關(guān)于我們

在線客服

幫助

24小時(shí)客服:010-82326699 400-810-5999

建設(shè)工程教育網(wǎng) > 建筑文苑 > 工程管理 > 正文

淺談高性能混凝土耐久性的特點(diǎn)以及應(yīng)用

2010-02-26 16:21    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  摘要:近些年來,混凝土的應(yīng)用越來越廣泛,混凝土的強(qiáng)度不斷提高,某些工程根據(jù)自身特點(diǎn)需要,在提出高強(qiáng)度的同時(shí),也提出耐久性和施工和易性的要求。

  關(guān)鍵詞:高性能混凝土;耐久性;應(yīng)用

  高性能混凝土是指采用普通原材料、常規(guī)施工工藝,通過摻加外加劑和摻合料配制而成的具有高工作性、高強(qiáng)度、高耐久性的綜合性能優(yōu)良的混凝土。具體是:

  1)拌合料呈高塑或流態(tài)、可泵送、不離析,便于澆筑密實(shí);

  2)在凝結(jié)硬化過程中和硬化后的體積穩(wěn)定,水化熱低,不產(chǎn)生微細(xì)裂縫,徐變;

  3)有很高的抗?jié)B性。其中高工作性是高性能混凝土必須具備的首要條件,即高流動(dòng)性、高抗分離性、高間隙通過性、高填充性、高密實(shí)性、高穩(wěn)定性;并同時(shí)具備低成本的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性。高性能混凝土具有很豐富的技術(shù)內(nèi)容,其核心是保證耐久性。

  1、混凝土工程耐久性不足的后果

  混凝土工程因其工程量浩大,將會(huì)因耐久性不足對(duì)未來社會(huì)造成極為沉重的負(fù)擔(dān)。據(jù)美國一項(xiàng)調(diào)查顯示,美國的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程總價(jià)值約為6萬億美元,每年所需維修費(fèi)或重建費(fèi)約為3千億美元。美國50萬座公路橋梁中20萬座已有損壞,平均每年有150-200座橋梁部分或完全坍塌,壽命不足20年;美國共建有混凝土水壩3,000座,平均壽命30年,其中32%的水壩年久失修。

  美國對(duì)二戰(zhàn)前后興建的混凝土工程,在使用30-50年后進(jìn)行加固維修所投入的費(fèi)用,約占建設(shè)總投資的40%-50%以上。中國50-60年代所建設(shè)的混凝土工程已使用40余年,如果我國混凝土工程的平均壽命按30-50年計(jì),在今后的10-30年內(nèi),為了維修建國以來所建基礎(chǔ)設(shè)施的費(fèi)用,將是極其巨大的。

  目前,我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程規(guī)模宏大,每年高達(dá)2萬億元人民幣以上,約30-50年后,這些工程也將進(jìn)入維修期,所需的維修費(fèi)或重建費(fèi)將更為巨大。作為21世紀(jì)的高性能混凝土,更要從提高混凝土耐久性入手,以降低巨額的維修和重建費(fèi)用。

  2、影響混凝土耐久性的主要因素

  一般混凝土工程的使用年限約為50-100年,不少工程在使用10-20年后,有的甚至使用9年以后,即需要維修。用普通水泥混凝土所完成的工程不能滿足耐久性(超耐久)要求的根本原因,在于混凝土本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

  首先,為滿足混凝土施工工作性要求,即用水量大、水灰比高,因而導(dǎo)致混凝土的孔隙率很高,約占水泥石總體積的25%-40%,特別是其中毛細(xì)孔占相當(dāng)大部分,毛細(xì)孔是水分、各種侵蝕介質(zhì)、氧氣、二氧化碳及其它有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部的通道,引起混凝土耐久性的不足。

  其次,水泥石中的水化物穩(wěn)定性不足。水泥水化后的主要化合物是堿度較高的高堿性水化矽酸鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣。此外,在水化物中還有數(shù)量很大的游離石灰,它的強(qiáng)度極低,穩(wěn)定性極差,在侵蝕條件下,是首先遭到侵蝕的部分。要大幅度提高混凝土的耐久性,就必須減少或消除這些穩(wěn)定性低的組分,特別是游離石灰。

  3、提高混凝土耐久性的技術(shù)途徑

  如前分析,要提高混凝土的耐久性,必須降低混凝土的孔隙率,特別是毛細(xì)管孔隙率,最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但是如果純粹的降低用水量,混凝土的工作性將隨之降低,又會(huì)導(dǎo)致?lián)v實(shí)成型工作困難,同樣造成混凝土結(jié)構(gòu)不致密,甚至出現(xiàn)蜂窩等宏觀缺陷,不但混凝土強(qiáng)度降低,而且混凝土的耐久性也同時(shí)降低。目前減少孔隙率的途徑往往是摻入高效減水劑。

  3.1 摻入高效減水劑在保證混凝土拌和物所需流動(dòng)性的同時(shí),盡可能降低用水量,減小水灰比,使混凝土的總孔隙,特別是毛細(xì)管孔隙率大幅度降低。

  水泥在加水?dāng)嚢韬,?huì)產(chǎn)生一種絮凝狀結(jié)構(gòu)。在這些絮凝狀結(jié)構(gòu)中,包裹著許多拌和水,從而降低了新拌混凝土的工作性。施工中為了保持混凝土拌和物所需的工作性,就必須在拌和時(shí)相應(yīng)地增加用水量,這樣就會(huì)促使水泥石結(jié)構(gòu)中形成過多的孔隙。當(dāng)加入減水劑后,減水劑的定向排列,使水泥質(zhì)點(diǎn)表面均帶有相同電荷。在電性斥力的作用下,不但使水泥體系處于相對(duì)穩(wěn)定的懸浮狀態(tài),還在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜,同時(shí)使水泥絮凝狀的絮凝體內(nèi)的游離水釋放出來,因而達(dá)到減水的目的。

  3.2 摻入高效活性礦物摻料普通水泥混凝土的水泥石中水化物穩(wěn)定性的不足,是混凝土不能超耐久的另一主要因素。在普通混凝土中摻入活性礦物的目的,在于改善混凝土中水泥石的膠凝物質(zhì)的組成;钚缘V物摻料(矽灰、礦渣、粉煤灰等)中含有大量活性SiO2及活性Al2O3,它們能和水泥水化過程中產(chǎn)生的游離石灰及高堿性水化矽酸鈣產(chǎn)生二次反應(yīng),生成強(qiáng)度更高,穩(wěn)定性更優(yōu)的低堿性水化矽酸鈣,從而達(dá)到改善水化膠凝物質(zhì)的組成,消除游離石灰的目的。有些超細(xì)礦物摻料,其平均粒徑小于水泥粒子的平均粒徑,能填充于水泥粒子之間的空隙中,使水泥石結(jié)構(gòu)更為致密,并阻斷可能形成的滲透路。

  3.3 消除混凝土自身的結(jié)構(gòu)破壞因素除了環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞以外,混凝土本身的一些物理化學(xué)因素,也可能引起混凝土結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞,致使混凝土失效。例如,混凝土的化學(xué)收縮和干縮過大引起的開裂,水化熱過性過高引起的溫度裂縫,硫酸鋁的延遲生成,以及混凝土的堿集料反應(yīng)等。因此,要提高混凝土的耐久性,就必須減小或消除這些結(jié)構(gòu)破壞因素。限制或消除從原材料引入的堿、SO3、C1-等可以引起結(jié)構(gòu)破壞和鋼筋蝕物質(zhì)的含量,加強(qiáng)施工控制環(huán)節(jié),避免收縮及溫度裂縫產(chǎn)生,提高混凝土的耐久性。

  3.4 保證混凝土的強(qiáng)度盡管強(qiáng)度與耐久性是不同概念,但又密切相關(guān),它們之間的本質(zhì)聯(lián)系是基于混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu),都與水灰比這個(gè)因素直接相關(guān)。在混凝土能充分密實(shí)條件下,隨著水灰比的降低,混凝土的孔隙率降低,混凝土的強(qiáng)度不斷提高,與此同時(shí),隨著孔隙率降低,混凝土的抗?jié)B性提高,因而各種耐久性指標(biāo)也隨之提高。在現(xiàn)代的高性能混凝土中,除摻入高效減水劑外,還摻入了活性礦物材料,它們不但增加了混凝土的致密性,而且也降低或消除了游離氧化鈣的含量。在大幅度提高混凝土強(qiáng)度的同時(shí),也大幅度地提高了混凝土的耐久性。此外,在排除內(nèi)部破壞因素的條件下,隨著混凝土強(qiáng)度的提高,其抵抗環(huán)境侵蝕破壞的能力也越強(qiáng)。

  4、結(jié)論

  高性能混凝土在配制上的特點(diǎn)是低水灰比,選用優(yōu)質(zhì)原材料,除水泥、水和骨料外,必須摻加足夠數(shù)量的礦物集料和高效減水劑,減少水泥用量,減少混凝土內(nèi)部孔隙率,減少體積收縮,提高強(qiáng)度,提高耐久性。

收藏分享:論壇
分享到:
相關(guān)新聞
  • 特色班
    4大班次+2-3套全真模擬題
    提升學(xué)習(xí)效果
  • 精品班
    4大班次+2-3套全真模擬題+1套預(yù)測(cè)試題
  • 實(shí)驗(yàn)班
    3套全真模擬題+2套預(yù)測(cè)試題+考前沖關(guān)寶典
  • 定制班
    3套模擬題+3套預(yù)測(cè)題+考前沖關(guān)寶典+考前重點(diǎn)
  • 移動(dòng)班
    以知識(shí)點(diǎn)為單元授課練習(xí),
    強(qiáng)化重點(diǎn)、難點(diǎn)、考點(diǎn)
版權(quán)聲明

  1、凡本網(wǎng)注明“來源:建設(shè)工程教育網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬建設(shè)工程教育網(wǎng)所有,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、鏈接、轉(zhuǎn)貼或以其他方式使用;已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,且必須注明“來源:建設(shè)工程教育網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其法律責(zé)任。
  2、本網(wǎng)部分資料為網(wǎng)上搜集轉(zhuǎn)載,均盡力標(biāo)明作者和出處。對(duì)于本網(wǎng)刊載作品涉及版權(quán)等問題的,請(qǐng)作者與本網(wǎng)站聯(lián)系,本網(wǎng)站核實(shí)確認(rèn)后會(huì)盡快予以處理。
  本網(wǎng)轉(zhuǎn)載之作品,并不意味著認(rèn)同該作品的觀點(diǎn)或真實(shí)性。如其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人轉(zhuǎn)載使用,請(qǐng)與著作權(quán)人聯(lián)系,并自負(fù)法律責(zé)任。
  3、本網(wǎng)站歡迎積極投稿。