水泥混凝土耐久性研究.pdf

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水泥混凝土耐久性研究卢占杰河北建设集团有限公司圃摘要：水泥混凝土是当今世界上使用曩为广泛的建筑材料，水泥混凝土在构筑物中的应用早已超过砖、石和木材，成为不可替代的主要建筑材料，在各种工程中的应用亦非常广泛。本文就水泥混凝土耐久性进行研究。关键词：水泥混凝土；耐久性；研究1国内外混凝土受除冰盐破坏的严重性混凝土除冰盐侵蚀破坏是指在冻融循环条件下，使用除冰盐引起的混凝土剥蚀破坏。冬季下雪后为了保证正常使用，因盐能降低水的冰点，故采用撒盐的方式，使雪迅速融化。由于当时对除冰盐危害认识的不足和只顾眼前利益，随着除冰盐造成的水泥混凝土结构工程破坏的增多，维修费用猛增。例如：英国英格兰岛中环线某工程使用除冰盐后15年间的维修费用为建造费用的1．6倍；柏林市某工程，1960年建造，17年后由于除冰盐的危害不得不拆除重建：美国众多工程因早期使用除冰盐造成混凝土剥蚀破坏，到1990年每年的修复费用高达910亿美元。我国建筑工程总体而言起步较晚，除冰盐的使用更晚。北京市在七十年代后期尝试使用除冰盐，华北、东北和西北寒冷地区的水泥混凝土，由于冻融和除冰盐的影响，经常出现破坏，轻者出现脱皮，重者出现坑槽等损坏，出现盐蚀剥落等现象，严重影响工程的正常运行，大大缩短了工程的使用寿命。2水泥混凝土受除冰盐侵蚀破坏的原因分析抗冻性是混凝土耐久性重要的衡量指标之一，至今为止没有统一的能够完整的衡量混凝土耐久性的指标，所以经常采用抗冻性衡量耐久性。混凝土宏观特性是在冻融作用下呈下降趋势，主要反映为强度下降和密实度下降，其中抗压强度和抗折强度最明显。混凝土的冻融破坏过程是一个物理变化过程。冻结速率越快对混凝土的破坏力越强，冻结温度越低，混凝土受的破坏越严重。扫描电镜和x’射线衍射分析表明，混凝土冻融破坏实际上是水化产物结构由密实到疏松的过程，在这一过程中，随着细微裂缝的出现和发展，细微裂缝不仅存在于水化产物结构中，而且出现在气孔壁上，导致气孔壁的开裂和破坏。除冰盐剥蚀破坏是水结冰体积膨胀及水结冰体积膨胀造成的静水压和冰水蒸汽压差与盐浓度差造成的渗透压共同作用的结果。渗透压是由孔隙内冰与未冻水两相的自由能引起的，冰的蒸汽压小于水的蒸汽压，使得未冻结的水向冰结区迁移并在冰结区转化为冰。混凝土水中的盐分在冻结区结冰后，未冻溶液中的盐分浓度增大，与周围液相中盐分的浓度差产生渗透压。多次冻融交替循使破坏作用积累，使除冰盐剥蚀破坏生成的微裂缝不断扩大。除冰盐改变了混凝土在冻融破坏中的动弹模量和质量的损失速率，而不改变混凝土的冻融破坏机理。混凝土的除冰盐剥蚀破坏从本质上看是冻融破坏的一种特殊形式，但除冰盐和冻融的双重作用比单独冻融作用破坏性大得多。混凝土在除冰盐环境与纯水环境相比，吸水率增大，饱水程度增大，因此冻融破坏加剧；初始饱水度高，受冻时产生较高的结晶压；产生因盐分的浓度差引起的渗透压；盐使冰雪融化时吸收大量能量导致混凝土温度降低而产生冻害；混凝土内水分蒸发时产生过饱和结晶压。除冰盐不仅使混凝土产生严重的剥蚀破坏，而且在非冻融条件下同样观察到因除冰盐作用引起的破坏。3研究方法和内容混凝土作为最主要的建筑结构材料，具有不可动摇的地位。但混凝土材料存在着本质上的致命弱点，如抗拉强度小、脆性大、易开裂等，制约着材料性能优势的充分发挥。因此现代混凝土的应用将向高抗压、高抗拉、大流动性、免振捣性发展，同时要求建筑物在建造时容易施工，并能保持高韧性、高抗渗性和高耐久性，这就导致高性能混凝土的产生。在混凝土中掺加掺合料提高混凝土的各项性能是当今混凝土研究领域的热点问题。在前人研究的基础上，从经济、环保、施工工艺等角度出发，拟选择经过改性的粉煤灰掺入混凝土中以改变混凝土的某些性能，最终达到提高混凝土耐久性的目的。通过极差分析的方法，找出影响混凝土不同性能的不同因素的轻重程度，以求获得最佳性能的混凝土材料。4混凝土受除冰盐侵蚀的防治措施一般未采用真空吸水施工工艺；搅拌计量不准确或搅拌时间不够，形成水灰比时大时小，干湿不均，进而使混凝土离析泌水，降低了混凝土的强度，增加其渗透性；虚铺高度不够做面时低洼处使用生料或砂浆补平；养护不及时或不当，造成早期温度、湿度变化过大使混凝土产生表面裂缝。采取相应的预防措施，加大宣传力度，增强工程技术人员的意识，规范施工，准确计量；采用真空吸水工艺：加强混凝土养护，可以在一定程度上防止混凝土受除冰盐的剥蚀破坏。减小水灰比。水灰比的大小是影响混凝土各种性能的重要因素。由于多余的游离水分子在水泥混凝土硬化过程中逐渐蒸发，形成大量开口孔隙，毛细孔不能被水泥水化生成物填满，以至互相连通，形成毛细孔连通体系。具有毛细孔连通体系结构的混凝土渗透性、吸水性大，容易使混凝土受冻破坏。因此考虑引气剂的同时减少水灰比，以求在相同的含气量下，气泡的半径随水灰比的降低而减少，孔的结构得到改善，进而提高混凝土的抗冻性。增加掺合料。国内外在研究混凝土增加掺合料方面取得不小进展，主要掺合硅灰、石灰石和粉煤灰。硅灰作为活性很高的火山灰质掺合料，在一定的掺量范围内显著提高混凝土的强度。同时由于火山灰效应增加了凝胶的数量，从而细化孔隙，强化界面，提高了混凝土的密实度和抗渗性，改善了混凝土的抗冻性。混凝土中掺加石灰石明显改善混凝土的强度，但石灰石的掺入使混凝土的空隙率增大，孔粗化，从而渗透压增大，不利于混凝土抗除冰盐剥蚀性的改善。因此在使用除冰盐环境下不宜使用掺石灰石的水泥混凝土。粉煤灰是经过高温锻烧而成的火山灰质材料，其主要化学成分为Si02、A1203和Fe203。粉煤灰中活性物质si02、A1：0。与水泥混合后，则能与ca(0H)2等碱溶液发生水化反应，生成水硬性化合物，增强了混凝土的抗压强度，但水硬性化合物水化速率慢，故混凝土的早期强度偏低，后期强度较高。同时由于粉煤灰玻璃体的存在，其本身吸水能力差，并降低渗透压：另一方面，粉煤灰的存在减少了水泥浆在混凝土中的比例。两方面的共同作用，导致了混凝土饱和度的降低，使得其干缩性比普通混凝土的小，从而改善了混凝土的耐久性。2015．04221