對混凝土的抗凍耐久性的研究

謝云鵬

摘要：本文分別對混凝土的抗凍性、抗?jié)B性的機理及改善措施進行了深入的研究和介紹，并著重探討了混凝土的耐久性即耐磨性、碳化、鋼筋銹蝕等作用機理和改進措施，全面的分析了混凝土的幾種性能，并為混凝土在施工過程中的使用提供了參考，以保障混凝土的質(zhì)量，提高工程安全性和使用性。

關(guān)鍵詞：混凝土;抗凍性;抗?jié)B性;耐久性

通常所說混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，就是指混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、材料內(nèi)部因素以及使用環(huán)境的作用下保持其自身工作能力的性能。這里自然環(huán)境、材料內(nèi)部因素以及使用環(huán)境的作用指的是化學或是物理作用。

一、混凝土耐久性的概念以及重要性

將混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并一直保持其良好的體積穩(wěn)定性以及使用性能，然而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全，正常使用的能力俗稱為耐久性。依據(jù)工程事故的調(diào)研以及有關(guān)試驗的分析，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性失效主要分以下大概這幾類：滲透、鋼筋的銹蝕、堿—骨料反應(yīng)、凍融、混凝土的碳化以及化學腐蝕等。其他還有摩擦損傷、疲勞、生物腐蝕、鋼筋反應(yīng)腐蝕等。

混凝土耐久性重要性強度以及耐久性一直就被看作是混凝土的兩大基本性能。在水上又或是海上建筑中耐久性通常比強度更為重要。因為下列原因混凝土耐久性通常都被重視：1.大多數(shù)的混凝土建筑物的破壞原因是與耐久性有關(guān)，而單獨因為荷載又或是種種原因的就很少。提高混凝土的耐久性，延長了建筑物的使用期限，減少維修工作，能夠節(jié)約大量經(jīng)費以及能源，收到巨大的經(jīng)濟效益。2.水泥混凝土近期可以發(fā)展的新用途對于耐久性都會有更高的要求。3.在建筑物使用期間，強度受到耐久性的影響發(fā)生變化。作為安全保證的強度，也是耐久性影響下的強度，而不是原來的混凝土設(shè)計強度。

二、混凝土耐久性的影響因素

2.1混凝土的抗?jié)B性

混凝土的抗?jié)B性與混凝土結(jié)構(gòu)的密實度及孔隙的大小息息相關(guān)，混凝土抗?jié)B性用抗?jié)B等級表示，分P4、P6、P8、P10、P12共五個等級。

在混凝土結(jié)構(gòu)的配合比設(shè)計中，滲透性是一個十分關(guān)鍵的指標，與混凝土中的孔隙結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)聯(lián)。混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)包含集料中的孔隙、水泥石漿體孔隙等，施工方法不當也會導致部分蜂窩結(jié)構(gòu)。一些可溶性有害物質(zhì)、液體、以及氣體會造成混凝土的鋼筋銹蝕、抗凍融能力下降、碳化等現(xiàn)象。

2.2混凝土的碳化

碳化是混凝土耐久性的隱形殺手，其作用機理是CO2氣體與其堿性物質(zhì)起化學反應(yīng)后生成水和碳酸鹽物質(zhì)，降低混凝土的堿度稱之為混凝土碳化，其化學反應(yīng)的方程式為：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。由此可見，碳化作用會間接引起其混凝土性能的劣化，使混凝土結(jié)構(gòu)物的耐久性和使用性能及安全性能大大降低。

2.3混凝土的抗侵蝕性

混凝土的抗侵蝕性包括氯離子侵蝕、硫酸鹽侵蝕等，當混凝土所在環(huán)境中含有侵蝕性介質(zhì)時，要求混凝土具備抗侵蝕的基本能力。

氯離子侵蝕是一種最有害的侵蝕現(xiàn)象，會導致混凝土快速被損壞。漿體孔液中含有大量的堿，其pH只可達13，因漿體孔液的化學性質(zhì)，混凝土基本表現(xiàn)為強堿性。但氯鹽溶液具有較強的酸性，侵蝕作用的大小則取決于氯離子與結(jié)合的陽離子種類及氯鹽溶液濃度。氯離子對于橋梁板面和水泥混凝土路面具有明顯的破壞作用，還包括對鋼筋內(nèi)部的銹蝕。

自然界存在各種硫酸鹽，硫酸鹽溶液會進入到混凝土基體中或與混凝土結(jié)構(gòu)接觸，進而使混凝土結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性降低。

2.4混凝土的堿-集料反應(yīng)

堿集料反應(yīng)是近年來專家們研究的熱門話題，被稱為混凝土的癌癥，是指原材料中的活性物質(zhì)與堿性成分發(fā)生化學反應(yīng)，生成膨脹物質(zhì)而引起混凝土內(nèi)部應(yīng)力而開裂損壞的現(xiàn)象。這類化學反應(yīng)造成的損壞既難以阻止，又難以預(yù)防，一旦發(fā)生此類化學反應(yīng)，會對混凝土結(jié)構(gòu)物造成極大的損壞。所以日常要嚴格控制砂石料等原材的檢測，避免發(fā)生堿-集料化學反應(yīng)。

2.5混凝土抗凍性

混凝土的抗凍性也是影響混凝土的耐久性關(guān)鍵指標之一，用抗凍等級表示，共九個等級，分別是F10、F15、F25、F50、F100，F(xiàn)150，F(xiàn)200，F(xiàn)250和F300。F50以上的混凝土簡稱抗凍混凝土。工程上一般采用摻加引氣劑的方法來增加混凝土內(nèi)部的氣泡，氣泡空間會消除冰晶的擴張，極大的消除了孔壁產(chǎn)生的脹壓力。

2.6養(yǎng)護條件

養(yǎng)護對混凝土的耐久性有著至關(guān)重要的作用，混凝土在凝結(jié)硬化時，存在著收縮現(xiàn)象，從而影響混凝土結(jié)構(gòu)的緊密性，大大縮短混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。不同施工條件下的混凝土養(yǎng)護方式也是不同的，對于地下施工部分的混凝土養(yǎng)護，大多采用蓄水的養(yǎng)護方法，對于地上部分混凝土結(jié)構(gòu)大多采用覆蓋并保濕養(yǎng)護。養(yǎng)護條件對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性影響深遠，其中保濕養(yǎng)護和保溫養(yǎng)護更是重中之重，如果前期結(jié)構(gòu)物養(yǎng)護不好，會很容易造成混凝土開裂，給工程帶來難以估量的損失。

三.混凝土裂縫控制措施

為了有效的加強對于混凝土裂縫控制工作，混凝土工程相關(guān)工作人員需要重點關(guān)注溫度的控制、在高溫環(huán)境下澆筑混凝土時需要對其進行分段、分層，一般來說應(yīng)當將澆筑長度劃分為10m左右最為合理。除此之外，為了有效的實現(xiàn)澆筑層面散熱的目的，混凝土澆筑應(yīng)當安排在早晨或者是夜間進行，從而防止高溫的影響。除此之外，混凝土工程相關(guān)工作人員還可以在混凝土內(nèi)部鋪設(shè)水管，借助冷水從而達到快速實現(xiàn)澆筑層面散熱的目的。混凝土工程相關(guān)工作人員除了關(guān)注高溫天氣，還應(yīng)當關(guān)注低溫天氣的澆筑情況，當氣溫出現(xiàn)驟降時，混凝土工程相關(guān)工作人員需要及時對其表面進行保溫，防止混凝土表面由于急劇的溫度變化而導致出現(xiàn)混凝土裂縫等問題。

結(jié)語

綜上所述，開展混凝土工程耐久性的分析與研究工作是非常有必要的，只有不斷的深入進行研究，才能夠發(fā)現(xiàn)混凝土工程耐久性存在的問題，并采取針對性的解決措施。

參考文獻

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