改善混凝土耐久性的措施【浅析混凝土耐久性问题及其改善方法与措施】

时间：2019-04-30 03:20:51　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：许多钢筋混凝土结构，特别是处于恶劣环境条件下的基础设施建筑工程项目，由于混凝土耐久性不足，导致结构性能劣化，安全性能降低，造成大量的项目远远达不到预期的使用寿命或预期的使用功能。
　　关键词：混凝土; 耐久性;技术方法;影响因素
　　1 前言
　　混凝土工程大多是永久性的，工程量大、耗资多，由于技术和施工水平限制以及主观认识等方面的原因。人们对混凝土结构的设计、选材、制作和养护等，往往只重视强度而忽视了其耐久性。若耐久性不良将会给社会造成极为沉重的负担。我国是一个发展中的大国，正在从事着大规模基本建设，随着现代建筑不断向高层化大跨化和地下化方向发展，因此，从资金节约、提高混凝土耐久性、资源的有效利用及环境保护等方面应该成为工程界关注的热点问题。
　　2 混凝土耐久性问题的影响因素
　　影响混凝土耐久性的主要因素混凝土的耐久性可定义为“在使用过程中经受气候变化、化学侵蚀、磨蚀等各种破坏因素的作用而保持其使用功能的能力”。混凝土技术发展的一个终极目标就是最大限度地提高其耐久性。影响混凝土结构耐久性的因素很多，造成损害和破坏有外部环境引起的，也有由于混凝土内部的缺陷及组成材料的特性引起的。因此，建筑工程项目必须充分重视混凝土的耐久性问题，并从全寿命的角度，对项目进行安全评估和经济分析。
　　2.1 混凝土碳化的影响。混凝土的长期暴露作用，碳化使混凝土的碱性降低。当碳化达到钢筋表面，并使钢筋表面的pH值降低到10以下时，混凝土将失去对钢筋的保护作用，钢筋表面的钝化保护膜开始破坏。当有水和氧存在时钢筋开始锈蚀，因此混凝土碳化是大气环境中钢筋锈蚀的前提条件。钢筋一旦生锈，引起钢筋截面减小、力学性能降低，构件刚度、承载力逐步下降，导致钢筋混凝土结构的耐久性降低。另外，碳化作用会增加混凝土的收缩，引起混凝土表面产生拉应力而出现微细裂缝，从而降低混凝土的抗拉、抗折强度及抗渗能力，从而影响混凝土结构的适用性和安全性。
　　2.2 钢筋锈蚀对其结构性能的影响。锈蚀对钢筋强度的影响：对于低碳钢筋，均匀锈蚀对混凝土中低碳钢筋性能的影响相对不大，坑锈会使钢筋的强度降低，钢筋强度随锈坑深度的增加而降低，对于中度锈蚀的钢筋，其强度将降低6%左右；对于严重锈蚀的钢筋，其强度将降低12%左右。钢筋锈蚀到一定程度后，锈蚀产物产生的膨胀压力将会使混凝土保护层发生顺筋开裂，从而使钢筋的锈蚀速度进一步加快，钢筋锈蚀引起混凝土顺筋开裂时的临界锈蚀量是一个关键量。此外，坑锈还会降低钢筋的伸长率，锈蚀会使钢筋弹性变形能力急剧下降，并出现“裂纹锈蚀”（又称为应力腐蚀），它相当危险，因为钢筋会在没有任何预兆的情况下突然断裂。这对结构安全是非常大的威胁。
　　3 提高混凝土耐久性的技术方法
　　3.1 增加混凝土的抗磨损。一般情况，混凝土的抗压强度愈高，抗磨性能愈好。低水灰比的高强混凝土是提高密实的耐磨混凝土，表面混凝土致密是提高耐磨性的必要条件，施工时，应该多次压抹搓平混凝土表面。在有泌水的情况下，必须推持表面修整的时间，让水分充分蒸发，并在混凝土终凝前充分压抹搓平混凝土表面。此外，还可以通过在表面掺加高硬度集料增强耐磨性。
　　3.2 做好混凝土的抗硫酸盐腐蚀。在施工时当混凝土结构处在有侵入介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学、物理及物化变化，而逐步受到侵蚀，防止硫酸盐腐蚀的最基本作法是控制水灰比，并适当增加水泥用量。如掺入含有活性硅较多的天然火山灰的水泥；掺入粉煤灰的水泥；掺入高炉不淬矿渣的水泥以及掺入硅粉的水泥。如果有现成的石膏矿渣水泥，也可以考虑作为代用品。如果混凝土是预制品，提高该制品抗硫酸盐的另一途径是采用高压蒸汽养护，从而能更好的抵抗硫酸盐腐蚀。
　　3.3 提高混凝土的抗碳化性能。采用早强硅酸盐水泥时，碳化最慢，硅酸盐水泥稍快；而采用混合水泥时，由于Ca（OH）2的量相对较少，因此，碳化速度最快，碳化速度与混凝土强度密切相关。高压蒸汽养护的混凝土碳化作用非常小，这是因为混凝土中的砂子在高温条件下被活化，与混凝土发生化学反应，形成了强度大、结晶高、抗碳化性能好的水化硅酸钙。
　　4 增强混凝土耐久性的其他措施
　　4.1 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。集料的选择应考虑其碱活性，耐蚀性和吸水性，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；掺混合材混凝土，是提高混凝土耐久性的有效措施。
　　4.2 控制施工质量。控制施工质量主要从混凝土结构保护层的厚度控制、混凝土结构各种孔隙的控制以及水灰比控制等几个方面进行。针对不同的腐蚀环境应设计不同的保护层厚度。可以通过掺加高效减水剂，在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙率大幅度降低。
　　4.3 结构的日常维护。结构在使用阶段，应注意检测，维护和修理，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程更应如此，建立检测和评估体系，及时发现，及时修理，确保混凝土结构的正常使用。在使用中，应尽量避免结构承受超重荷载、接触腐蚀性物质，并尽量减少冻融环境的影响。同时在结构建成后定期检查，在结构破坏超过一定的界限后，就需要详查破坏原因并评估是否需要维修或加固。
　　5 结语
　　总之，在使用混凝土期间，会由于环境中的侵蚀性介质的侵入，产生物理和化学反应，导致混凝土性能劣化。混凝土的耐久性实质上是抵抗这种劣化作用的能力。劣化产生的内部潜在因素是混凝土中的化学成分和孔结构，外部条件是环境中侵蚀性介质和水的存在。外部条件是客观存在的，提高混凝土耐久性的关键是减少混凝土中对腐蚀性介质易感的组分，同时提高混凝土本身的密实性，尽可能减少原生裂缝，使混凝土硬化后体积稳定而不产生收缩裂缝。
　　参考文献
　　［1］ GB/T 50746-2008混凝土结构耐久性设计规范［S］
　　［2］贡金鑫钢筋混凝土结构耐久性研究的进展工业建筑 2005.5
　　［3］王前张鑫傅日荣计算混凝土中氯离子扩散系数的实用方法［J］山东建筑大学学报 2006（4）
　　［4］冯乃谦邢锋混凝土与混凝土结构的耐久性机械工业出版社2009

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