混凝土結(jié)構(gòu)耐久度性能的影響因素與提升措施,建筑結(jié)構(gòu)論文_第1頁
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混凝土結(jié)構(gòu)耐久度性能的影響因素與提升措施,建筑結(jié)構(gòu)論文混凝土在飽水狀態(tài)下因凍融循環(huán)產(chǎn)生的毀壞作用稱為凍融毀壞,混凝土的抗凍性是指飽水混凝土抵抗凍融循環(huán)作用的性能?;炷恋膬鋈跉囊话惆l(fā)生于嚴(yán)寒地區(qū)經(jīng)常與水接觸的混凝土構(gòu)造物,如水位變化區(qū)的海工、水工混凝土構(gòu)造物以及與水接觸的其他部位等。建筑凍融毀壞是常見的混凝土病害,也直接影響了混凝土構(gòu)造的耐久性能。1.2混凝土的堿集料反響混凝土構(gòu)造的主要組成部分是水泥、砂、石、粉煤灰、外加劑、水及其他材料。這些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響,進(jìn)而生成堅硬的混凝土構(gòu)造。通常而言水泥化合物扮演著粘結(jié)劑的作用,把砂、石材料粘合在一起。自上世紀(jì)四十年代開場發(fā)現(xiàn)了堿集料反響,很多專家學(xué)者對此進(jìn)行了大量的研究。堿-集料反響主要有堿-硅酸反響、堿-碳酸鹽反響、堿-硅酸鹽反響。堿-集料反響產(chǎn)物堿-硅酸凝膠等遇水膨脹,在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的膨脹應(yīng)力,進(jìn)而引起混凝土開裂。發(fā)生堿-集料反響必須具備三個條件:堿、活性集料〔含有活性的SiO2〕、和水。這種反響的顯著特征是膨脹發(fā)生緩慢,要很長時間才能具體表現(xiàn)出出來?;炷烈坏┌l(fā)生堿-集料反響產(chǎn)生裂縫后使其粘結(jié)性能的下降、混凝土強度下降,進(jìn)而影響了混凝土構(gòu)造的耐久性能。1.3鋼筋銹蝕鋼筋構(gòu)造對混凝土起到骨架支撐的作用,有效地承載了混凝土構(gòu)造的拉力。一般情況下混凝土硬化后內(nèi)部呈堿性,鋼筋外表被鈍化構(gòu)成保衛(wèi)膜,鋼銹不會銹蝕。但是混凝土在外界因素的影響下構(gòu)造中經(jīng)常出現(xiàn)鋼筋的腐蝕。造成鋼筋銹蝕的原因主要有:①鋼筋兩端的電位存在差異不同,進(jìn)而造成了鋼筋的電化學(xué)反響,出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象;②鋼筋保衛(wèi)膜的破損,鋼筋的保衛(wèi)膜是一層致密的鈍化膜,當(dāng)PH值下降到9下面或氯離子的侵蝕能夠毀壞鋼筋保衛(wèi)膜,進(jìn)而引起鋼筋的進(jìn)一步腐蝕。鋼筋銹蝕的化學(xué)反響如下:鋼筋銹蝕后會產(chǎn)生下面結(jié)果:〔1〕鋼筋的有效截面減少,受力減少;〔2〕與混凝土的粘結(jié)力減少;〔3〕鋼筋腐蝕產(chǎn)生的鐵銹體積膨脹使混土產(chǎn)生裂縫,混凝土構(gòu)造毀壞、強度下降。1.4混凝土的裂縫自從商品混凝土大量推廣以來,混凝土裂縫也成為一種普遍的現(xiàn)象。十分是大面積的梁板構(gòu)造和高層地下室剪力墻最常見。預(yù)拌混凝土由于粗骨料的粒徑比擬小、砂率較大、坍落度較大容易產(chǎn)生裂縫?;炷潦湛s主要有塑性收縮、枯燥收縮、自收縮、碳化收縮等,華而不實混凝土的早期塑性收縮裂縫比擬多?;炷翝仓笾脸跄疤幱谒苄誀顟B(tài),假如受風(fēng)吹、日曬外表水份蒸發(fā)太快會產(chǎn)生急劇的收縮,而此時混凝土的強度很低不能抵抗這種變形而導(dǎo)致開裂?;炷脸隽芽p后抗?jié)B能力變差,水和空氣就更容易滲入混凝土內(nèi)部加速混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕,還會影響構(gòu)造的承載力和耐久性。1.5混凝土的碳化水泥在硬化經(jīng)過中會產(chǎn)生Ca〔OH〕2.鋼筋在堿性環(huán)境中被鈍化產(chǎn)生一層保衛(wèi)膜,能夠防止鋼筋生銹。但是空氣中的CO2漸漸滲到混凝土中就會與Ca〔OH〕2發(fā)生化學(xué)反響生成碳酸鈣〔Ca〔OH〕2+CO2CaCO3+H2O〕.這時混凝土從外表開場就變成中性,這就是混凝土的碳化也叫中性化。當(dāng)碳化深度超過鋼筋保衛(wèi)層的厚度,在有水和氧氣的條件下就會失去對鋼筋的保衛(wèi)作用,鋼筋就會銹蝕。鋼筋銹蝕后受力減少、與混凝土的粘結(jié)力減少、產(chǎn)生的鐵銹體積膨脹使混土構(gòu)造毀壞、強度下降。2影響混凝土構(gòu)造耐久度的原因分析混凝土構(gòu)造耐久度的影響因素較多,例如原材料質(zhì)量狀況、施工質(zhì)量控制、自然條件等因素都會對混凝土構(gòu)造耐久性產(chǎn)生影響,下面進(jìn)行具體的分析。2.1混凝土原材料質(zhì)量問題原材料質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系著混凝土的質(zhì)量,混凝土的原材料包括水泥、砂、石、粉煤灰、外加劑等。尤其是水泥和砂、石的質(zhì)量至關(guān)重要。用的水泥品種不符合工程部位的特點。砂、石集料的粒徑、級配、含泥量控制不當(dāng),就會造成混凝土強度低,構(gòu)造不夠致密,進(jìn)而影響了構(gòu)造耐久度。水泥與外加劑的適應(yīng)不好,混凝土澆筑后泌水嚴(yán)重就會構(gòu)成很多微細(xì)泌水通道,進(jìn)而影響混凝土的抗?jié)B性能。假如原材料中的氯離子含量、堿含量超標(biāo)也將影響混凝土的耐久性。2.2混凝土施工原因混凝土施工流程較為簡單,但是施工工序中的施工細(xì)節(jié)要求較嚴(yán),混凝土攪拌、運輸、澆筑、振搗、后期養(yǎng)護(hù)工作都會影響混凝土的實體質(zhì)量。例如在混凝土澆筑和振搗施工中假如對澆筑速度和振搗頻率控制不當(dāng),就會造成混凝土內(nèi)部構(gòu)造中出現(xiàn)孔洞和局部缺陷,假如混凝土再出現(xiàn)裂縫混凝土的密實度和抗?jié)B能力較差,水和空氣易浸透到內(nèi)部,會加速混凝土的碳化及鋼筋的銹蝕,造成其構(gòu)造耐久性能較低。混凝土澆筑后不養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)不好將會影響混凝土的強度增長,也會產(chǎn)生裂縫。2.3自然條件的影響混凝土處于飽水狀態(tài)和凍融循環(huán)交替作用是發(fā)生混凝土凍融毀壞的必要條件,混凝土構(gòu)造只要維持在一定的溫度范圍內(nèi),才能保證其內(nèi)部物質(zhì)的穩(wěn)定性,不至于發(fā)生不良的物理、化學(xué)反響。一旦混凝土外界環(huán)境的溫度偏差較大,尤其是在嚴(yán)寒的冬季,混凝土構(gòu)造往往會出現(xiàn)凍融毀壞,凍融毀壞對混凝土的構(gòu)造耐久性能影響主要是毀壞水泥石構(gòu)造。混凝土的毛細(xì)孔中含有一定量的水分,一般情況下這些水分和混凝土構(gòu)造的水泥石保持平衡。當(dāng)溫度很低時會造成水分的冷凍結(jié)冰,進(jìn)而在空隙內(nèi)部產(chǎn)生較強的凍脹壓力?;炷羶鋈谘h(huán)產(chǎn)生的毀壞作用主要有凍脹開裂和外表剝蝕兩個方面。凍脹開裂使混凝土的彈性模量、抗壓強度、抗拉強度等力學(xué)性能嚴(yán)重下降,危害構(gòu)造物的安全性。一般混凝土的凍融毀壞,在其外表都可看到裂縫和剝落,并毀壞混凝土的整體構(gòu)造?;炷恋哪途眯耘c其所處的環(huán)境有很大的關(guān)系。混凝土發(fā)生堿-集料反響就必需要有水;鋼筋銹蝕也是在潮濕環(huán)境中、氯離子含量超過一定標(biāo)準(zhǔn)。硫酸鹽對混凝土的侵蝕的主要特征是使混凝土膨脹和開裂,十分是處于干濕交替環(huán)境中會加速混凝土的毀壞,使混凝土的強度下降并影響耐久性。3提升混凝土構(gòu)造耐久度性能的措施3.1礦物摻合料的添加礦物摻合料的添加能夠極大地改善混凝土的性能、提高混凝土構(gòu)造的耐久性,例如粉煤灰和礦渣微粉的添加改善了水泥的反響環(huán)境,生成的混凝土構(gòu)造密實度、強度更高層次。礦物摻合料的添加改善了混凝土抗腐蝕性能,降低了混凝土內(nèi)部氯離子的擴散,強化了對鋼筋構(gòu)造的保衛(wèi),不同類型材料的添加對氯離子擴散的影響差異性明顯〔如表1所示〕.礦物摻合料的添加改變了混凝土空隙的浸透性,由于其外表積較大,吸水性加強,添加礦物摻合料后的混凝土構(gòu)造內(nèi)的含水量維持在穩(wěn)定的水平。3.2施工環(huán)節(jié)的控制混凝土施工控制對其構(gòu)造耐久度性能的影響較大,在混凝土施工中首先要根據(jù)構(gòu)造所處的環(huán)境條件及設(shè)計壽命確定混凝土的最低強度等級、最小保衛(wèi)層厚度、最大水膠比,同時確定合理的坍落度以保證正常施工?;炷恋捏w積穩(wěn)定性是檢驗其耐久度性能的主要參數(shù),水泥的用量和標(biāo)號直接決定了其體積穩(wěn)定性,因而在保證經(jīng)濟投入的前提下,要適當(dāng)提高水泥的使用量,根據(jù)工程的特點和所處的環(huán)境條件選用不同品種的水泥,進(jìn)而提高混凝土構(gòu)造的耐久性。再者是要改善骨料的級配,優(yōu)化骨料加工工藝,降低骨料之間的孔隙率,提高水泥和骨料的接觸面積,提高混凝土構(gòu)造的均勻性。在混凝土的澆筑經(jīng)過中要規(guī)范施工,要振搗密實,不得漏振或過振,不得出現(xiàn)嚴(yán)重的蜂窩或孔洞,保證混凝土構(gòu)造的密實度?;炷翝仓笠龊灭B(yǎng)護(hù),根據(jù)工程部位的特點和混凝土的性能特點確定合理的養(yǎng)護(hù)期,對于大面積板狀構(gòu)造最好是蓄水養(yǎng)護(hù),以保證混凝土的強度和防止裂縫的出現(xiàn)。3.3引氣劑的應(yīng)用鑒于混凝土構(gòu)造出現(xiàn)的凍融病害,要對混凝土添加適量的引氣劑,提高其抗凍融性,引氣劑的添加會增加混凝土構(gòu)造中的微氣泡,這些微氣泡能阻斷混凝土內(nèi)部的毛細(xì)孔,提高混凝土的抗?jié)B能力,消除凍融經(jīng)過中出現(xiàn)的內(nèi)部膨脹力,進(jìn)而提高其混凝土的構(gòu)造完好性。但是引氣劑含量過高會在一定程度上降低混凝土的強度,因而要結(jié)合工程需求來選擇引氣劑的添加類型和添加量,下面具體分析引氣劑的添加對于混凝土構(gòu)造的影響作用,如表2所示。3.4原材料質(zhì)量和規(guī)格的控制原材料的質(zhì)量和規(guī)格的選擇要結(jié)合工程要求,首先要保證現(xiàn)場的原材料質(zhì)量合格。水泥的各項指標(biāo)要提標(biāo)要符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求,安寧性一定要合格。水泥中堿含量高時假如配制混凝土的骨料具有堿活性就可能產(chǎn)生堿骨料反響。因而若使用活性骨料,用戶要求提供低堿水泥時,水泥中的堿含量不應(yīng)大于0.6%或由買賣雙方協(xié)商確定。另外水泥中氯離子的含量不應(yīng)大于0.06%.粗骨料要優(yōu)先選擇花崗巖碎石,粗骨料要符合連續(xù)級配。細(xì)骨料應(yīng)采用河砂,嚴(yán)禁使用氯離子含量超標(biāo)的海砂。砂的含泥量也應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求,由于砂的含泥量高容易產(chǎn)生裂縫,強度會降低。應(yīng)采用非活性集料以防止堿-集料反響的發(fā)生。另外還要注意外加劑中的氯離子含量和總堿量的控制。通過對各種材料的質(zhì)量控制將混凝土中的氯離子、堿含量控制在標(biāo)準(zhǔn)要求范內(nèi)。抑制堿-集料反響常用的化學(xué)外加劑是使用鋰鹽〔如LiCO3〕.通過大量的研究表示清楚鋰鹽能有效的抑制堿-集料反響,這種方式方法不必改變施工條件,甚至能夠改善混凝土的其他性能。4總結(jié)總之,混凝土是最為常用的建筑材料。在工業(yè)與民用建筑、道路橋梁、水利電力、港口航道等方面發(fā)揮著重要作用。由于混凝土的構(gòu)造強度較高,能夠有效承載外界壓力,為工程構(gòu)造安全運行提供了保障,因而提升混凝土構(gòu)造耐久性能是當(dāng)下行業(yè)內(nèi)的重要課題。以下為參考文獻(xiàn)[1]陳肇元?;炷翗?gòu)造的耐

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