混凝土的耐久性研究

时间:2017-08-12 理工毕业论文 我要投稿

 摘要: 本文综述了耐久性对混凝土的重要意义,并着重分析了影响混凝土耐久性的主要因素。最后介绍了提高混凝土的耐久性的方法。
  关键词:耐久性 混凝土 渗透性
  
  1. 前言
  混凝土结构在其服务使用期间应维持所需的强度和其他功能,混凝土结构还必须能经受住各种各样的侵蚀破坏,这常被称为混凝土具有耐久性。但是耐久性并不是指混凝土的使用期间为无限长,也不是指混凝土能抵御各种破坏作用。日常的维护对混凝土的耐久性有着重要的影响。由于混凝土结构的强度得到逐渐提高,混凝土的耐久性可能也会被认为是自然的得到改善。但事实上,强度和耐久性是两个不同的概念,反映了混凝土性能的不同方面。对于大多数混凝土结构,强度和耐久性都应在设计阶段得到考虑,有时耐久性还成为更主要的设计参数。
  2. 影响混凝土耐久性的主要因素
  2.1 混凝土的渗透性
  在混凝土中,渗透性是一个重要指标,它是指气体、液体或者离子受压力、化学势或者电场作用,在混凝土中渗透、扩散或者迁移的难易程度。混凝土产生渗透的主要原因是混凝土中存在大量孔隙和裂缝。混凝土的孔结构包括水泥石浆体孔隙、集料中的孔隙、集料和将题解免检的孔隙等,施工不良也会导致部分蜂窝结构。
  由于混凝土的渗透性决定了气体、液体以及可溶性有害物质侵入混凝土的难易程度,直接影响着混凝土的碳化、侵蚀、钢筋锈蚀和抗冻融能力,所以是影响混凝土建筑耐久性最重要的因素之一,混凝土的耐久性可以通过渗透性来评价。
  2.2 混凝土的碱-集料反应
  碱集料反应是指混凝土原材料(包括水泥、骨料、外加剂、混合料及拌和水等)中的碱性物质与活性成分发生化学反应,生成膨胀物质(或吸水膨胀物质)而引起混凝土产生内部自膨胀应力而开裂的现象。由于碱集料反应一般是在混凝土成型后的若干年后逐渐发生,其结果造成混凝土耐久性下降,严重时还会使混凝土丧失使用价值,且由于反应是发生在整个混凝土中,因此,这种反应造成的破坏既难以预防,又难于阻止,更不易修补和挽救,故被成为混凝土的癌症。
  2.3 混凝土的氯离子侵蚀
  氯盐是一种最有害的侵蚀性化合物,能导致混凝土迅速被侵蚀损坏。由于浆体孔液的性质,混凝土基体表现为强碱性。浆体孔液中含有大量的碱,其pH只可达13。但是氯盐溶液具有较强的酸性和侵蚀性,侵蚀作用的强度则取决于氯盐溶液浓度以及与氯离子结合的阳离子的种类。氯盐的侵蚀过程需要氯离子侵入到混凝土微结构中,并需要从析出的水泥水化相中有反向离子的移动。因此混凝土的孔结构和渗透性对于氯离子侵蚀有非常重要的影响。氯离子侵蚀对于水泥混凝土路面及桥梁板面有明显的损坏作用,这包括采用除冰剂后混凝土表面产生的剥落损坏以及内部钢筋的锈蚀。
  2.4 混凝土的硫酸盐侵蚀
  自然界存在各种硫酸盐,并且硫酸盐在工业生产中也得到光反射采用。硫酸盐溶液会与混凝土结构接触或是进入到混凝土基体中,并与水泥水化产物反应,导致混凝土的膨胀、开裂、剥落等损坏,进而使混凝土结构失去完整性和稳定性。
  硫酸盐作用下混凝土宏观性能的劣化主要是由于侵蚀过程中新相的生成和旧相的消失等微观结构的改变所导致的,因此,通过XRD等微观手段分析侵蚀产物以探究硫酸盐侵蚀机理并解释其宏观上的性能劣化原因对于评价方法的研究具有重要的指导意义。
  3. 如何提高混凝土的耐久性
  从上述分析可知,混凝土的外部环境,内部孔结构,原料,密实度和抗渗性是混凝土耐久性能的重要因素。因此,工程中应根据具体情况,有针对性地采取相应措施,提高混凝土的耐久性。
  3.1 原材料的选择
  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,因此水泥的选择需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,并结合具体情况进行选择。水泥强度并非是决定混凝土强度和性能的唯一标准,如用较低标号水泥同样可以配制高标号混凝土。因此,工程中选择水泥强度的同时,需考虑其工程性能,有时,其工程性能比强度更重要。

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