混凝土的長期性能與耐久性能


混凝土除應具有設計要求的強度,以保證能安全承受荷載外,還應具有在建築物所處的自然環境及使用條件下經久耐用的性能,以保證結構物在設計預期年限正常使用,減少維護修繕工作量,提高經濟效益和社會效益。

影響混凝土長久正常使用的原因,可能是混凝土所處環境的外在因素,也可能是混凝土的內在因素。外在因素諸如風化作用、溫度和溼度的影響、磨損、電解作用,以及天然或工業廢水和廢氣的侵蝕作用等。這些介質對混凝土結構(建築物)造成危害的程度除與介質性質有關外,主要還與混凝土的質量有關。混凝土的內在因素主要是混凝土的密實度、孔隙的構造及數量、拌合物中氯化物總含量,以及在一定條件下可能引起鹼-骨料反應的混凝土中的鹼含量。

混凝土建築物的蝕毀,往往是諸多因素綜合作用所導致,但是,從廣泛意義上說混凝土的密實程度、孔隙的構造及數量,在很大程度上決定了混凝土遭受外界因素侵蝕的難易程度,混凝土的滲透性可說是最直接的影響因素。因此把混凝土的抗滲性作為評價混凝土質量的指標之一,與之相關的質量要求還有抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化性能以及混凝土的氯化物含量和鹼含量等。

混凝土的抗滲性是指混凝土抵抗液體在壓力作用下滲透的性能。

混凝土的抗凍性是指混凝土在飽水狀態下能經受多次凍融循環而不破壞,同時強度也不嚴重(大幅度)降低的性能。

混凝土的抗侵蝕性是指當混凝土處在含有侵蝕性介質(軟水、含酸、鹽水等)的環境中時,具有一定的抗侵蝕能力。

混凝土的碳化是指大氣中的二氧化碳在有水存在的條件下與水泥水化產物氫氧化鈣反應生成碳酸鈣和水的作用。碳酸鈣屬於中性,所以碳化又稱中性化,碳化實際也是對混凝土侵蝕的一種類型。

混凝土中水泥水化後產生大量Ca(OH)2,pH值常達12以上,鋼筋混凝土結構中的鋼筋處於水泥石的鹼性環境中,在鋼筋表面形成一層鈍化薄膜,保護鋼筋不致鏽蝕。但一些鹵素離子,特別是氯離子將促進鏽蝕反應,破壞起保護作用的鈍化薄膜,使鏽蝕迅速發展。

硫酸鹽侵蝕是指自然界存在的硫酸鹽與混凝土結構接觸或進入混凝土基體與水泥水化產物發生化學反應或鹽結晶的物理作用,導致混凝土膨脹、開裂、剝落等損壞,進而使混凝土結構失去完整性和穩定性。

混凝土的組成材料水泥、摻合料及外加劑等含有鹼,當混凝土中的鹼含量較高時,在有水存在的條件下,混凝土中的鹼與骨料中的某些礦物成分發生化學反應,產生不均勻膨脹,導致混凝土出現裂縫及強度、彈性模量下降,降低混凝土的耐久性,甚至導致混凝土工程毀壞,這一反應稱為鹼-骨料反應。為防止鹼-骨料反應的危害,首先在配製混凝土時,控制水泥的鹼含量,控制混凝土的總含鹼量,選用非活性骨料,摻用可緩解、抑制鹼-骨料反應的摻合料等。

混凝土材料具有徐變和收縮的特性。收縮是混凝土自發產生的,而徐變是在應力作用下產生的。收縮引起的應力可使混凝土結構產生變形、裂縫;收縮可在混凝土內部產生微裂縫,降低混凝土耐久性能;對預應力結構,混凝土收縮會產生預應力損失。

徐變是在持續荷載作用下隨時間增加的變形。徐變對混凝土既有有利方面又有不利方面。在某些情況下,徐變有利於結構或構件的內力重分佈,減少應力集中現象及減少溫度應力等,從而有利於阻止結構裂縫形成。但徐變會使構件變形增大;在預應力混凝土構件中,徐變會導致預應力損失;徐變使受彎和偏心受壓構件的受壓區變形加大,從而使受彎構件撓度增加,使偏壓構件的附加偏心距增大而導致構件承載力降低。


分享到:


相關文章: