浅谈如何提高混凝土的耐久性及其防腐措施

摘要:
随着近年来我国建筑行业的快速发展,人们对建筑行业的要求日益严格。混凝土是一种广泛应用在水工建筑结构的材料,但是由于水工建筑结构自身的特点和其自身
使用环境的特点,使得混凝土在耐久性上存在着很大的问题,混凝土耐久性不足给水利工程造成很大的伤害,其实有很多由于水泥混凝土导致的裂缝是可以预防和治理的,因此加强对水工混凝土耐久性的研究可以对建筑工程的寿命起到一定的作用,同时还可以为我国的经济建设节约一部分经济开支。
关键词: 水工混凝土;耐久性;提高;途径 1 混凝土耐久性的含义

如何提高混凝土的耐久性及其防腐措施?下面本网为大家详细介绍一下,以供参考。

混凝土耐久性是指建筑在设计的使用年限中,抵御外界环境或者本身产生的压力的能力,其中包含混凝土的质量,环境介质的侵蚀作用以及安全使用期
三个方面。混凝土质量包括水灰比例、振捣密实、无裂缝的水工钢筋混凝土等,环境介质的侵蚀包含物流、化学、水溶液、气体等侵蚀,安全使用期是指建筑本身所
设计的使用年限。

我国混凝土结构耐久性问题不容忽视。我国人口众多,过去为及时解决居住需要和促进工业生产,建造过不少质量不高的民用房屋和工业厂房。结构设计虽然采用可靠度理论计算,实质上仅能满足安全可靠指标的要求,而对耐久性要求考虑不足,且由于忽视维修保养,现有建筑物老化现象相当严重。截至20世纪末,有近23.41亿平方米的建筑物进入老龄期,处于提前退役的局面。20世纪50年代不少在混凝土中采用掺入抓化钙快速施工的建筑,损坏更为严重。近几年房屋开发中反映出的质量问题也很突出,不少新建好的商品房,未使用几年就需要修复,造成极大浪费。

2 混凝土耐久性的重要性

我国是一个发展中的大国,正在从事着为世界所瞩目的大规模基本建设,而我国财力有限,能源短缺,资源并不丰富,因此科学合理的设计,优质的施工质量来提高混凝土结构耐久性及防腐性,延长结构使用寿命是摆在我们面前的一个很重要的课题和任务。

混凝土的耐久性关系到工程质量的好坏和工程寿命的长短,近年来我国推行可持续发展战略过程中对水利水电工程的重视度日益加大。水利水电工程关
系到人们生活质量的提高,但同时水利水电工程消耗的材料不仅会造成一定的生态污染,还会加剧资源枯竭的脚步。这是由于水工混凝土耐久性不足导致的,其工程
维修费用的支出也给国家的经济发展带来了一定的负担。加强混凝土耐久性对我国经济的发展起到了很大的作用,提高我国水工混凝土的耐久性已经刻不容缓。因此
在水利水电工程建设过程中要将提高水工混凝土的耐久性提上日程。

一、混凝土工程中的耐久性问题

3 影响水工混凝土耐久性的主要因素

强度和耐久性是混凝土结构的两个重要指标,因以往工程中习惯上只重视混凝土的强度,或片面追求高强度而忽视混凝土的耐久性。混凝土的耐久性是使用期内结构保证正常功能的能力,关系到结构物的使用寿命,随着结构物老化和环境污染的加重,混凝土耐久性问题已引起了各主管部门和广大设计、施工部门的重视。

3.1 混凝土的碳化
混凝土碳化是指混凝土在自然环境中,空气以及水中的二氧化碳渗透到混凝土中,与混凝土中的氢氧化钙发生作用,产生的碳酸盐和水对混凝土的耐久性具有一定的
破坏作用,当混凝土的碳化严重时会造成钢筋锈蚀,可能还会导致混凝土产生裂缝,造成建筑工程的破坏。
3.2 混凝土冻结
混凝土冻结需要满足两个条件,其一就是混凝土一直处于饱水的状态,二是混凝土外界气温变化大。在水饱和以及气温变化大的情况下容易使混凝土发生冻融的情况,这样对混凝土的耐久性也会造成一定的威胁。
3.3 混凝土的化学侵蚀
水利工程所处自然环境的特殊性使其经常受到自然环境的侵蚀。当发生泥石流情况时会使混凝土受到严重的侵蚀,造成水泥强度降低,最终影响混凝土的耐久性。
3.4 钢筋的锈蚀
当混凝土发生碳化导致钢筋表面发生锈蚀时,钢筋失去了碱性混凝土的保护,钝化膜对钢筋的保护力逐渐缩小,从而影响耐久性。

二、混凝土结构耐久性问题的分析

4 提高水工混凝土耐久性的措施

混凝土耐久性问题,是指结构在所使用的环境下,由于内部原因或外部原因引起结构的长期演变,最终使混凝土丧失使用能力,即所谓的耐久性失效,耐久性失效的原因很多,有抗冻失效,碱-集料反应失效,化学腐蚀失效,钢筋锈蚀造成结构破坏等。下面作具体分析:

通过对上文的介绍中我们可以得知水工混凝土的耐久性对于水利建筑具有深远的影响,不仅会对建筑的寿命和质量造成重要影响,同时还与经济的投入
多少有一定关联,提高水工混凝土耐久性已经是水利水电建筑的重中之重。下面我们对提高水工混凝土耐久性提出相应的措施,希望能够对水利水电建筑的发展有所
帮助。 4.1 合理选择原材料
水泥对混凝土的耐久性具有重要的作用,因此在水泥品种的选择上要做到合理科学,要选择与水工建筑所处的工程环境相关的水泥,同时还要对水泥自身的抗热性,
抗冻性,以及抗腐蚀性进行相应的研究。比如在干燥的建筑环境中不适宜使用火山灰水泥,同时具有抗渗要求的混凝土不宜使用矿渣水泥等。因此为了提高水工混凝
土的耐久性必须要合理选择原材料,只有原材料选择的科学性才能从基础上保证混凝土的耐久性完成。
4.2 掺入高效减水剂和引气剂
自然环境中的水分和空气对水工混凝土的耐久性造成一定的威胁,因此掺上一定的减水剂和引气剂对水工混凝土的耐久性具有积极作用,水泥加水搅拌之后,由于颗
粒之间分子的作用使其产生絮状物,形成一定的凝聚结构,这里包含了一部分水,加入减水剂之后可以实现水泥颗粒相互分散,破坏了他们之间的凝聚结构,将凝聚
体中包裹的游离水被释放出来,增加混合物的流动性,进而提高混凝土的密度,提高混凝土的强度,抗冻性,对混凝土的耐久性具有一定的积极作用。引气剂,加入
混凝土拌和物中会提高混凝土的和易性,阻断混凝土内部空隙的通道,也会对混凝土的密度提高有一定作用,同时也是提高混凝土耐久性的好方法。
4.3 预防钢筋发生锈蚀
钢筋锈蚀情况的出现对于水工混凝土的耐久性也会造成一定的威胁,因此要对钢筋进行一定的防锈蚀处理,可以在混凝土表面涂上保护隔离层,防止周围环境的侵蚀
物质渗透到钢筋内部,对钢筋造成侵蚀。一般多采用环氧基液涂层,乳化沥青涂层,还有一种办法是将钢筋本身进行涂层保护,将钢筋直接保护起来。钢筋涂层保护
一般多采用环氧涂层钢筋,这样可以长期保证钢筋不受到侵蚀,同时在预防钢筋发生锈蚀问题上要积极开发新的产品,实现产品的更新换代。
4.4 消除混凝土自身的结构破坏
混凝土自身的一些物理、化学反应也会对混凝土的耐久性造成一定的伤害,比如混凝土膨胀或者收缩过大、过小都会引发开裂,因此为了提高混凝土的耐久性,要减
小混凝土自身的结构破坏,限制或者消除从原材料中引入的对混凝土耐久性有破坏作用的因素,加强对工程的控制力度,提高混凝土的耐久性。
4.5 严格遵守规范和设计
水利水电建筑的建设成功,水工混凝土耐久性的实现不仅仅需要专业性的操作,同时也要严格遵守规范和设计。很多工程在建设过程中为了缩短工期,减少工程经济
增加,就在建设过程中会减少工程程序,偷工减料,这样对整个工程的发展十分不利,继而对混凝土的耐久性也会造成一定的挑战。因此在水利水电建设过程中要严
格遵守规范和设计,采取有效可靠的措施和方法提高结构的耐久性和经济效益。

混凝土的冻融破坏

5 结束语

结构处于冰点以下环境时,部分混凝土内孔隙中的水将结冰,产生体积膨胀,过冷的水发生迁移,形成各种压力,当压力达到一定程度时,导致混凝土的破坏。混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落,严重时可以露出石子。混凝土的抗冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关。孔越少越小,破坏作用越小,封闭气泡越多,抗冻性越好。影响混凝土抗冻性的因素,除了孔结构和含气量外,还包括:混凝土的饱和度,水灰比,混凝土的龄期,集料的孔隙率及其间的含水率等。

混凝土耐久性是一个复杂的问题,混凝土的耐久性涉及环境、材料、设计、施工等方方面面,混凝土的耐久性问题对于工程质量的高低,工程寿命的长
短,经济效益的实现都具有重要的意义,但是在我国的混凝土结构的设计和施工过程中对耐久性的重视程度远远没有对安全性的重视程度高,因此加强混凝土耐久性
的认识至关重要,同时需要我们不断总结经验,完善相关的技术措施,加强我国的混凝土施工实现规范化、标准化的推进工作,从而为我国的水利工程建设提供重要
的保障。

混凝土的碱-集料反应

参考文献:
[1]何伟兵.九江长江公路大桥索塔清水混凝土的耐久性设计[J].上海公路,2011:43-46.
[2]王冬梅.桥梁混凝土的耐久性问题研究[J].科技信息,2011:I0196-I0196.
[3]美高梅手机官方网站,侯鹏飞.要谈混凝土的耐久性[J].山西建筑,2012:118-120.

混凝土的碱-集料反应,是指混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应,引起混凝土的膨胀,开裂,甚至破坏。因反应的因素在混凝土内部,其危害作用往往是不能根冶的,是混凝土工程中的一大隐患。许多国家因碱-集料反应不得不拆除大坝,桥梁,海堤和学校,造成巨大损失,国内工程中也有碱-集料反应损害的类似报道,一些立交桥、铁道轨枕等发生不同程度的膨胀破坏。混凝土碱-集料反应需具备三个条件,即有相当数量的碱、相应的活性集料及水分。反应通常有三种类型:碱-硅酸反应,碱-碳酸盐反应,慢膨胀型碱-硅酸盐反应,避免碱-集料反应的方法可采用:尽量避免采用活性集料;限制混凝土的碱含量;掺用混合材。

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,而逐步受到侵蚀,严重的使水泥石强度降低,以至破坏。常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀,一般酸性水腐蚀,碳酸腐蚀,硫酸盐腐蚀,镁盐腐蚀五类。淡水的冲刷,会溶解水泥石中的组分,使水泥石孔隙增加,密实度降低,从而进一步造成对水泥石的破坏;研究表明,当水泥石中的氧化钙溶出5%时,强度下降7%,当溶出24%时,强度下降29%,因此,淡水冲刷会对水工建筑有一定影响;而当水中溶有一些酸类时,水泥石就受到溶淅和化学溶解双重作用,腐蚀明显加速,这类侵蚀常发生在化工厂;碳酸对混凝土的影响主要为:在溶淅水泥石的同时,破坏混凝土内的碱环境,降低水泥水化产物的稳定性,影响水泥石的致密度,造成对混凝土的侵蚀;硫酸盐的腐蚀则表现为SO42-离子深入混凝土内与水泥组分反应,生成物体积膨胀开裂造成损坏;海水中由于存在多种离子,侵蚀形式较为复杂,但主要是由于镁盐使硬化水泥石的结构组分分解,同时硫酸盐作用会造成对水泥石的损坏,而氧化镁沉淀会堵塞混凝土孔隙,会使海水侵蚀有所缓和。

钢筋的锈蚀,其一表现为钢筋在外部介质作用下发生电化反应,逐步生成氢氧化铁等铁锈,其体积比原金属增大2~4倍,造成混凝土顺筋裂缝,从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道,加快结构的损坏。氢氧化铁在强碱溶液中会形成稳定的保护层,阻止钢筋的锈蚀,但碱环境被破坏或减弱,则会造成钢筋的锈蚀,如混凝土的碳化或中性化。造成混凝土碳化和中性化的原因,主要是混凝土的密实度即抗渗性不足,酸性气体(如CO2,SO2,H2S,HCL,NO2)渗入混凝土内与氢氧化钙作用;其二,氯离子对钢筋表面钝化膜有特殊的破坏作用,当混凝土中氯含量超过标准时,钢筋会锈蚀,而水和氧的存在是钢筋被腐蚀的必要条件,因此,若混凝土开裂,造成水和氧的通道,则钢筋锈蚀加速,促成混凝土裂缝进一步开展,混凝土保护层剥落,最终使构件失去承载力。

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