在一般情况下,混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地区,特别是在水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时,混凝土易于损坏。为此对混凝土要有一定的抗冻性要求。用于不透水的工程时,要求混凝土具有良好的抗渗性和耐蚀性。抗渗性 、抗冻性 、抗侵蚀性 为混凝土耐久性。
影响混凝土耐久性的破坏作用主要有6种:
冰冻-融解循环作用:是最常见的破坏作用,以致有时人们用抗冻性来代表混凝土的耐久性。冻融循环在混凝土中产生内应力,促使裂缝发展、结构疏松,直至表层剥落或整体崩溃。
环境水的作用:包括淡水的浸溶作用、含盐水和酸性水的侵蚀作用等。其中硫酸盐、氯盐、镁盐和酸类溶液在一定条件下可产生剧烈的腐蚀作用,导致混凝土的迅速破坏。环境水作用的破坏过程可概括成为两种变化:一是减少组分,即混凝土中的某些组分直接溶解或经过分解后溶解;二是增加组分,即溶液中的某些物质进入混凝土中产生化学、物理或物理化学变化,生成新的产物。上述组分的增减导致混凝土体积的不稳定。
风化作用:包括干湿、冷热的循环作用。在温度、湿度变幅大、变化快的地区以及兼有其他破坏因素(例如盐、碱、海水、冻融等)作用时,常能加速混凝土的崩溃。
中性化作用:在空气中的某些酸性气体,如Cl2、H2S和CO2在适当温、湿度条件下使混凝土中液相的碱度降低,引起某些组分的分解,并使体积发生变化。
钢筋锈蚀作用:在钢筋混凝土中,钢筋因电化学作用生锈,体积增加,胀坏混凝土保护层,结果又加速了钢筋的锈蚀,这种恶性循环使钢筋与混凝土同时受到严重的破坏,成为毁坏钢筋混凝土结构的一个最主要原因。
碱-集料反应:最常见的是水泥或水中的(碱分Na2O、K2O) 和某些活性集料(如蛋白石、燧石、安山岩、方石英)中的SiO2起反应,在界面区生成碱的硅酸盐凝胶,使体积膨胀,最后能使整个混凝土建筑物崩解。这种反应又名碱-硅酸反应。此外还有碱-硅酸盐反应与碱-碳酸盐反应。
此外,有人将抵抗磨损、气蚀、冲击以至高温等作用的能力也纳入耐久性的范围。
上述各种破坏作用还常因其具有循环交替和共存叠加而加剧。前者导致混凝土材料的疲劳;后者则使破坏过程加剧并复杂化而难于防治。
要提高混凝土的耐久性,必须从抵抗力和作用力两个方面入手。增加抵抗力就能抑制或延缓作用力的破坏。因此提高混凝土的强度和密实性常常有利于耐久性的改善,其中密实性尤为重要,因为孔缝常是破坏因素进入混凝土内部的途径,所以混凝土的抗渗性和抗冻性密切相关。另一方面通过改善环境以削弱作用力,也能提高混凝土的耐久性。此外,还可采用外加剂(例如引气剂之对于抗冻性等),谨慎选择水泥和集料,掺加聚合物,使用涂层材料等,来有效地改善混凝土的耐久性,延长混凝土工程的安全使用期。
耐久性是一项长期性能,而破坏过程又十分复杂。因此,要较准确地进行测试及评价,还存在着不少困难。只是采用快速模拟试验,对在一个或少数几个破坏因素作用下的一种或几种性能变化,进行对比并加以测试的方法还不够理想,评价标准也不统一,对于破坏机理及相似规律更缺少深入的研究,因此到目前为止,混凝土的耐久性还难于预测。除了试验室快速试验以外,进行长期暴露试验和工程实物的观测,从而积累长期数据,将有助于耐久性的正确评定。
组成材料与结构
普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、细骨料(砂)、外加剂和水拌合,经硬化而成的一种人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用,并抑制水泥的收缩;水泥和水形成水泥浆,包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用,使混凝土拌合物具有良好工作性能,硬化后将骨料胶结在一起,形成坚强的整体。
主要技术性质
混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性等。
和易性又称工作性,是指混凝土拌合物在一定的施工条件下,便于各种施工工序的操作,以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标,包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要方面。
强度是混凝土硬化后的主要力学性能,反映混凝土抵抗荷载的量化能力。混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度。其中以抗压强度最大,抗拉强度最小。
混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。水泥用量过多,在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。
混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用,长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。
发展前景
混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。按预定性能设计和制作混凝土,研制轻质,高强度,多功能的混凝土新品种。利用现代新技术、大力发展新工艺、新设备;广泛利用工业废渣作原材料等,都是今后需要不断解决的课题。混凝土人才相对比较缺乏,并且配合混凝土英才网等招聘服务商填满人才空缺。
现代混凝土的发展方向——商品混凝土
商品混凝土是以集中予拌、远距离运输的方式向施工工地提供现浇混凝土;是现代混凝土与现代化施工工艺的结合的高科技建材产品,包括:大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、防渗抗裂大体积混凝土、高强混凝土和高性能混凝土等。
商品混凝土是指以集中搅拌、远距离运输的方式向建筑工地供应一定要求的混凝土。它包括混合物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程。严格地讲商品混凝土是指混凝土的工艺和产品,而不是混凝土的品种,它应包括大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、高强混凝土、大体积混凝土、防渗抗裂混凝土或高性能混凝土等。因此、商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合,它的普及程度能代表一个国家或地区的混凝土施工水平和现代化程度。集中搅拌的商品混凝土主要用于现浇混凝土工程,混凝土从搅拌、运输到浇灌需1~2h,有时超过2h。因此商品混凝土 搅拌站合理的供应半径应在l0km之内。随着商品混凝土的普及和发展,现浇混凝土成为今后发展方向。在我国许多大城市,如北京、上海、天津、广州、深圳 等,商品混凝土搅拌站都在一百个以上,其规模和工艺水平不亚于发达国家。许多中小城市也在推广应用商品混凝土。
概述
流态混凝土用作商品混凝土时,对新拌混凝土的流动性和流动性损失的控制要更严格。因为运距较长,交通堵塞等因素,要求坍落度损失小,2h(有时超 过2h)内混凝土应保持流动性,浇灌时要求泵送。用后掺法虽然能解决坍落度损失和泵送等问题,但是增加了搅拌时间或次数,这样影响商品混凝土的产量,并且 使搅拌操作复杂。即使这样在泵送前掺超塑化剂,在搅拌运输车中快速搅拌3min,也不能充分发挥超塑化剂的分散作用,拌合物均匀性差。因此,至少在我国, 后掺法不易推广,还是采用同掺法好。这就要求研究新的超塑化剂,保证新拌混凝土的流动性保持在2h或2h以上,而不影响硬化混凝土的强度,特别是早期强 度。
我国商品混凝土中,约70%是标号C25~C40,C50~C60 在一些重要工程中应用,个别特殊情况采用C70~C80。为了减少水泥用量、改善新拌混凝土的工作性,以及提高硬化混凝土性能,特别是耐久性,应当掺用粉 煤灰。这样在掺10%~25%粉煤灰的情况下,可以减少单位水泥用量10%~20%。计算 表明,基准混凝土中掺20%粉煤灰(减少水泥用量10%情况 下)可节省能源10%。基准混凝土掺超塑化剂(减少水泥用量15%时)配制流态混凝土可节省能源15%。当粉煤灰和超塑化剂同时掺用时可节省能源 …