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1、高性能混凝土论文：论高性能混凝土的耐久性摘要:在土建工程中,混凝土是用途最广、用量最大的建筑材料之一。近百年来,混凝土强度不断的提高成为它主要的发展趋势。发达国家越来越多的使用50MPa以上的高强混凝土。有些远见卓识的专家考虑到某些工程的需要,在提出高强度的同时,也提出耐久性和施工和易性的要求,尤其是近5年,在很多重要工程中都成功地采用高性能混凝土。 关键词:混凝土耐久性高性能 1.引言 高性能混凝土具有丰富的技术内容,尽管同业对高性能混凝土有不同的定义和解释,但彼此均认为高性能混凝土的基本特征是按耐久性进行设计的,保证
2、拌和物易于浇筑和密实成型,不发生或尽量少发生由温度和收缩产生的裂缝,硬化后有足够的强度,内部孔隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀。基于上述特点,高性能混凝土成为我国近期混凝土技术的主要发展方向。 2.高性能混凝土的概念 高性能混凝土这种新型混凝土是在20世纪90年代初提出的,不同国家、不同学者按照各自的认识、实践、应用范围和目的要求,对高性能混凝土给出了不同的定义和解释。 高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上,采用现代混凝土技术,选用优质材料,在严格质量管理条件下制成的具有韧性和体积稳
3、定性等性能的耐久的混凝土。 区别于传统混凝土,高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性,被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土,至今已在不少重要工程中被采用,特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性,在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益,因此被各国学者所接受。 3.高性能混凝土的核心 高性能混凝土的核心是具有高耐久性。换言之,高性能混凝土首先应具备高耐久性,同时兼有良好的工作性和适宜的强度。耐久性对工程量浩大的混凝土工程来说意义非常重要,若
4、耐久性不足,将会产生极严重的后果,甚至对未来社会造成极为沉重的负担。 据美国一项调查显示,美国的混凝土基础设施工程总价值约为6万亿美元,每年所需维修费或重建费约为3千亿美元。美国50万座公路桥梁中20万座已有损坏,平均每年有150-200座桥梁部分或完全坍塌,寿命不足20年;美国共建有混凝土水坝3000座,平均寿命30年,其中32%的水坝年久失修;而对二战前后兴建的混凝土工程,在使用30-50年后进行加固维修所投入的费用,约占建设总投资的40%-50%以上。回看中国,我国50年代所建设的混凝土工程已使用40余年。如果平均寿命按3
5、0-50年计,那么在今后的10-30年间,为了维修这些建国以来所建的基础设施,耗资必将是极其巨大的。而我国目前的基础设施建设工程规模宏大,每年高达2万亿人民币以上。照此来看,约30-50年后,这些工程也将进入维修期,所需的维修费用和重建费用将更为巨大。因此,高性能混凝土更要从提高混凝土耐久性入手,以降低巨额的维修和重建费用。 可见,由于工程安全因素及耗费巨资的经济因素,目前混凝土耐久性问题已越来越受到人们的重视。高性能混凝土因其优异的综合性能必将逐步取代过去的普通混凝土,可以预想,21世纪将成为高性能混凝土的时代。 4.影响混
6、凝土耐久性的主要因素 高性能混凝土应具有适当的高强性能,但必须有良好的耐久性,能抵抗各种化学侵蚀作用,体积稳定性好。影响混凝土耐久性的主要因素大致可以分为以下几点: 4.1混凝土冻融破坏 在混凝土工程中,为了满足混凝土施工工作性要求,即用水量大、水灰比高,导致混凝土的孔隙率很高,约占水泥石总体积的25%-40%,特别是其中毛细孔占相当大部分,毛细孔是水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳及其它有害物质进入混凝土内部的通道,引起混凝土耐久性的不足。 水泥石中的水化物稳定性不足也会对耐久性产生影响。例如,波特兰水泥水化后的主要化合
7、物是碱度较高的高碱性水化矽酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙。 此外,在水化物中还有数量很大的游离石灰,它的强度极低、稳定性极差,在侵蚀条件下,是首先遭到侵蚀的部分。要大幅度提高混凝土的耐久性,就必须减少或消除这些稳定性低的组分,特别是游离石灰。 4.2混凝土的碱集料反应 混凝土的碱集料反应,是指混凝土中的碱和环境中可能渗入的碱与混凝土集料(砂石)中的碱活性矿物成分,在混凝土固化后缓慢发生化学反应,产生胶凝物质因吸收水份后发生膨胀,最终导致混凝土从内向外延伸开裂和损毁的现象。其中,来自水泥、化学外加剂和矿粉掺合料(粉煤灰、高炉矿
8、渣粉、电炉硅灰、沸石粉等)中的游离钾、钠离子的含量是导致混凝土碱集料反应产生的主要因素,从而引起混凝土剥落,开裂,强度降低,甚至导致破坏。 4.3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
