混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談?wù)撐膶懽髂０?編輯修改稿)
2025-07-13 15:55 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 久性的重要性、引出混凝土耐久性這個(gè)課題。 閱后刪除紅字。 ） 混凝土耐久性的概念 （簡(jiǎn)述何為混凝土的耐久性，簡(jiǎn)單介紹混凝土結(jié)構(gòu)耐久性所包含的內(nèi)容。 閱后刪除紅字。 ） 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談 3 2 混凝土 結(jié)構(gòu) 耐久性問題的分析 如 上一章 所述，混凝土耐久性是指混凝土在實(shí)際使用過程中抵抗各種破壞因素作用，長(zhǎng)期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。主要包括抗凍性、抗?jié)B透性、抗堿集料反應(yīng)，抗腐蝕等幾個(gè)方面。 本章將從凍融破壞、滲透破壞、堿骨料反應(yīng)、 混凝土的 碳化、鋼筋銹蝕、 化學(xué)侵蝕 六個(gè)方面對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生耐久性失效的原因及影響因素進(jìn)行論述。 混凝土凍融破壞 混凝土凍 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(fù)變化， 導(dǎo)致 混凝土內(nèi)部松弛產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，反復(fù)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。 混凝土發(fā)生凍融破壞后，破壞作用不斷積累，裂縫不斷擴(kuò)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(nèi)逐層剝落。 當(dāng)經(jīng)過反復(fù)多次的凍融循環(huán)以后，損傷逐步積累不斷擴(kuò)大 ， 發(fā)展 成互相連通的裂縫，使混凝土的強(qiáng)度逐步降低， 最終嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期使用 。 破壞 機(jī) 理 混凝土凍害機(jī)理的研究始于 20 世紀(jì) 30 年代，有靜水壓假說、滲透壓假說 等。但由于混凝土結(jié)構(gòu)凍害的復(fù)雜性，至今尚無公認(rèn)的、完全反映混凝土凍害機(jī)理的理論。直至現(xiàn)在，被廣大科研學(xué)者接受的最有價(jià)值的解釋是靜水壓假說和滲透壓假說的結(jié)合，這種結(jié)合奠定了混凝土抗凍性研究的理論基礎(chǔ)。 (1) 靜水壓假說 ： 硬化混凝土的孔隙有凝膠孔、毛細(xì)孔、空氣泡等。各種孔隙之間的孔徑差異很大。水轉(zhuǎn)變?yōu)楸鶗r(shí)體積膨脹 9％，在冰凍過程中，混凝土孔隙中的部分孔溶液冰凍膨脹，迫使未結(jié)冰的孔溶液從結(jié)冰區(qū)向外遷移?？兹芤涸诳蓾B透的水泥漿體結(jié)構(gòu)中移動(dòng)，必須 克服粘滯阻力，因而產(chǎn)生靜水壓，形成破壞應(yīng)力。 靜水壓假說能解釋成熟混凝土冰凍破壞的許多表現(xiàn)，它在引氣混凝土方面的應(yīng)用也較成功。但從水壓力本質(zhì)來理解它的作用應(yīng)是瞬時(shí)性的，隨著時(shí)間進(jìn)展危險(xiǎn)理應(yīng)逐漸消失才對(duì)。然而試驗(yàn)說明：混凝土冰凍破壞有時(shí)隨時(shí)間而日益劇烈、嚴(yán)重。在水泥漿冰凍時(shí)，水分的運(yùn)動(dòng)大多不像通常設(shè)想那樣，遠(yuǎn)離冰凍地點(diǎn)而去，而恰恰是趨向冰凍地點(diǎn)；再次冰凍時(shí)的膨脹一般情形是隨冷卻速率增加而下降。這些都是靜水壓假說難以解釋的。 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談 4 (2) 滲透壓假說 ： 滲透壓假說認(rèn)為，由于混凝土孔溶液中含有鈉、鉀、鈣等鹽類，大孔中的部 分溶液先結(jié)冰后，未凍溶液中鹽的濃度上升，與周圍較小孔隙中的溶液之間形成濃度差。這個(gè)濃度差的存在使小孔中溶液向已部分凍結(jié)的大孔遷移。即使是濃度為 0 的孔溶液，由于冰的飽和蒸汽壓低于同溫下水的飽和蒸汽壓，小孔中的溶液也要向已部分凍結(jié)的大孔溶液中遷移。可見滲透壓是孔溶液的鹽濃度差和冰水飽和蒸汽壓差共同形成的。 影響因素 對(duì)于 影響混凝土 凍融破壞 的主要因素 總結(jié)起來大致 有 以下四個(gè)方面 ： （ 1） 水灰比 ： 水灰比 越 大， 使凝土 孔隙率 越 大，導(dǎo)致 混凝土的 吸水率增大，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu) 凍融 破壞嚴(yán)重 ； （ 2） 孔結(jié)構(gòu)和 孔隙特 征 ： 連通毛細(xì)孔易吸水飽和， 使混凝土 凍害嚴(yán)重 ； 若為封閉孔，則不易吸水，凍害就小 ； （ 3） 飽水度 ： 若混凝土的孔隙非完全吸水飽和，冰凍過程產(chǎn)生的壓力促使水分向孔隙處遷移，從而降低冰凍膨脹應(yīng)力，對(duì)混凝土破壞作用就小 ； （ 4） 混凝土自身強(qiáng)度 ： 在相同的冰凍破壞應(yīng)力作用下，混凝土強(qiáng)度越 低 ，凍害程度就越 高 。 混凝土滲透破壞 混凝土結(jié)構(gòu)的滲透破壞 是指氣體、液體或者離子 等有害介質(zhì) 在混凝土中滲透、擴(kuò)散或遷移 ，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)受到破壞 。 混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生滲透破壞后，有害介質(zhì)首先破壞結(jié)構(gòu)表層混凝土，導(dǎo)致混凝土中發(fā)生鋼筋銹蝕、 堿骨料反應(yīng)等變化，而這些變化多數(shù)伴隨著體積的膨脹，膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力又使得混凝土進(jìn)一步開裂，從而進(jìn)一步加大混凝土的滲透性，使得有害介質(zhì)的入侵更加迅速，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)循環(huán)往復(fù)產(chǎn)生更大范圍的破壞。因此混凝土的滲透性給有害介質(zhì)提供了入侵的通道，而有害介質(zhì)與混凝土發(fā)生的破壞性反應(yīng)則增大了混凝土的滲透性，兩者相互促進(jìn)，最終嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。 破壞原因 混凝土具有多種粒徑的孔隙， 連通的孔隙會(huì)成 為氣體、液體或有害介質(zhì)進(jìn)入混凝土的通道，導(dǎo)致混凝土破壞。 混凝土的滲透機(jī)理是水與混凝土表面接觸時(shí) ， 壓力差和毛 細(xì)孔壓力不斷促使混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談 5 水分向混凝土內(nèi)部遷移。隨著水分遷移的深入 ， 水與毛細(xì)孔壁摩擦阻力增大 ， 滲水速度隨滲透深度的增加成比例下降。當(dāng)水達(dá)到混凝土相反的一側(cè)時(shí) ， 毛細(xì)孔壓力就會(huì)改變方向 ， 阻礙水分的滲出。若壓力差大于孔壁摩擦阻力和毛細(xì)阻力 ， 則水將從混凝土相反的一側(cè)滴出 ； 若壓力差小于摩擦阻力和毛細(xì)孔阻力 ， 則水的遷移為毛細(xì)孔遷移 ， 此時(shí)的遷移速度取決于混凝土背水面水分的蒸發(fā)速度。 影響因素 影響混凝土滲透性的因素主要有水灰比、骨料最大粒徑、混凝土養(yǎng)護(hù)方法、水泥品種、外加劑等因素。具體影響情況為： （ 1）混凝土的水灰比會(huì)影響混凝土孔隙的大小和數(shù)量，進(jìn)而直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。水灰比越小，混凝土越密實(shí)，其抗?jié)B性越
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