混凝土耐久性的影響因素及措施研究

1、<p>　　混凝土耐久性的影響因素及措施研究</p><p>　　摘要:介紹了混凝十耐久性的概念及其研究現(xiàn)狀，從兩個(gè)方面分析了影響混凝土耐久性的主要因素.并根據(jù)彰響因素提出了一些提高混凝圖耐久性的措施。 </p><p>　　關(guān)性詞:混凝土:耐久性:高性能混凝土：影響因素；措施 </p><p>　　Study on Influential Factors

2、 and </p><p>　　Improvement Measures of Durability of Concrete </p><p>　　Abstract:This text introduces the conception and study status quo of concrete durability. From two facets, it analyzes mai

3、n factors which affect the durability of concrete. Finally, based on the factors, it gives some measures for advancing the durability of concrete. </p><p>　　Keywords:concrete: durability; high performance co

4、ncrete: influential factors; measures </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU398+.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2013） </p><p><b>　　1.前言 </b></p><p>　　所謂混凝土的耐久性，是指結(jié)構(gòu)在要求的目標(biāo)使用期限內(nèi)，不需要花費(fèi)大量資金加固處理而能保證其安全

5、性和使用性的能力[1]。主要表現(xiàn)在抗?jié)B性、抗凍性、耐水性、耐火性、耐磨性、抗化學(xué)腐蝕性、碳化與鋼筋腐蝕性等性能。 </p><p>　　隨著我國城市化和農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，加之混凝土強(qiáng)度高，成本低，其應(yīng)用越來越廣泛。在傳統(tǒng)觀念中，混凝土結(jié)構(gòu)好像不存在耐久性問題，一般的建筑物的使用年限都在50年.正是由于這個(gè)誤區(qū)，以往工程中習(xí)慣上只片面追求混凝土高強(qiáng)度而忽視其耐久性。有調(diào)查顯示，國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)建筑在使用20-30

6、年后就需人修，處于惡劣環(huán)境下的建筑物使用壽命1520年，許多工程建成后兒年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕，混凝土出現(xiàn)裂縫甚至開裂。我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程規(guī)模宏大，每年都高達(dá)2萬億元人民幣，在使用30-50年后就進(jìn)入維修期，維修費(fèi)將會(huì)倍增于工程建設(shè)時(shí)的投資，這樣的代價(jià)是昂貴的。從環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展以及與國際接軌的角度來說，這不得不引起有關(guān)部門和設(shè)計(jì)、施工單位的重視. </p><p>　　2.影響混凝土耐久性的主要因素 <

7、/p><p>　　由于耐久性因素很復(fù)雜，引起結(jié)構(gòu)破壞不可能是某個(gè)單方面因素作用的結(jié)果，往往是內(nèi)部存在不完善，外部不利因素綜合作用的結(jié)果，圖1給出了混凝土裂化模型?，F(xiàn)就這兩方面加以分析: </p><p>　　2. 1內(nèi)部因案的影響 </p><p>　　(1)混凝土的碳化(又稱中性化)。幾乎所有混凝土表面都處在碳化過程中，本身無多大破壞作用，但是由于碳化過程使混凝土堿性

8、降低使鋼筋表面在高堿條件下產(chǎn)生的致密氧化膜(鈍化膜)遭到破壞，使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，同時(shí)碳化會(huì)加劇混凝土的收縮，致使混凝土出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。 </p><p>　　混凝土碳化模型公式如下: </p><p>　　D= K t&frac12;(2一1) </p><p>　　式中:D-t時(shí)刻的碳化深度:t-碳化時(shí)間:K-碳化速率系數(shù). <

9、/p><p>　　(2)混凝土堿集料反應(yīng)。它是指混凝土集料中某些活性礦物與混凝土微孔中的堿性溶液產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)。堿主要來自水泥熟料、外加劑，而活性材料主要是sio、碳酸鹽、硅膠鹽等等.混凝土中堿與sio反應(yīng)最為普遍。而堿與硅膠鹽產(chǎn)生的凝膠遇水會(huì)膨脹，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生膨脹應(yīng)力引起混凝土開裂，從而迅速降低混凝土的耐久性。 </p><p>　　2. 2外部因康的影晌 </p><

10、;p>　　(l)混凝土的凍融破壞。滲入到混凝土中的水在溫度很低的條件下會(huì)結(jié)冰引起膨脹，將從內(nèi)部損傷混凝土的微觀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過日積月累的多次凍融過程，最終將引起混凝土剝落酥裂而降低混凝土的強(qiáng)度，降低其耐久性。 </p><p>　　(2)侵蝕性介質(zhì)的腐蝕。在外部環(huán)境條件下，一些化學(xué)介質(zhì)(硫酸鹽、鹽水、腐殖質(zhì)、泥炭十存在的碳酸等)都有可能對(duì)混凝土產(chǎn)生腐蝕。 </p><p>　　(3)鋼筋銹

11、蝕。電化學(xué)腐蝕是混凝土結(jié)構(gòu)中最常見的影響耐久性的問題，尤其是氯離子(CI)當(dāng)然，產(chǎn)生電化反應(yīng)必須同時(shí)具備兩個(gè)條件:一是鋼筋表面處于活化狀態(tài):二是存在CI和水。CI的侵入可以使鋼筋表面的鈍化膜迅速破壞，大量的鋼筋銹蝕會(huì)使混凝十幾體積膨脹，導(dǎo)致混凝土沿保護(hù)層發(fā)生縱向裂縫。 </p><p>　　(4)施工因素影響?；炷牧媳旧碣|(zhì)量低卜、水灰比選擇以及倡，料級(jí)配不當(dāng)都會(huì)導(dǎo)致混凝土性能下降，施工過程中操作不當(dāng)?shù)热藶橐蛩?/p>

12、造成的混凝土內(nèi)部存在的缺陷，都會(huì)使棍凝土容易遭到破壞。在土建施工中，我國一般多采用抗?jié)B標(biāo)號(hào)來表示棍凝土的抗?jié)B性?？?jié)B標(biāo)號(hào)與水灰比的關(guān)系請(qǐng)見表一 </p><p>　　表1抗?jié)B標(biāo)號(hào)與水灰比關(guān)系 </p><p>　　從上表可以看出，水灰比增大時(shí)，混凝土的密實(shí)性就降低，抗?jié)B性就變差?；炷翝B水土要是由于混凝土多余水分蒸發(fā)留下孔道，拌合物保水性差引起混凝土泌水現(xiàn)象造成的?；炷恋目?jié)B性好壞直接影

13、響棍凝土的耐久性。因此，施工時(shí)應(yīng)該控制水灰比，確保混凝土有良好的和易性和保水性，以保證混凝土的密實(shí)度，提高結(jié)構(gòu)耐久性。這就要求我們?cè)谶M(jìn)行混凝土施工時(shí)就必須加強(qiáng)施一I:管理，精心組織，嚴(yán)把材料關(guān)，杜絕人為因素造成的不穩(wěn)定因素。 </p><p>　　(5)其他外部因素。諸如生物腐蝕、風(fēng)沙、持續(xù)的超高氣溫、機(jī)械磨損以及不可抗拒的偶然因素影響等都會(huì)影響到混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。 </p><p>　

14、　3.提高混凝土耐久性的措施 </p><p>　　從上面的分析可知，混凝土的外部環(huán)境、內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)、原料、密實(shí)度和抗?jié)B性等都是棍凝土耐久性能的重要影響因素。因此，工程中應(yīng)根據(jù)具體情況，有針對(duì)性地采取相應(yīng)措施以提高混凝土耐久性。 </p><p>　?。?）在滿足使用功能前提下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡量規(guī)整、簡單。由于環(huán)境中侵蝕介質(zhì)很容易在構(gòu)件棱角或突出處侵入混凝土，在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到結(jié)構(gòu)的形狀、排水

15、、接縫。 </p><p>　　(2)選擇高標(biāo)號(hào)水泥。水泥標(biāo)號(hào)高，混凝土強(qiáng)度高，碳化深度小，抗?jié)B性和抗凍性就好，相同標(biāo)號(hào)早強(qiáng)水泥比普通水泥耐久性好。 </p><p>　　(3)開發(fā)和使用高性能混凝土。高性能混凝土在配制上盡量采用了低水灰比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，摻入了礦物集料和高效減水劑，減少了水泥用量，減少混凝土的內(nèi)部空隙率，增強(qiáng)了混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B性，減少了體積收縮，提高了強(qiáng)度和耐久性。

16、 </p><p>　　(4)使用抗腐蝕涂層。在一些重要建筑物中，可以在混凝土表面使用環(huán)氧樹脂等涂層以阻阻氯離子侵蝕和混凝土的碳化深入到內(nèi)部，并且能抗侵蝕環(huán)境的影響。在鋼筋表面使用防腐層也可以保護(hù)鋼筋免受腐蝕，從而延長混凝土使用壽命。 </p><p>　　(5)適度加大混凝土的保護(hù)層厚度。一般說來，混凝十保護(hù)層厚度每減少25%,碳化到鋼筋表面時(shí)間就縮短50%[3]。因此，混凝土保護(hù)層厚度

17、應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、所處環(huán)境和有無飾面，在保證功能、節(jié)省成本基礎(chǔ)上適度增加厚度以提高耐久性。 </p><p>　　(6)選用高強(qiáng)度級(jí)配良好的集料。集料占棍凝土總體積的75%以上，良好的級(jí)配可用較少的加水址制得流動(dòng)性好、離析泌水少的混合料，并能在相應(yīng)成型條件下得到均勻的、致密的、高強(qiáng)度的混凝土，級(jí)配好的集料可以在混凝土中形成剛性骨架，從而大大改善棍凝土的力學(xué)性能，提高混凝土的耐久性。 </p><

18、p>　　(7)加強(qiáng)施工質(zhì)量控制。施工過程中嚴(yán)格控制混凝土坍塌度，坍塌度高的混凝土?xí)档弯摻钆c混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度。特別是振搗要密實(shí)以提高其密實(shí)度，增強(qiáng)抗?jié)B性，嚴(yán)格禁止盲目追求進(jìn)度，要按照規(guī)程確保養(yǎng)護(hù)期。 </p><p>　　(8)經(jīng)常性的結(jié)構(gòu)檢查維護(hù)。結(jié)構(gòu)在使用階段，應(yīng)注意檢測、維護(hù)和修理，對(duì)處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程應(yīng)建立檢測和評(píng)估體系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)修理，確保棍凝土結(jié)構(gòu)的正常使用。 </p&

19、gt;<p>　　(9)進(jìn)行混凝土耐久性評(píng)估。目前，通過對(duì)混凝土耐久性影響因素分析來預(yù)測結(jié)構(gòu)物的剩余壽命，從而有針對(duì)性地提出解決方法來提高混凝土的耐久性。其中BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，文獻(xiàn)[6]介紹了其原理和有關(guān)應(yīng)用。此外，1990年Specht提出了概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它從多變量模式分類的Bayes準(zhǔn)則發(fā)展起來的。用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷位置識(shí)別預(yù)測，其神經(jīng)構(gòu)造中X=[x1，x2，…xi…，xn]為輸入樣本參數(shù)

20、(最好與損傷程度無關(guān))，模式層節(jié)點(diǎn)數(shù)為各類別訓(xùn)練樣本數(shù)之和，累加輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)與可能損傷位置數(shù)相同。 </p><p>　　f(x)={[z一1]/}/m (3-1) </p><p>　　累加采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出值最大的輸出節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的損傷位置為識(shí)別出的損傷位置[8]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及與推廣，耐久性評(píng)估應(yīng)用會(huì)越來叔廣。 </p><p><b>　　4結(jié)束

21、語 </b></p><p>　　影響混凝土耐久性的因素是一個(gè)多方面的、綜合性的，必須從設(shè)計(jì)、原材料、外加劑、施工、使用環(huán)境及其維護(hù)等多種因素綜合考慮，使混凝土既滿足功能要求，又要滿足其耐久性的要求。 </p><p><b>　　.考文獻(xiàn): </b></p><p>　　[1]黃興隸.工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)[}].北京:人民交通出版社

22、，1989. </p><p>　　[2]覃維祖.混凝土耐久性研究的現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)向[J].建筑技術(shù)，2001. 1:12-16. </p><p>　　[3]周新剛.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與損傷防治[J].北京:中國建材工業(yè)出版社，1999. </p><p>　　[4]陳雄元.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)方法[J].建筑技術(shù)。2003, 34 (5) :87-93. <

23、;/p><p>　　[5]劉春花，岳國峰.提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的探討[J].黑龍江水專學(xué)報(bào)，2004,31(1):22-23. </p><p>　　[6]袁曾任.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)元及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，1999. </p><p>　　[7]吳瑩.談棍凝土結(jié)構(gòu)的耐久性[J],陜西建筑與科技。2004, 10:41-42. </p><p