水工混凝土.doc

水工混凝土结构耐久性研究【摘 要】本文首先分析了混凝土耐久性的影响因素,并通过比较水工混凝土与普通混凝土的差异,着重分析了由这些差异引起的碱-集料反应在水工混凝土中的不同行为,进而探讨了碱-骨料反应与水工混凝土之间的关系,最后通过一个工程实例直观地反映出了碱-骨料反应对水工混凝土耐久性的影响。【关键词】水工混凝土;影响因素;耐久性;碱-骨料反应[Abstract]Firstly,inthispaperweanalyzetheinfluencefactorsofthedurabilityofconcrete,andemphaticallyanalyzetheaggregatereaction, oncretebyanengineeringexampleintuitively.[Keywords]oncrete;influencefactors;durability;aggregatereaction混凝土结构的耐久性是指其长期使用过程中抵御内部病害、外部侵蚀或破坏的能力和安全使用性能,它直接与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性,而且更多地体现在适用性上[1]。它涉及到混凝土安全使用时间、本身质量和所处介质(气体、液体、固体和气候)侵蚀三个方面。耐久性是一个相对指数,不象数学公式那样严密,更不能要求所有混凝土工程必须安全使用百年以上,但仅十几年就破坏的混凝土工程不能说是有耐久性的。目前,对结构的耐久性问题还认识不足,往往是凭经验增加一些构造措施来加以弥补,缺乏在耐久性方面系统的理论研究和完善措施。一般认为,混凝土耐久性可达50年以上的时间。英国规定钢筋混凝土的耐久性是120年,一般建筑物是50年。港工、水工、大坝、涵闸、隧洞、渠道等水工建筑经常与水相接触,而且是大体积的,因此它对混凝土的耐久性要求很高。分析我国混凝土结构工程的安全性与耐久性现状,探讨亟待解决的重大问题与应对途径,以希望混凝土结构工程结构的安全性与耐久性能够更好地适应我国现代化建设的需求,适应我国市场经济的需求。水利工程是基础产业工程,水工混凝土的耐久性直接关系到工程的使用寿命、加固费用、效益发挥和运行安全,但是水工混凝土却经常受到裂缝、冻胀、冲磨、空蚀、碱骨料反应、碳化、溶蚀和侵蚀等病害的威胁,由于工程耐久性不足,增加了建筑物使用过程中的修理与加固费用,影响或限制了结构的正常使用功能并缩短结构的使用年限,影响效益和安全,不仅造成经济损失,而且严重浪费资源,引发社会问题[2]。因此有必要对水工混凝土的常见病害进行分析和研究,并反馈到设计、施工和运行管理等方面来进行预防和控制,在工程建设管理的整个过程中,全方位、多渠道地提高水工混凝土的质量和耐久性,延长工程使用寿命,确保国家可持续发展战略在水利建设开发过程中的有效施行。1影响混凝土耐久性的主要因素基于已有的研究成果,影响混凝土耐久性的因素主要有[3]:混凝土的碳化;反复交替的冻融作用;硫酸盐、氯盐、酸、碱等侵蚀性化学物质的存在;机械磨耗、水流冲刷及气蚀等造成的磨损;钢筋的锈蚀;碱-集料的反应及延迟性钙矾石的形成等因素。结合水工混凝土的特点,以下就影响水工混凝土耐久性的主要因素做了简要分析,其中有:混凝土的碳化、混凝土的碱骨料反应、混凝土的抗渗性能以及混凝土的抗冻融性能。,空气和水中的CO2气渗透到混凝土内,与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应后生成碳酸盐和水,使混凝土碱度降低的过程,又称作中性化,其化学反应为:Ca(OH)2+CO2=Ca(OH)3+H2O。由于碳化后混凝土的碱度降低,使混凝土空隙中存在饱和氢氧化钙碱性介质在钢筋表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4(称为钝化膜)对钢筋保护作用逐渐降低,当碳化超过混凝土的保护层时,在水与空气存在的条件下,就会使混凝土失去对钢筋的保护作用,造成钢筋锈蚀破坏;另外混凝土碳化还会加剧混凝土收缩,使混凝土产生裂缝,从而造成混凝土结构的破坏。:一是混凝土处于饱水状态,二是外界气温正负变化,使混凝土孔隙中的水反复发生冻融循环。吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中,遭受的破坏应力主要由两部分组成。一是当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化,由水转变成冰,体积膨胀9%,因受毛细孔壁约束形成膨胀压力,从而在孔周围的微观结构中产生拉应力;二是当毛细孔水结成冰时,由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中的迁移和重分布引起的渗管压,由于表面张力的作用,混凝土毛细孔隙中水的冰点随着孔径的减小而降低。凝胶孔水形成冰核的温度在-78℃以下,因而由冰与过冷水的饱