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摘要:随着经济和各行各业的快速发展,为探究混凝土结构耐久度问题机理和应对措施,通过归纳混凝土结构耐久性研究概况,分析碳化作用、冻融破坏、碱-集料反应、钢筋锈蚀、化学侵蚀等因素对混凝土结构的破坏机理,总结了优化水灰比、增加保护层厚度、控制混凝土含碱量、喷涂涂层等提高混凝土结构耐久度的措施。为解决混凝结构耐久度问题的前期方案设计和后期养护等提供了理论依据。
关键词:混凝土结构;耐久性;碳化作用
引言
所谓耐久性是指结构于化学,生物学或其他不利因素影响中,在预定时间内其材料性能的恶化不会导致结构失效的可能性不可接受。从工程理念上讲,足够的耐用性意味着该结构可以在正常维护条件下达到预期的耐用年限。使用水泥混凝土时,其所具有的抵抗周围环境影响并保持强度和质量的能力称为耐久性。
1混凝土结构耐久性研究内容
混凝土结构由于其自身的经济性和适用性被广泛应用于现代工程建筑中,但是由于不同的外部及自身因素影响下,国内外较多大型工程建筑出现混凝土结构耐久性问题。混凝土结构的老化不仅严重影响建筑体功能正常和安全性,还会使大量工程建筑产生高昂的维护费用。国内外目前对混凝土结构的研究主要集中在环境因素、材料因素、构建因素、结构因素四个方面。环境因素主要是研究大气环境(CO2和H2O)、海洋环境(氯离子和水)、土壤环境(微生物和土壤水)、工业污染(工业废水)等方面对混凝土结构耐久性影响;材料因素主要是研究混凝土碳化、化学侵蚀、冻融破坏、碱-集料反应等对混凝土结构产生的影响;构建因素主要是研究混凝土结构开裂、退化、承载力等方面的模型;结构因素主要是研究混凝土结构耐久性设计和评估等方面。对于混凝土结构耐久性研究不仅要保证工程建筑体在使用过程中不需要大量的后期维护费用,还要针对能根据不同地区和类型等外部条件选取正确的设计方案,同时要能预测出工程建筑体的使用寿命。
2混凝土结构耐久性影响因素
2.1碳化作用
混凝土碳化是指酸性物质CO2渗透至混凝土联通的孔隙中并与其碱性物质发生复杂的物理化学反应,使混凝土的成分、结构、性能发生变化,从而造成混凝土中碱度下降的过程。影响混凝土碳化结构的因素重要有材料因素、环境因素、施工因素三种,水灰比会影响混凝土的孔隙状况从而决定CO2对碳化速率的影响,水泥的品种通过影响水化作用产物对混凝土碳化作用产生影响,骨料、掺合料、外加剂对混凝土的孔隙状况也有重要影响,混凝土自身的强度及结构对其抗碳化性能具有重要的作用;环境中CO2的浓度较大会增大其扩散动力并促进混凝土碳化速率,环境湿度不仅会影响CO2对混凝土的扩散效率,还影响混凝土碳化反应过程,温度的升高会加快化学反应的进程,引力作用对碳化速率也具有一定影响;施工质量和养护状况会影响混凝土的密度、孔隙率、强度等,从而影响混凝土结构的抗碳化性能和碳化速率。
2.2冻融破坏
混凝土结构的冻融破坏是指混凝土水化作用后存在于孔隙中多余的游离水在遇到极寒天气时结冰体积膨胀后对混凝土内部结构造成的破坏。严重的冻融破坏会使会混凝土结构变得蓬松、开裂、断裂等,严重影响工程建筑体的安全性。混凝土结构冻融破坏程度主要受混凝土配比、外部因素、施工工艺三种因素影响,水泥灰的配比对混凝土结构的孔隙度和游离水含量具有决定性作用,集料及水泥的种类和品质会影响水泥的水化作用和组织结构从而对混凝土的抗冻性能具有重要的影响;良好施工工艺及前期养护会增加混凝土结构的致密性从而增加混凝土结构的抗冻性;温度变化幅度会影响冻融作用对混凝土结构的破坏程度。
2.3碱-集料反应
碱-集料反应是指混凝土中及环境渗入的可溶性碱与集料中的活性成分发生化学反应,生成胶凝造成混凝土膨胀结构破坏的现象。碱-集料反应会导致混凝土结构由内而外开裂,严重时会导致工程建筑体损毁。碱-集料反应程度主要受水泥特性、集料特性、孔隙水量三种因素影响。水泥中的碱含量越高,碱-集料反应所引起的膨胀系数便越大;混凝土的水灰比对碱-集料反应影响具有双面性,水灰比较大时会加大混凝土的孔隙度同时又会减少碱液浓度;反应性集料的含量和粒度会增加混凝土的膨胀系数;混凝土自身的孔隙率对碱-集料反应带来的膨胀应力具有一定的减缓作用;环境中湿度的增大会促进碱-集料反应的发生。
2.4钢筋锈蚀
当外部环境中的H2O和CO2进入混凝土内部造成其碳化和碱度降低或氯离子渗入到钢筋表面时,会造成混凝土结构钢筋锈蚀。当混凝土结构中钢筋发生锈蚀,所产生的物质会对混凝土结构内部产生膨胀力,这会降低混凝土结构的承载能力和刚度,对混凝土结构耐久性产生主要影响。混凝土的碳化过程中CO2和H2O与混凝土中的碱性物质发生的中和反应会导致钢筋表层的钝化膜被破坏并发生锈蚀;氯离子通过扩散作用等方式进入到混凝土结构中,吸附与钢筋表层的氯离子会形成腐蚀电池、去极化作用、导电作用等,破坏钢筋表层的钝化膜从而使其发生锈蚀;水泥品种的性能、混凝土密度、保护层厚度、钢筋抗锈蚀能力、外部环境等因素同样对钢筋锈蚀具有重要影响。
2.5化学侵蚀
混凝土结构中联通的孔隙存在会导致外部环境中的物质进入混凝土结构内部并发生一系列的化学反应从而影响混凝土结构的耐久性,硫酸盐与水泥水化的产物发生反应会影响混凝土性质,同时盐类的结晶对混凝土结构会产生大量的膨胀应力;部分介质中存有的游离态的酸与氢氧化钙发生反应不仅会影响混凝土结构并产生一定的膨胀力;压力水会导致混凝土内部的氢氧化钙不断的被溶解,从而导致混凝土内部结构被不断破坏;水体介质中含有的镁盐(MgSO4和MgCl2)与氢氧化钙发生的反应会使混凝土结构胶结力下降并发生侵蚀。
3混凝土施工管理中存在的缺陷及应对措施
3.1科学预估混凝土的荷载能力
科学有效地进行混凝土的荷载程度计算,保障在设计过程中能有效进行工程项目的设定和规划。与此同时,在进行设计和建设的阶段,应对当下的环境、车辆流通、居民使用及区域内一段时间的经济发展预期进行有效预估,避免出现混凝土建设荷载失衡现象,影响混凝土正常使用。
3.2合理控制含砂率
合理含砂率就是在水泥用量以及水灰比不变的而基础之上,提升混凝土的和易性,进而提获得最大流动性的含砂率。在含砂率相对较少的时候,砂浆含量不足就会导致其没有足够的砂浆可以渗透在砂石的缝隙之中,无法在表层形成润滑层,就会降低混凝土自身的流动性;而在水灰比以及水泥用量在含砂率较大的时候,石子含量就会相对较少,其骨料的表面积就会显著提升,就会导致混凝土相对较为较干稠,其拌合物的动性就会有所降低,要想提升其和易性必须要适当的增加水灰比。
结语
制。混凝土作为建筑体重要的身体组成成分,其耐久性的好坏将直接影响到建筑体结构耐久程度与质量好坏,所以在建筑行业的发展过程里,混凝土耐久性的研究与优化将成为其中的重点研究对象,必须得到一定程度上的重视。在经过国内一系列的实验与上述的分析后,我们必须要明白混凝土耐久性的提高是需要通过对均匀性系数、特征粒径、比表面积等因素进行调控,同时注意员工专业的能力,才能得以实现,因此在混凝土的制作与使用过程时,必须注重以上相关因素的控
参考文献
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