張 瑾

(中核新能核工業(yè)工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030012)

關(guān)于混凝土耐久性的研究

張 瑾

(中核新能核工業(yè)工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030012)

從混凝土材料自身因素、制作工藝、外界環(huán)境等方面分析了影響其耐久性的主要因素，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了不同環(huán)境下的混凝土耐久性，提出了摻入有機(jī)硅防水劑、高效活性礦物材料、使用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等提高混凝土耐久性的預(yù)防措施。

混凝土，耐久性，影響因素，預(yù)防措施

0 引言

隨著建筑行業(yè)的高速發(fā)展，混凝土已經(jīng)成為當(dāng)代土木建筑材料中最為廣泛應(yīng)用的材料之一。混凝土主要由水泥、骨料、水，以及一些其他的外加劑組成，這些材料在攪拌、澆搗、養(yǎng)護(hù)之后形成抗壓強(qiáng)度很高的密實(shí)型人工材料。混凝土的應(yīng)用范圍非常廣，包括造船業(yè)、基建工程、海洋工程等領(lǐng)域，因此研究混凝土耐久性就非常重要，特別是重要的結(jié)構(gòu)部位，對(duì)結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生很大影響。

1 混凝土耐久性的影響因素

混凝土的耐久性受很多因素影響，例如鋼筋銹蝕、凍融、高溫、化學(xué)侵蝕等，所以混凝土的耐久性是一個(gè)綜合性的問(wèn)題。影響混凝土耐久性的因素有主要以下幾個(gè)方面。

1.1 材料自身因素

材料自身的問(wèn)題是影響混凝土耐久性的重要因素。建筑構(gòu)件大部分由混凝土與鋼筋組成，因而這兩種材料的質(zhì)量對(duì)混凝土的耐久性有決定性意義。如果混凝土中的水泥強(qiáng)度等級(jí)不夠、骨料級(jí)配較差等，混凝土硬化后的抗壓強(qiáng)度將受到嚴(yán)重影響，另外鋼筋作為混凝土結(jié)構(gòu)的骨架如果存在質(zhì)量問(wèn)題，也將對(duì)混凝土整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。

1.2 制作工藝因素

構(gòu)件的制作工藝也是混凝土耐久性的一個(gè)重要影響因素。因?yàn)樵谥谱鞯倪^(guò)程中由于外界因素的影響混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一些變化，這些材料內(nèi)部的變化將導(dǎo)致混凝土整體性變差。例如在混凝土攪拌過(guò)程中骨料的分配不均勻，可能產(chǎn)生“蜂窩”等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致混凝土的局部承載力降低，混凝土的耐久性也隨之下降。又如混凝土內(nèi)部的鋼筋在綁扎、焊接時(shí)存在質(zhì)量問(wèn)題會(huì)造成混凝土后期的使用中結(jié)構(gòu)失穩(wěn)整體破壞。

1.3 環(huán)境因素

混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境很大程度上對(duì)耐久性的影響是最直接的，而且想防止環(huán)境因素對(duì)耐久性的影響比其他因素要困難的多。大體可以把環(huán)境因素分為三類：

1)溫度。

溫度對(duì)混凝土的影響是最顯著的，因?yàn)殡S著溫度的變化不同混凝土將發(fā)生膨脹和收縮變形，從而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力，在構(gòu)件節(jié)點(diǎn)部位也將產(chǎn)生不同程度的變形，結(jié)構(gòu)的整體性發(fā)生破壞。

2)水。

外部環(huán)境中的水分對(duì)混凝土的影響也很明顯。首先降雨等會(huì)直接對(duì)混凝土表面產(chǎn)生沖刷，使構(gòu)件表面材料破壞。另外外部環(huán)境中的水將與混凝土中的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生緩慢的水化作用使結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生變化，承載力降低。

3)外界化學(xué)物質(zhì)。

外界化學(xué)物質(zhì)對(duì)耐久性的影響是最嚴(yán)重的?；瘜W(xué)物質(zhì)會(huì)與鋼筋混凝土材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，例如外界的氯元素的存在會(huì)使鋼筋發(fā)生銹蝕，鋼筋與混凝土之間的握裹力減小，承載力變小，整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度都降低，耐久性變差。

2 不同環(huán)境下混凝土耐久性的研究

2.1 氯鹽環(huán)境下耐久性研究

通過(guò)采用室內(nèi)電通量法，觀察不同條件下混凝土中的氯離子擴(kuò)散系數(shù)情況。通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的記錄和觀察發(fā)現(xiàn)，氯離子的擴(kuò)散系數(shù)與混凝土制作過(guò)程中的水灰比及單方水泥用量有很大關(guān)系。實(shí)驗(yàn)顯示當(dāng)水灰比從0.3增大到0.5時(shí)，混凝土的電通量和氯離子的擴(kuò)散系數(shù)也隨著水灰比的增加而增大，另外增加水泥用量，電通量和氯離子的擴(kuò)散系數(shù)也隨著增大。在混凝土中加入部分粉煤灰后28 d與56 d齡期試件表現(xiàn)出的變化不同，養(yǎng)護(hù)28 d齡期的試件電通量增加，氯離子的擴(kuò)散系數(shù)隨著電通量的增加而增大，反觀56 d齡期的混凝土試件則出現(xiàn)全部降低的現(xiàn)象。結(jié)合以上分析得出：除含有特殊成分的混凝土外，不同齡期的電通量和氯離子的變化情況有很大的相似性，另外因?yàn)榉勖夯視?huì)降低混凝土的電通量，所以用電通量作為研究混凝土中氯離子的指標(biāo)時(shí)其結(jié)果往往不太可靠。

2.2 碳化環(huán)境下混凝土耐久性的研究

對(duì)碳化環(huán)境下的混凝土研究是通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)使混凝土快速碳化，然后進(jìn)行性能測(cè)試。通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的記錄和分析得出：混凝土的碳化程度與材料中的水灰比和含氣量有關(guān)聯(lián)。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)當(dāng)含氣量超過(guò)8%時(shí)，混凝土的碳化深度加深，當(dāng)摻入的粉煤灰量小于20%時(shí)隨著礦渣粉的增加混凝土的碳化深度逐漸減小。另外混凝土的強(qiáng)度和滲透性也是影響混凝土碳化的主要因素。

2.3 凍融環(huán)境下混凝土耐久性的研究

凍融環(huán)境下的混凝土耐久性的研究是在凍融環(huán)境下做多個(gè)不同條件下的凍融試驗(yàn)，評(píng)價(jià)混凝土抗凍性的依據(jù)為耐久性系數(shù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水灰比、單方水泥的用量、含氣量、活性物質(zhì)的摻合量是影響凍融性的主要因素。實(shí)驗(yàn)顯示混凝土的含氣量在4%～9%之間時(shí)抗凍性較好，這也就表明含氣量是混凝土抗凍性的決定性因素。另外實(shí)驗(yàn)還得出混凝土的抗凍性與電通量和滲透性沒(méi)有必然的聯(lián)系，對(duì)混凝土的影響不大。

3 提高混凝土耐久性的預(yù)防措施

通過(guò)以上得出影響混凝土耐久性的主要因素是存在于混凝土內(nèi)部的水分以及外界環(huán)境中的化學(xué)有害物質(zhì)。所以想要提高混凝土的耐久性要從提高混凝土的密實(shí)度，防止空氣中的有害物質(zhì)及水分對(duì)混凝土進(jìn)行侵蝕入手，根據(jù)以上分析可以通過(guò)如下方法提高混凝土的耐久性。

3.1 適當(dāng)摻入有機(jī)硅防水劑

有機(jī)硅防水劑的主要功能是可以阻止外界的氯離子侵入到混凝土內(nèi)部?；炷翗?gòu)件使用一段時(shí)間后出現(xiàn)腐蝕，在表面產(chǎn)生裂縫，這些裂縫的存在為氯離子進(jìn)入混凝土內(nèi)部破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了便利條件，對(duì)混凝土的耐久性產(chǎn)生很大影響，而有機(jī)硅防水劑的存在可以阻斷外部水分和氯離子等等進(jìn)入混凝土內(nèi)部，可以有效的提高其耐久性。

3.2 摻入高效活性礦物料

提高混凝土耐久性的根本方法是解決混凝土中的孔隙問(wèn)題，孔隙率減小混凝土的密實(shí)度提高，并且可以阻礙外界有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部產(chǎn)生破壞。可以在混凝土的攪拌過(guò)程中摻入具有活性的礦物材料，其產(chǎn)生的膠凝物質(zhì)可以提高混凝土的強(qiáng)度并且可以提高抗?jié)B性、抗凍性、抗水性等性能，繼而也可以提高混凝土的耐久性。

3.3 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的使用

所謂纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是當(dāng)今應(yīng)用的一種新型復(fù)合材料，主要由連續(xù)纖維和樹脂基體復(fù)合構(gòu)成，性能方面具有抗腐蝕性、抗?jié)B透性的優(yōu)秀能力，不但可以有效的增強(qiáng)混凝土的結(jié)構(gòu)性能，并且可以使混凝土更加密實(shí)，阻止了有害物質(zhì)的侵入，能夠有效提高混凝土耐久性。

[1] 段昌盛.淺談提高混凝土耐久性的相關(guān)措施[J].企業(yè)文化(中旬刊),2014(3)：67- 68.

[2] 葛 帥.混凝土耐久性的影響因素及提高耐久性的主要措施[J].城市建設(shè)理論研究,2013(3)：99-100.

[3] 趙 超.基于不同環(huán)境下的混凝土耐久性評(píng)價(jià)對(duì)比研究[J].科技通報(bào),2014(7)：118-119.

[4] 范志宏.膠凝材料組成對(duì)鋼筋混凝土耐久性的影響[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,40(4)：67- 68.

[5] 溫惠清.淺談?dòng)绊懟炷聊途眯缘南嚓P(guān)因素及預(yù)防措施[J].江西建材,2014(6)：33-34.

[6] 秦憲明.提高海工結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的原理和方法[J].建筑技術(shù),2012,43(1)：221-225.

Research on the durability of concrete

Zhang Jin

(CNNCXinnengNuclearEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

By itself from the concrete material factors, production process, the external environment and other factors set forth the main factors affecting the durability. Through experimental research of concrete durability under different circumstances, put forwards a incorporating silicone waterproofing agent, efficient incorporation of active mineral material, the use of fiber-reinforced composite materials such preventive measures of inprove concrete durability of improve concrete durability.

concrete, durability, influencing factors, precautions

1009-6825(2015)07-0105-02

2014-12-25

張 瑾(1987- ),男，助理工程師

TU528

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