土材论文.docx

跨海通道的混凝土复杂环境下的混凝土结构的耐久性需要重视的科学问题。混凝土结构的耐久性与服役环境因素、混凝土材料、结构设计、施工方法与施工质量密切相关。当今,复杂环境下的混凝土结构破坏原因,按重要性递减顺序排列是:钢筋锈蚀、冻害、其他物理化学作用。我们作为未来的结构工程师,要培养关注结构物的耐久性、重视耐久性的习惯,掌握分析复杂环境下耐久性的影响因素的分析方法和应对措施。中国目前处于大规模建设基础设施时期。临海城市深水港的建设已为世人瞩目,对沿海城市经济持续高速发展将起到十分重要的拉动作用。作为深水港重要组成之一的跨海通道(大桥、隧道等),无论是从跨度、连接功能,还是交通纽带,其建设和服役环境(海洋环境)是建筑物(或构筑物)面临的新挑战。混凝土自产生以来,便被大众认为是有很好的耐久性的一种建筑材料,曾有“人造石”的美誉,并且其组成材料取材广泛,造价低廉,且综合性能极好,这也是为什么混凝土能够在全世界广泛使用的最重要的建筑材料的原因。随着经济的发展,海洋环境下的混凝土建筑物越来越多,但是由于环境介质中的有害离子经过混凝土保护层到达钢筋周围,破坏钢筋的钝化膜,引起钢筋锈蚀,削减其有效截面,降低其粘结强度等受力性能,使混凝土保护层顺筋胀裂,引起海工混凝土结构物的耐久性危害,混凝土结构更易腐蚀破坏,而且混凝土建筑物一旦破坏,维修起来将非常麻烦甚至无法维修,这已逐步引起有关方面的重视。影响混凝土耐久性因素分析引起海洋环境下混凝土结构腐蚀有以下几种因素:首先是混凝土结构本身及内部的缺陷,其次的海水中各种离子及微生物的腐蚀,再次是浸析及结晶作用。内部缺陷混凝土材料成分与气体、水化学反应中溶解物有害物质在混凝土空隙和裂缝中的迁移,迁移过程导致混凝土产生物理和化学方面的劣化和钢筋锈蚀的劣化,其结果将使结构承载力下降、刚度降低和开裂,以及外观的损伤影响着结构的使用效果。影响这些有害物质在空隙中的迁移速度、范围和结果的是混凝土的孔结构和裂缝状态,因此改善混凝土的孔结构,减少混凝土内部的裂缝是提高混凝土耐久性的有效措施。离子的侵蚀海洋中存在大量的氯化物,氯离子是钢筋[2,3]最强烈的活化剂之一,即使在碱度较高,,Cl-也能破坏钝化膜,当Cl-/OH-,钢筋开始锈蚀,因为Cl-的半径小,活性大,容易吸附在氧化膜有缺陷的地方。当Cl-渗透到钢筋表面,Cl-达到一定浓度时会是局部保护模破坏,成为活化态。氯离子侵蚀的主要化学反应:Fe2++2Cl-+2H2O→Fe(OH)2+2HCl4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3镁盐(MgSO4和MgCl2)在海水中含量较大,深入混凝土中将和Ca(OH)2发生以下反应:Ca(OH)2+MgSO4+2H2O→CaSO4·2H2O+Mg(OH)2↓Ca(OH)2+MgCl2→CaCl2+Mg(OH)2↓虽然生产的固相物质积聚在空隙内,在一定程度上可以阻止介质的侵入,但是大量的Ca(OH)2与镁盐反应后,碱度降低会使水泥中的水化硅酸钙和水化氯酸钙与酸性的镁盐反应,同时生成的Mg(OH)2还能与铝胶、硅胶缓慢反应,造成混凝土粘结力减弱,导致混凝土强度降低。海水中还存在一定的S042-,当SO42-进入混凝土内部后与混凝土的某些成分反应,生成物吸水肿胀产生膨胀应力,当应力达到一定程度时混凝土就产生裂