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浅析如何提高混凝土的耐久性及其防腐措施

信息来源:hunningtu.biz  时间:2009-12-28  浏览次数:102

  摘要:耐久性是混凝土结构的重要指标之一,混凝土的耐久性是使用期内结构保证正常功能的能力,关系着结构物的使用寿命。文章分析了混凝土结构的耐久性问题,探讨了造成耐久性失效的原因,并针对耐久性问题提出了相关的防腐建议。
  关键词:混凝土;耐久性;防腐措施;集料反应;化学侵蚀
  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。
  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。
  一、混凝土工程中的耐久性问题
  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。
  二、混凝土结构耐久性问题的分析
  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:
  (一)混凝土的冻融破坏
  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。
  (二)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。
  (三)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。
  (四)钢筋的锈蚀
  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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