Question

关于混凝土耐久性问题的详细解析？

Answer 1

混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。混凝土耐久性与诸多因素有关，但在很大程度上取决于施工过程中的质量控制和质量保证以及结构使用过程中的正确维修与例行检测。
混凝土结构耐久性问题的分析
混凝土耐久性问题，是指结构在所使用的环境下，由于内部原因或外部原因引起结构的长期演变，最终使混凝土丧失使用能力。即所为的耐久性失效，耐久性失效的原因很多，有抗冻失效，碱-集料反应失效，化学腐蚀失效，钢筋锈蚀造成结构破坏等。下面作具体分析。
1、混凝土的冻融破坏结构处于冰点以下环境时，部分混凝土内孔隙中的水将结冰，产生体积膨胀，过冷的水发生迁移，形成各种压力，当压力达到一定程度时，导致混凝土的破坏。混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落，严重时可以露出石子。混凝土的抗冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关。孔越少越小，破坏作用越小，封闭气泡越多，抗冻性越好。影响混凝土抗冻性的因素，除了孔结构和含气量外，还包括：混凝土的饱和度，水灰比，混凝土的龄期，集料的孔隙率及其间的含水率等。
2、混凝土的碱-集料反应混凝土的碱-集料反应，是指混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应，引起混凝土的膨胀，开裂，甚至破坏。因反应的因素在混凝土内部，其危害作用往往是不能根冶的，是混凝土工程中的一大隐患。许多国家因碱-集料反应不得不拆除大坝，桥梁，海堤和学校，造成巨大损失，国内工程中也有碱-集料反应损害的类似报道，一些立交桥，铁道轨枕等发生不同程度的膨胀破坏。混凝土碱-集料反应需具备三个条件，即有相当数量的碱，相应的活性集料，水份。反应通常有三种类型：碱-硅酸反应，碱-碳酸盐反应，慢膨胀型碱-硅酸盐反应，避免碱-集料反应的方法可采用： ①尽量避免采用活性集料； ②限制混凝土的碱含量； ③掺用混合材。
3、化学侵蚀当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学，物理与物化变化，而逐步受到侵蚀，严重的使水泥石强度降低，以至破坏。常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀，一般酸性水腐蚀，碳酸腐蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀五类。淡水的冲刷，会溶解水泥石中的组分，使水泥石孔隙增加，密实度降低，从而进一步造成对水泥石的破坏；
4、钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀，其一表现为钢筋在外部介质作用下发生电化反应，逐步生成氢氧化铁等即铁锈，其体积比原金属增大2-4倍，造成混凝土顺筋裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加快结构的损坏。氢氧化铁在强碱溶液中会形成稳定的保护层，阻止钢筋的锈蚀，但碱环境被破坏或减弱，则会造成钢筋的锈蚀，如混凝土的碳化或中性化。
5、使用方面的因素。有些旧建筑物已经使用好几十年了，已满足不了现代发展的使用要求，这些建筑物经常处于超负荷运转中，由于费用等因素的影响使用单位往往忽视对建筑物早期的防腐处理和必要的维修加固，缩短了建筑物的使用寿命。
提高混凝土耐久性的措施
1、抗磨损
一般而言，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。
2、抗硫酸盐腐蚀
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，因为水灰比是决定混凝土渗透性的重要因素，如果硫酸盐腐蚀非常严重，降低水灰比采用V型水泥也不能起良好的保护作用，可采用掺混合料的水泥。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，在高压蒸汽养护条件下，尤其是掺有磨细二氧化硅的混凝土，可消除水化浆体中的氢氧化硅，并且使高硫型和硫型水化硫酸盐几乎不再存在，其中的氧化结合C-S-H变成耐腐蚀性良好的硅酸盐（水石硫石）或单独形成稳定的C3AH6，从而能更好的抵抗硫酸盐腐蚀。
3、抗碳化
一般的说，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，如果混凝土的抗压强度大于62.5N/m㎡时，可不考虑混凝土的碳化。高性能混凝土的强度等级为C50级以上，其极限抗压强度大于62.5N/m㎡，股采用高性能混凝土是提高碳化性能的有效途径之一。
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、抗碱-集料反应
发生混凝土碱-集料反应的条件有三个：
（1）水泥中的碱含量超过水泥总量的0.6%；
（2）集料中活性集料含量超过1%；
（3）混凝土处于潮湿环境。
上述三个条件全部满足时，才会发生碱-集料反应。所以，对这种反应，可以针对性地加以控制。
4.1控制集料中的活性二氧化硅含量
将活性二氧化硅颗料存在的地方设想为一个局部膨胀中心，用以描述碱-集料反应，如果活性颗粒的数量很少，则可容金属离子迁移到这些分散中心所形成的碱硅酸凝胶也很少，吸水后可引起高度的局部膨胀，从而实际崩溃裂的危害增大。
4.2控制外界水分，降低水灰比
当外界没有可供吸取的水分时，将不会出现明显的有害膨胀，低水灰比的混凝土有很好的不透水性，故有助于延缓碱-集料反应物吸水膨胀的速度。
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