混凝土結構耐久性淺談(模板)

1、混凝土結構耐久性淺談內容摘要近年來，越來越多的大跨橋梁，高層建筑，地下水下工程的修建，工程建設對混凝土的性能要求越來越高，要求混凝土不僅要有良好的物理性能還要有很好的耐久性，本文從等多個因素對混凝土的耐久性進行研究，。關鍵詞：寫作規(guī)范；排版格式；畢業(yè)論文（35個）混凝土的耐久性、凍融破壞、滲透破壞、堿骨料反應、混凝土碳化、鋼筋銹蝕、化學侵蝕注1：更新目錄前必須對每章節(jié)的標題做標題格式定義。閱后刪除此文本框。注2：在該頁面中點擊鼠標右鍵，選擇“更新域”，在彈出窗口中選擇“更新整個目錄”，確定即可自動生成目錄。閱后刪除此文本框。目 錄內容摘要I引 言11 緒論21.1 混凝土耐久性問題的提出21.

2、2 混凝土耐久性的概念22 混凝土結構耐久性問題的分析32.1 混凝土凍融破壞32.1.1 破壞機理32.1.2 影響因素32.2 混凝土滲透破壞32.2.1 破壞原因42.2.2 影響因素42.3 堿骨料反應42.3.1 破壞原因42.3.2 影響因素42.4 混凝土的碳化42.4.1 破壞原因42.4.2 影響因素42.5 鋼筋銹蝕42.5.1 破壞原因52.5.2 影響因素52.6 化學侵蝕52.6.1 產(chǎn)生原因52.6.2 影響因素53 提高混凝土耐久性的措施64 案例分析75 結論與展望8參考文獻9字體要求：宋體，小四號，行距固定值22磅。閱后刪除此文本框及內容，按原格式加入你自己的

3、內容。引 言從引言開始是正文的第一頁，頁碼從1開始編排。注意引言內容不要與摘要內容雷同。引言，或稱前言，（主要闡述立題的背景與問題的提出。諸如本課題所及的國內外現(xiàn)狀、理論依據(jù)、研究的意義，并點出自己要研究的主題和本論文要解決的問題等。閱后刪除紅字。）1 緒論1.1 混凝土耐久性問題的提出（本節(jié)主要分析各類混凝土破壞現(xiàn)象，提出混凝土耐久性的重要性、引出混凝土耐久性這個課題。閱后刪除紅字。）1.2 混凝土耐久性的概念混凝土結構在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內部因素作用下，在設計要求的目標使用期內，不需要花費大量資金加固處理而保持其安全、使用功能和外觀要求的能力。 混凝土在實際使用條件下抵抗各種破壞因素

4、作用，長期保持強度和外觀完整性的能力?；炷聊途眯允侵附Y構在規(guī)定的使用年限內，在各種環(huán)境條件作用下，不需要額外的費用加固處理而保持其安全性、正常使用和可接受的外觀能力?，F(xiàn)行國家標準混凝土結構設計規(guī)范(GB50010-2002)中，明確規(guī)定混凝土結構設計采用極限狀態(tài)設計方法。但現(xiàn)行設計規(guī)范只劃分成兩個極限狀態(tài)，即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，而將耐久性能的要求列入正常使用極限狀態(tài)之中。且以構造要求為主?；炷恋哪途眯耘c工程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內結構保持正常功能的能力，這一正常功能不僅包括結構的安全性，而且更多地體現(xiàn)在適用性上。2 混凝土結構耐久性問題的分析2.1 混凝土凍融破壞混凝土

5、凍融破壞是指混凝土在飽水或潮濕的狀態(tài)下，由于環(huán)境中溫度的正負變化，導致混凝土內部松弛產(chǎn)生疲勞應力，反復的凍融循環(huán)造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現(xiàn)象?；炷涟l(fā)生凍融破壞后，破壞作用不斷積累，裂縫不斷擴大和深入，由外向里，直至混凝土破壞，而其現(xiàn)象就是從表層開始向內逐層剝落。當經(jīng)過反復多次的凍融循環(huán)以后，損傷逐步積累不斷擴大，發(fā)展成互相連通的裂縫，使混凝土的強度逐步降低，最終嚴重影響了結構的長期使用。2.1.1 破壞機理混凝土的抗凍性是混凝土受到物理作用(干濕變化、溫度變化、凍融變化等)后反映混凝土耐久性的重要指標之一?；炷羶鋈谧饔闷茐臋C理是混凝土在其凍融的過程中，遭受的破壞應力主要由兩部分組成

6、。其一是當混凝土中的毛細孔水在某負溫下發(fā)生物態(tài)變化，由水轉變成冰，體積膨脹9%，因受毛細孔壁約束形成膨脹壓力，從而在孔周圍的微觀結構中產(chǎn)生拉應力；其二是當毛細孔水結成冰時，由凝膠孔中過冷水在混凝土微觀結構中遷移和重分布引起的滲管壓。由于表面張力的作用，混凝土毛細孔隙中的水的冰點隨著孔徑的減小而降低。當膠凝孔水形成冰核的溫度在-78 以下時，由冰與過冷水的飽和蒸汽壓差和過冷水之間的鹽分濃度差引起水分遷移而形成滲透壓。另外膠凝不斷增大，形成更大膨脹壓力，當混凝土受凍時，這兩種壓力會損傷混凝土內部微觀結構，當經(jīng)過反復多次的凍融循環(huán)以后，損傷逐步積累不斷擴大。發(fā)展成互相連通的裂縫，使混凝土的強度逐步降

7、低，最后甚至完全喪失。 2.1.2 影響因素1）平均氣泡間距平均氣泡間距越大，凍融過程中毛細孔中的靜水壓和滲透壓越大，混凝土抗凍性越低。2）水灰比它的變化影響混凝土中可凍水的含量、平均氣泡間距及混凝土的強度。水灰比越大，可凍水的含量越多，混凝土的結冰速度越快：氣泡結構越差：平均氣泡間距越大：混凝土強度越低，抗凍性越差。3）外加劑影響氣泡間距的主要因素是含氣量，混凝土中封閉空氣泡除攪拌、振搗混入外，主要是引氣劑等其他外加劑人為引入的。引入的空氣泡越多，平均氣泡間距越小，毛細孔中的靜水壓和滲透壓越小，混凝土抗凍性越好。4）強度靜水壓和滲透壓超過混凝土的抗拉強度時，混凝土即產(chǎn)生凍融破壞。當含氣量和平

8、均氣泡間距相同時，強度高的混凝土的抗凍性高于強度低的混凝土。5）骨料骨料的凍害機理可用靜水壓假設來解釋。6）水泥品種和用量隨水泥混合材摻入量的增加，混凝土的抗凍性越差。7）凍結溫度和降溫溫度靜水壓力與結冰速度和降溫速度成正比，孔隙水的凍結是隨著大孔向小孔擴展。大孔凍結時結冰速度大，小孔凍結時結冰速度小，結冰速度隨溫度的降低而降低。2.2 混凝土滲透破壞（混凝土結構的滲透破壞是指氣體、液體或者離子等有害介質在混凝土中滲透、擴散或遷移，最終導致混凝土結構受到破壞?；炷两Y構發(fā)生滲透破壞后，有害介質首先破壞結構表層混凝土，導致混凝土中發(fā)生鋼筋銹蝕、堿骨料反應等變化，而這些變化多數(shù)伴隨著體積的膨脹，膨

9、脹產(chǎn)生的應力又使得混凝土進一步開裂，從而進一步加大混凝土的滲透性，使得有害介質的入侵更加迅速，導致混凝土結構循環(huán)往復產(chǎn)生更大范圍的破壞。因此混凝土的滲透性給有害介質提供了入侵的通道，而有害介質與混凝土發(fā)生的破壞性反應則增大了混凝土的滲透性，兩者相互促進，最終嚴重影響混凝土結構的耐久性。閱后刪除紅字。）2.2.1 破壞原因當水與混凝土接觸時，由于壓力差和毛細孔的表面張力會使水向砼內部遷移，于是發(fā)生了滲透現(xiàn)象?；炷恋臐B透性能主要取決于砼的孔隙率、孔結構及骨料的性能。雖然含有大小不同的孔隙和裂縫，但并非這些孔隙和裂縫均是滲水通道，抗?jié)B性除了孔隙率之外還要看孔結構。2.2.2 影響因素1.隨著砼強度

10、等級的提高，砼滲水高度呈降低趨勢，砼的抗?jié)B等級逐漸增加，反映了砼抗水滲透性隨著砼的強度增加而提高；2.對于摻加礦物摻合料的砼，存在最佳摻量。在某一摻量之前，隨著礦物摻合料的增加，抗水滲透性而提高，說明礦物摻合料最充分發(fā)揮了二次水化作用和微集料作用；但超過最佳摻量后，抗?jié)B性能趨于下降。2.3 堿骨料反應（混凝土中的堿與混凝土中的活性骨料發(fā)生反應，生成膨脹性物質，導致混凝土發(fā)生膨脹破壞，稱為堿骨料反應。這種反應引起明顯的混凝土體積膨脹和開裂，改變混凝土的微結構，使混凝土的抗壓強度、抗折強度、彈性模量等力學性能明顯下降，嚴重影響結構的安全使用性，而其反應一旦發(fā)生很難阻止，更不易修補和挽救，被稱為混凝

11、土的“癌癥”。閱后刪除紅字。）2.3.1 破壞原因堿骨料反應的機理堿骨料反應是水泥(混凝土中)達到一定數(shù)量的可溶性堿性氧化物(如Na20、Kz0)與混凝土中某些含有活性礦物的骨料在有水分的條件下發(fā)生化學反應，生成的凝膠體體積膨脹，引起已硬化的混凝土開裂破壞。其中Na20、K2O屬于強堿，是水泥煉燒過程中和水化過程中的產(chǎn)物，混凝土的總堿含量等于水泥堿含量、外加劑堿含量、摻合料堿含量以及拌合水堿含量之和。另外，堿溶性骨料分為兩種，一種是硅酸類，指非結晶Si和結晶不完整的Si，具有堿活性的硅酸鹽類巖石礦物有蛋白石、玉髓、火山玻璃體；另一類是碳酸鹽類，指結晶小的泥灰石灰石、白云石等，具有堿活性的碳酸鹽

12、類巖石礦物是細小菱形白云石晶體?？梢?，促使這類反應發(fā)生必須具備三個條件：即在混凝土中同時存在活性礦物集料、堿性溶液(K0H、NaOH)和水。2.3.2 影響因素堿硅酸反應堿一硅酸反應是水泥中的堿與骨料中的活性氧化硅成分反應產(chǎn)生堿硅酸凝膠或稱堿硅凝膠，其體積大于反應前的體積，且有很強的吸水性，吸水后進一步膨脹，引起混凝土內部膨脹應力，而且堿硅凝膠吸水后進一步促進堿骨料反應的發(fā)展，使混凝土內部膨脹應力增大，導致混凝土開裂，嚴重的可導致混凝土結構崩潰。其反應機理如下：混凝土中的活性骨料與混凝土中的堿集料發(fā)生反應：2NaOH+Si02-Na0·Si·H20，當KOH和NaOH濃度較

13、低時，不足以引起混凝土的破壞，一般認為當含堿量小于0.6時，可不考慮堿骨料反應。堿一硅酸鹽反應的機理與堿一硅酸反應的機理是一致的，只是反應速度比較緩慢。能與堿發(fā)生反應的溶性氧化硅礦物有蛋白石、玉髓、鱗石英、方英石、火山玻璃及結晶有缺乏的石英以及微晶、隱晶石英等，而這些活性礦物廣泛存在于多種巖石中。因而迄今為止世界各國反應的堿骨料反應絕大數(shù)為堿硅酸反應。堿碳酸鹽反應堿一碳酸鹽反應引起的混凝土破壞，目前歸結為白云石質石灰?guī)r骨料脫白云石引起的體積膨脹。白云石質石灰集料在堿性溶液中發(fā)生的脫白云石反應如下：CoMg(O33)2+2NaOH-Mg(OH)2+CaCO3+maaCO3，式中，Na也可轉換作K

14、，這一反應不是發(fā)生在集料顆粒與水泥漿的表面，而是發(fā)生在集料顆粒的內部。這樣水鎂石Mg(0H)2晶體排列的壓力和粘土吸水膨脹，引起混凝土內部應力，導致混凝土開裂。2.4 混凝土的碳化（混凝土的碳化作用是指空氣中的二氧化碳氣體滲透到混凝土內，與其堿性物質起化學反應生成碳酸鈣和水，使混凝土堿度降低的過程，這一過程又稱混凝土的中性化。閱后刪除紅字。）2.4.1 破壞原因混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學腐蝕。空氣中CO2氣滲透到混凝土內，與其堿性物質起化學反應后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳化，又稱作中性化，其化學反應為：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。水泥在水化過程

15、中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其堿性介質對鋼筋有良好的保護作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，稱為鈍化膜。碳化后使混凝土的堿度降低，當碳化超過混凝土的保護層時，在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹?？梢?，混凝土碳化作用一般不會直接引起其性能的劣化，對于素混凝土，碳化還有提高混凝土耐久性的效果，但對于鋼筋混凝土來說，碳化會使混凝土的堿度降低，同時，增加混凝土孔溶液中氫離子數(shù)量，因而會使混凝土對鋼筋的保護作用減弱。2.4.2 影響因素影響混凝土碳化速度的因素是多方面的。首先影響較大的是水泥品種，因不同的水泥中所含硅酸鈣和

16、鋁酸鈣鹽基性高低不同；其次，影響混凝土碳化主要還與周圍介質中CO2的濃度高低及濕度大小有關，在干燥和飽和水條件下，碳化反應幾乎終止，所以這是除水泥品種影響因素以外的一個非常重要的原因；再次，在滲透水經(jīng)過的混凝土時，石灰的溶出速度還將決定于水中是否存在影響Ca（OH）2溶解度的物質，如水中含有Na2SO4及少量Mg2+時，石灰的溶解度就會增加，如水中含有Ca（HCO3）2的Mg（HCO3）2對抵抗溶出侵蝕則十分有利。因為它們在混凝土表面形成一種碳化保護層；另外，混凝土的滲透系數(shù)、透水量、混凝土的過度振搗、混凝土附近水的更新速度、水流速度、結構尺寸、水壓力及養(yǎng)護方法與混凝土的碳化都有密切的關系。

17、2.5 鋼筋銹蝕（混凝土中水泥水化后，會生成堿性的氫氧化鈣，導致混凝土孔隙中的水分有很高的堿性，在鋼筋表面形成一層致密的鈍化膜，因此在正常情況下鋼筋不會銹蝕；但鈍化膜一旦破壞，在有足夠水和氧氣條件下會產(chǎn)生電化腐蝕。混凝土中鋼筋一旦發(fā)生銹蝕，在鋼筋表面生成一層疏松的銹蝕產(chǎn)物，同時向周圍混凝土孔隙中擴散?；炷林械匿摻钿P蝕后，一方面會使鋼筋有效截面減小，另一方面，銹蝕產(chǎn)物體積膨脹使混凝土保護層脹裂甚至脫落，鋼筋混凝土之間的粘結作用下降。閱后刪除紅字。）2.5.1 破壞原因鋼筋銹蝕的原因有兩個方面：一是鋼筋保護層的碳化，其碳化的原因是混凝土不密實，抗?jié)B性能不足。硬化的混凝土，由于水泥水化，生成氫氧化

18、鈣，故顯堿性，pH值12，此時鋼筋表面生成一層穩(wěn)定、致密、鈍化的保護膜，使鋼筋不生銹。當不密實的混凝土置于空氣中或含二氧化碳環(huán)境中時，由于二氧化碳的侵入，混凝土中的氫氧化鈣與二氧化碳反應，生成碳酸鈣等物質，其堿性逐漸降低，甚至消失，稱其為混凝土的碳化。當混凝土的pH值12時，鋼筋的鈍化膜就不穩(wěn)定，當pH值n.5時，鋼筋的鈍化保護膜就遭破壞，鋼筋的銹蝕便開始進行；二是氯離子的含量。據(jù)有關試驗證明，即便是pH值較高的溶液（如pH值13），只要有46mg/L的氯離子含量，就足可以破壞鋼筋的鈍化膜，使鋼筋失去鈍化，在水和氧氣的作用下導致鋼筋銹蝕。2.5.2 影響因素混凝土不密實或有裂縫存在?；炷撩軐?/p>

19、不良和構件上產(chǎn)生的裂縫，往往是造成鋼筋腐蝕的重要原因，尤其當水泥用量偏小，水灰比不當和振搗不良，或在混凝土澆筑中產(chǎn)生露筋、蜂窩、麻面等情況，都會加速鋼筋的銹蝕?；炷撂蓟⑶治g氣體和介質的侵入。碳化是介質與混凝土相互作用的一種很廣泛的形式，最典型的例子是空氣中的CO2滲入，與孔隙中的Ca(OH)2反應，生成CaCO3，使pH值下降。當pH值<11.5時，鈍化膜就開始不穩(wěn)定;當pH值降低到9左右時，鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞，鋼筋開始腐蝕?；炷林蠧1-含量對鋼筋銹蝕的影響。一方面，C1-可能是隨混凝土組成材料(水泥、砂、石、外加劑)進入的如在冬季施工，為提高混凝土抗凍性而摻入氯鹽、海砂拌制

20、混凝土等;另一方面，C1-是在混凝土硬化后經(jīng)其孔隙由外界滲入的，如遭受海水侵蝕的海岸混凝土構筑物，冬季在混凝土路面上噴灑鹽水防止路面冰凍，游泳池用氯氣消毒等。與環(huán)境濕度密切相關?；炷恋奶蓟弯摻罡g與環(huán)境濕度有直接關系。在十分潮濕的環(huán)境中，其空氣相對濕度接近于100%時，混凝土孔隙中充滿水分，阻礙了空氣中的氧向鋼筋表面擴散，二氧化碳也難以透入，所以，使鋼筋難以腐蝕。2.6 化學侵蝕（一些侵蝕性介質，比如酸、堿、硫酸鹽、壓力動水等，侵入混凝土，可能會造成混凝土的化學腐蝕。化學腐蝕主要有三類，分別為溶出性侵蝕、溶解性侵蝕和膨脹性侵蝕。閱后刪除紅字。）2.6.1 產(chǎn)生原因2.6.2 影響因素第三章

21、開始另起一頁。閱后刪除此文本框3 提高混凝土耐久性的措施（可以從混凝土材料、結構設計、工程施工等方面出發(fā)，提出提高混凝土耐久性的措施。也可以從第二章中所提到的各耐久性失效現(xiàn)象出發(fā)，提出避免或補救相關破壞作用的措施。）（本章是需要同學們自行發(fā)揮的，閱后刪除紅字。）（一）預防鋼筋的銹蝕。常用的方法有環(huán)氧涂層鋼筋，采用靜電噴涂環(huán)氧樹脂粉末工藝在鋼筋表面形成一定厚度的環(huán)氧樹脂防腐涂層，這種鋼筋保護層能長期保護鋼筋使其免遭腐蝕。此外，在混凝土表面涂層也是簡便有效的方法，但涂料應是耐堿、耐老化和與鋼筋表面有良好附著性的材料。還可摻加高效減水劑，在保證混凝土拌和物所需流動性的同時，盡可能降低用水量，減小水灰

22、比，使混凝土的總孔隙率，特別是毛細孔隙率大幅度降低。還可研究新技術，開發(fā)新產(chǎn)品，如耐銹鋼筋、阻銹鋼筋等。 （二）避免或減輕堿集料反應?；炷翂A集料反應危害很大，一旦發(fā)生很難修復。當混凝土使用有堿活性反應的骨料時，必須從配合比出發(fā)，嚴格控制混凝土中的總堿含量以保證混凝土的耐久性。此外，外加劑特別是早強劑帶來高含量的堿，為預防堿集料反應，在設計上應對外摻劑的使用提出要求。（三）加強施工管理。嚴格控制施工配合比，攪拌必須均勻，振搗必須到位，要嚴格遵守養(yǎng)護制度，可以用表面養(yǎng)護劑來改善養(yǎng)護條件，提高保水性，加速表面硬化?；炷翗嫾那治g病害都是從表面開始的，在混凝土終凝前做好原漿抹面壓光，增強表面密實度

23、，也可采用表面浸漬和表面涂覆的手段來降低混凝土表面滲透性。 （四）防止混凝土的凍融破壞?；炷恋慕M成、配合比、養(yǎng)護條件和密實度決定了其在飽水狀態(tài)下抵抗凍融破壞的能力，目前只有加氣混凝土才能有效提高混凝土的抗凍性。引氣是提高混凝土抗凍性的主要參數(shù)。一般引氣量4-8，同時，應避免采用吸水率較高的集料，加強排水以免混凝土結構被水飽和。在混凝土中摻加優(yōu)質引氣型高效減水劑，既能獲得大量均勻分布的微小氣泡，顯著提高抗凍性，又能大幅度減小W/C，從而保證混凝土強度不降低，甚至有所提高.（五）拌合及養(yǎng)護用水?；炷涟韬霞梆B(yǎng)護用水，應考慮其對混凝土強度的影響。水灰比的大小很大程度影響混凝土強度值的大小。拌合水應檢查其雜質情況，防止影響砂漿及混凝土生成時雜質影響其耐久性。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物，除了對水泥石有腐蝕作用外，對鋼筋的腐蝕也有影響，因此在腐蝕環(huán)境中的混凝土不宜采用海水拌制和養(yǎng)護。 （六）針對不同的腐蝕環(huán)境應設計不同的保護層厚度。如一類環(huán)境(室內正常環(huán)境)，設計使用年限為100年的結構混凝土應符合下列規(guī)定：混凝土