杂质等含量。同 时选择合理的级配, 改善混凝土拌合物的和易性, 提高混凝土密 实度 。 3 1 3 外加剂 混凝土J b D il 剂包括减水剂 、 引气剂、 膨胀剂 、 缓凝剂等。高 效减水剂的使用既可以为工程施工带来方便, 又可以提高硬化 后混凝土的强度和密实度; 使用高效引气剂以使混凝土中产生 孑 L 径小、 间隔均匀闭气孔 , 提高混凝土的耐冻融性、 对有害物质 渗入的阻隔性和对有害应力的缓冲性等; 而使用膨胀剂可以减 少混凝土的收缩 , 提高混凝土 的抗渗性 , 减少裂纹 ; 对 于大体积 混凝土使用缓凝剂可以延迟水泥水化
12、放热高峰的时间,降低混 凝土的极限温升, 避免混凝土出现温度裂缝等。 正确和合理的使 用J b , O H 剂对混凝土耐久性十分重要。如使用不当, 会酿成事故。 在选择J t , ; O il 剂时, 应根据工程需要, 结合现场的材料情况, 按照 有关标准要求 , 通过试验选择 t , J J u 剂品种 , 并确定最佳掺量。 3 1 4矿物掺合料 使用矿物掺合料主要包括使用磨细粒化高炉矿渣 、硅灰、 沸石粉、 粉煤灰、 火山灰 、 磨细石灰石粉 、 磨细石英砂粉等。 矿物 掺合料加入到混凝 土中后 主要能够产生填充效用 , 从而改善混 凝土的结构, 改善混凝土的耐久性。大量研究表明矿物掺合料
13、 能有效 改善混凝 土的性能 , 改善混凝 土 内孔结 构, 填 充 内部空 隙, 提高密实度。高掺量混凝土还能抑制碱集料反应, 因而掺混 合材是提高混凝土耐久性的有效措施。 3 1 5密实抗渗剂 在混凝土中掺加无机的或有机的密实抗渗剂, 可以形成某 种胶体或结合物, 填充、 填塞毛细孔缝, 从而提高混凝土的抗渗 能力, 提高混凝土的耐久性。 常用的密实抗渗剂有氯化铁、 氯化 铝 、 三 乙醇胺 、 有机硅等。 3 2混凝土设计 结构构件应按其使用环境设计相应的混凝土保护层厚 度,在不增加建筑物重量和成本的前提下尽量提高保护层厚 度, 预防外界介质渗入内部腐蚀钢筋。 混凝 土配合 比设计应根据
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