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摘要: 本文首先简单介绍了混凝土的耐久性问题,然后分析了影响混凝土持久性的因素结合工程实际和混凝土持久性的影响因素对应提出了提高混凝土耐久性的措施。
关键词: 混凝土;耐久性;影响因素;保证措施
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
1 关于混凝土的耐久性问题
混凝土耐久性,是指混凝土构件在自然环境、使用环境及材料内部各种因素的综合作用下,保持其安全使用的性能。[1]各類工程环境中都有很多的混凝土结构。如果因耐久性不够而导致构件失效,在需要继续使用其时要付出高昂的代价来对混凝土构件进行维修加工甚至于改造。建筑物所处的环境一般就是外部自然环境,近年来由于环境污染等问题导致钢筋腐蚀混凝土碳化等耐久性问题,大大缩短了建筑的使用寿命,给世界各国造成了巨大的经济损失。许多西方国家用于维修的费用已经超过了新建的费用。因此,混凝土耐久性和经济的发展有重要关系。各级与混凝土构件相关的部门已经开始重视由环境等问题导致的混凝土耐久性问题。为使混凝土在建设、维修、运营过程中消耗的费用低廉且能保证结构安全和正常使用,应该对影响钢筋混凝土耐久性的主要原因进行分析研究,以采用相应的措施来提高其耐久性。在设计混凝土结构时,首先要进行基础的承载力计算、裂缝和变形验算,然后还必须对其进行耐久性设计。环境种类和预定使用年限是进行混凝土构件耐久性设计的基本条件,在此基础上还要对混凝土材料的要求加以考虑。
2 混凝土持久性的影响因素
2.1 钢筋被锈蚀。
这是对混凝土持久性产生影响的主要因素。平常工程中所用的钢材为低合金钢和碳素结构钢。钢筋表面和空气接触产生一种氧化膜,这层膜的存在可以防止水分进入,而水分一旦进入就会导致钢筋发生化学腐蚀。腐蚀到一定程度,钢筋会发生膨胀,发生“暴筋”,这会使钢筋的承载力变弱,减小钢筋截面积,最后使结构发生破坏甚至失效。
2.2 混凝土的冻融破坏。
当结构周围的环境温度达到零点以下时,混凝土内部的空隙中所含的水结冰,体积膨胀,对混凝土造成一种来自内部的压力。当压力达到一定值时,超出混凝土的承受范围,混凝土就发生了破坏。这种破坏最主要的特征是结构表面发生脱落,甚至露出石子。混凝土内部的气孔数量和孔的结构关系着其是否抗冻。混凝土内部的封闭气泡越多,其抗冻性越小,孔的数量越少,其破坏作用越弱。除了上面两项影响抗冻性外,混凝土的饱和度、混凝土、水灰比的龄期、集料的孔隙及其间的含水率等也会对其抗冻性产生一定影响。
2.3来自碱集料反应的破坏。
这一反应可能引起混凝土体积膨胀、开裂。由这种反应引起的工程损坏事件在全球发生过很多起。不同于环境作用下的腐蚀发生于表面,碱集料反应发生在混凝土内部,且反应过程很长,通常要在发生若干年后才能表现出来。只要表面发生开裂,通常就已经严重到不能修复的地步了。
2.4 碳化的影响。
碳化是指凝土表面由于水泥水化生成的Ca(OH)2与空气中的CO2 ,在含有水分的环境中发生化学反应,生成水 和CaCO3,谁导致钢筋腐蚀,CaCO3导致混凝土开裂。影响这种反应的因素主要有混凝土的掺加料、用量和水泥品种、水灰比等。[2]
2.5 抗渗性。
水泥石里面某些裂开的小缝引起的透水通路和毛细管对混凝土的抗渗性的影响比较大。在配置混凝土的过程中为使具有施工流动性而多加了一些水分,混凝土在硬化过程中因为蒸发而留下了透水通路。
此外,由于各种原因所产生的料下聚焦的水膜所形成的孔隙和微裂缝也是透水通路。水灰比和粗骨料的最大粒直径也影响抗渗性,透水系数越大,说明抗渗性越差。[3]
2.6 硫酸盐产生的腐蚀影响。
当出现化学介质对混凝土的侵蚀时,水泥,砂石等材料随之发生一系列连锁反应,使混凝土产生裂缝、松散变质等破坏,一些较大的物质因体积变大会使结构发生破坏。
3 提高混凝土耐久性的措施
3.1 对生产混凝土材料的要求。
改善混凝土结构耐久性应从材料本身出发。[4]采用高性能的材料来配置混凝土可以明显提高处于恶劣环境中混凝土构件的持久性。同时具有一些力学性能也相对稳定性能的匀质混凝土便于浇捣,比较适合一些相对比较高层的建筑。在特殊部位可以采取一些辅助措施,例如:阻锈剂或者复合采用保护性质的涂层。在选择水泥时应选择高标号水泥。水泥标号越高,混凝土强度相对也越高,碳化深度就会越小,抗冻性和抗渗性就越好,相同标号的水泥相对于一般水泥其耐久性更好。
3.2 混凝土的设计过程应考虑其耐久性。
对于混凝土配比的设计,不仅要考虑能否满足混凝土的强度要求还要综合考虑用水量和水泥用量,是否有利于降低水化热,提高密实度,减少裂缝等。混凝土的保护层应根据环境特点来设计厚度,应当尽量减少外部介质渗入到内部所造成的对钢筋的腐蚀。构件的局部受到损坏后整体的承受能力也应在结构的节点构造设计的考虑范围内。结构设计也必须要考虑到混凝土发生裂缝时的开裂宽度。
3.3 混凝土工程施工应考虑结构耐久性。
采用裹砂法或者二次搅拌法来拌制混凝土,这样可以提高混凝土强度,也降低了混凝土构件中水的含量。对于大体积的混凝土浇筑振捣应严格控制各种裂缝,建立并完善的浇筑制度,增大混凝土的密实度,对混凝土振捣后表面工序的处理加以重视,加强对结构的养护,最大化地减少裂缝。加强施工管理,严格控制构件表面裂缝,结合不同季节的特点,相应地采取措施来加强保护。
3.4 注意构件的日常维护。
构件在使用过程中,应注意对构件进行检测,尤其是对于在环境相对恶劣条件下的工程。建立起相对完善的检查和评估体系,使用前检测,使用后保养,对于掺有矿物掺和料的混凝土结构,其养护时间应适当延长。这一系列操作对于混凝土结构的正常使用,提高混凝土耐久性有重要作用。
混凝土的持久性关系着混凝土构件的使用寿命,而影响混凝土耐久性的因素则需要从多方面考虑,这包括设计、外加剂、施工、原材料、使用环境及其维护等多种因素,并针对这些因素相应地采取一些措施,使混凝土既能满足其功能要求,又可以满足其对于耐久性的要求。
参考文献:
[1]孙小娟.混凝土耐久性问题[J].甘肃科技,2009,25(2):138- 140.
[2]朱清航,孙国庆.混凝土耐久性影响因素分析与对策[J].山西建筑,2009,35(19):170- 171.
[3]姚恩锋,娄冬.浅谈混凝土的耐久性问题及相应措施[J].河南建材,2009,(4):48- 49.
[4]张钰琳.影响混凝土耐久性的因素及防治措施[J].山西建筑,2009,35(19):164- 165.
关键词: 混凝土;耐久性;影响因素;保证措施
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
1 关于混凝土的耐久性问题
混凝土耐久性,是指混凝土构件在自然环境、使用环境及材料内部各种因素的综合作用下,保持其安全使用的性能。[1]各類工程环境中都有很多的混凝土结构。如果因耐久性不够而导致构件失效,在需要继续使用其时要付出高昂的代价来对混凝土构件进行维修加工甚至于改造。建筑物所处的环境一般就是外部自然环境,近年来由于环境污染等问题导致钢筋腐蚀混凝土碳化等耐久性问题,大大缩短了建筑的使用寿命,给世界各国造成了巨大的经济损失。许多西方国家用于维修的费用已经超过了新建的费用。因此,混凝土耐久性和经济的发展有重要关系。各级与混凝土构件相关的部门已经开始重视由环境等问题导致的混凝土耐久性问题。为使混凝土在建设、维修、运营过程中消耗的费用低廉且能保证结构安全和正常使用,应该对影响钢筋混凝土耐久性的主要原因进行分析研究,以采用相应的措施来提高其耐久性。在设计混凝土结构时,首先要进行基础的承载力计算、裂缝和变形验算,然后还必须对其进行耐久性设计。环境种类和预定使用年限是进行混凝土构件耐久性设计的基本条件,在此基础上还要对混凝土材料的要求加以考虑。
2 混凝土持久性的影响因素
2.1 钢筋被锈蚀。
这是对混凝土持久性产生影响的主要因素。平常工程中所用的钢材为低合金钢和碳素结构钢。钢筋表面和空气接触产生一种氧化膜,这层膜的存在可以防止水分进入,而水分一旦进入就会导致钢筋发生化学腐蚀。腐蚀到一定程度,钢筋会发生膨胀,发生“暴筋”,这会使钢筋的承载力变弱,减小钢筋截面积,最后使结构发生破坏甚至失效。
2.2 混凝土的冻融破坏。
当结构周围的环境温度达到零点以下时,混凝土内部的空隙中所含的水结冰,体积膨胀,对混凝土造成一种来自内部的压力。当压力达到一定值时,超出混凝土的承受范围,混凝土就发生了破坏。这种破坏最主要的特征是结构表面发生脱落,甚至露出石子。混凝土内部的气孔数量和孔的结构关系着其是否抗冻。混凝土内部的封闭气泡越多,其抗冻性越小,孔的数量越少,其破坏作用越弱。除了上面两项影响抗冻性外,混凝土的饱和度、混凝土、水灰比的龄期、集料的孔隙及其间的含水率等也会对其抗冻性产生一定影响。
2.3来自碱集料反应的破坏。
这一反应可能引起混凝土体积膨胀、开裂。由这种反应引起的工程损坏事件在全球发生过很多起。不同于环境作用下的腐蚀发生于表面,碱集料反应发生在混凝土内部,且反应过程很长,通常要在发生若干年后才能表现出来。只要表面发生开裂,通常就已经严重到不能修复的地步了。
2.4 碳化的影响。
碳化是指凝土表面由于水泥水化生成的Ca(OH)2与空气中的CO2 ,在含有水分的环境中发生化学反应,生成水 和CaCO3,谁导致钢筋腐蚀,CaCO3导致混凝土开裂。影响这种反应的因素主要有混凝土的掺加料、用量和水泥品种、水灰比等。[2]
2.5 抗渗性。
水泥石里面某些裂开的小缝引起的透水通路和毛细管对混凝土的抗渗性的影响比较大。在配置混凝土的过程中为使具有施工流动性而多加了一些水分,混凝土在硬化过程中因为蒸发而留下了透水通路。
此外,由于各种原因所产生的料下聚焦的水膜所形成的孔隙和微裂缝也是透水通路。水灰比和粗骨料的最大粒直径也影响抗渗性,透水系数越大,说明抗渗性越差。[3]
2.6 硫酸盐产生的腐蚀影响。
当出现化学介质对混凝土的侵蚀时,水泥,砂石等材料随之发生一系列连锁反应,使混凝土产生裂缝、松散变质等破坏,一些较大的物质因体积变大会使结构发生破坏。
3 提高混凝土耐久性的措施
3.1 对生产混凝土材料的要求。
改善混凝土结构耐久性应从材料本身出发。[4]采用高性能的材料来配置混凝土可以明显提高处于恶劣环境中混凝土构件的持久性。同时具有一些力学性能也相对稳定性能的匀质混凝土便于浇捣,比较适合一些相对比较高层的建筑。在特殊部位可以采取一些辅助措施,例如:阻锈剂或者复合采用保护性质的涂层。在选择水泥时应选择高标号水泥。水泥标号越高,混凝土强度相对也越高,碳化深度就会越小,抗冻性和抗渗性就越好,相同标号的水泥相对于一般水泥其耐久性更好。
3.2 混凝土的设计过程应考虑其耐久性。
对于混凝土配比的设计,不仅要考虑能否满足混凝土的强度要求还要综合考虑用水量和水泥用量,是否有利于降低水化热,提高密实度,减少裂缝等。混凝土的保护层应根据环境特点来设计厚度,应当尽量减少外部介质渗入到内部所造成的对钢筋的腐蚀。构件的局部受到损坏后整体的承受能力也应在结构的节点构造设计的考虑范围内。结构设计也必须要考虑到混凝土发生裂缝时的开裂宽度。
3.3 混凝土工程施工应考虑结构耐久性。
采用裹砂法或者二次搅拌法来拌制混凝土,这样可以提高混凝土强度,也降低了混凝土构件中水的含量。对于大体积的混凝土浇筑振捣应严格控制各种裂缝,建立并完善的浇筑制度,增大混凝土的密实度,对混凝土振捣后表面工序的处理加以重视,加强对结构的养护,最大化地减少裂缝。加强施工管理,严格控制构件表面裂缝,结合不同季节的特点,相应地采取措施来加强保护。
3.4 注意构件的日常维护。
构件在使用过程中,应注意对构件进行检测,尤其是对于在环境相对恶劣条件下的工程。建立起相对完善的检查和评估体系,使用前检测,使用后保养,对于掺有矿物掺和料的混凝土结构,其养护时间应适当延长。这一系列操作对于混凝土结构的正常使用,提高混凝土耐久性有重要作用。
混凝土的持久性关系着混凝土构件的使用寿命,而影响混凝土耐久性的因素则需要从多方面考虑,这包括设计、外加剂、施工、原材料、使用环境及其维护等多种因素,并针对这些因素相应地采取一些措施,使混凝土既能满足其功能要求,又可以满足其对于耐久性的要求。
参考文献:
[1]孙小娟.混凝土耐久性问题[J].甘肃科技,2009,25(2):138- 140.
[2]朱清航,孙国庆.混凝土耐久性影响因素分析与对策[J].山西建筑,2009,35(19):170- 171.
[3]姚恩锋,娄冬.浅谈混凝土的耐久性问题及相应措施[J].河南建材,2009,(4):48- 49.
[4]张钰琳.影响混凝土耐久性的因素及防治措施[J].山西建筑,2009,35(19):164- 165.