文档介绍：耐久性混凝土的配制
第一节混凝土结构的耐久性
混凝土结构耐久性的概念
混凝土技术发展的一个终极目标是最大限度地延长其使用寿命,也即耐用性(Serviceability)问题。这就对混凝土的长期性能特别是耐久性提出了更高的要求。另外一个很重要的问题是混凝土技术的可持续发展,其目标就是要使混凝土技术的发展与资源、环境等实现良性循环,尽量减少造成修补或拆除的浪费和建筑垃圾,大量利用优质的工业废弃物和矿石,尽量减少自然资源和能源的消耗,减少对环境的污染。随着科学技术的发展,混凝土已成为用量最大,用途最广泛的一种建筑材料。在科学技术高度发达的今天,人们对混凝土结构从施工到性能方面提出的要求越来越苛刻,力求施工速度快、强度高,水泥生产工艺的改进和混凝土施工技术的进步为此提供了可能。结果是所用水泥标号高、活性大、用量多、水化速度快,混凝土早强、高强,弹性模量大,变形能力差;为了便于运输、浇捣,坍落度由过去的0~20mm增加到180mm,甚至更大。但是,从另一方面看,水泥生产工艺和混凝土施工技术发展带来的混凝土性能的变化又直接影响着混凝土的耐久性。因此,从提高混凝土耐久性的角度出发,必须重新认识混凝土这一人造材料。
混凝土的耐久性可定义为“在使用过程中经受气候变化、化学侵蚀、磨蚀等各种破坏因素的作用而能保持其使用功能的能力”。一般混凝土建筑物的使用寿命要求在50年以上,很多国家对桥梁、水电站大坝、海底隧道、海上采油平台、核反应堆等重要结构的混凝土耐久性要求在100年以上。气候条件适中的陆上建筑物,应要求混凝土在200年内安全使用。我国GB 50010—2002《混凝土结构设计规范》规定,混凝土的耐久性设计应按照环境类别和设计使用年限进行,分为50年和100年2个耐久性预期目标,对于重大、重要工程应按照100年寿命来设计混凝土。近几年来,我国已有不少工程的混凝土设计寿命达到100年,这些工程大都结合环境条件和特点,采取专门有效的措施,以充分保证混凝土工程的耐久性设计要求。比较著名的百年工程有三峡大坝、东海大桥、南京地铁1号线、崇明越江通道北港桥梁、重庆朝天门大桥空心桥墩、杭州湾大桥等。质量优良的混凝土工程,使用年限可以达到50至100年,而质量较差的工程则在使用10至20年后就必须进行维修或加固。进行加固维修所投入的费用,有时甚至会超过原建设投资,给国家造成巨额经济损失。建筑工程界一般认为,混凝土的耐久性问题,虽然有各种不同的表现形式,但主要有五个方面的问题,即混凝土的抗渗透和冻融、碱骨料反应、钢筋锈蚀、化学侵蚀,以及混凝土结构的裂缝控制问题。只要任何一方面出了问题,都会引起混凝土内部病害,大大降低混凝土的耐久性,缩短建筑物的使用寿命。目前在工程界已普遍意识到这一状况,有的国内外专家提出了高性能混凝土或绿色混凝土的概念,认为其是今后混凝土技术的主要发展方向,而高性能混凝土或绿色混凝土的主要含义则是:混凝土具有高耐久性、高工作性和高强度三大特征,并且把高耐久性放在首位。为此,实现混凝土的高耐久性是当前混凝土建筑业必须认真面对的问题。
混凝土结构耐久性的相关术语和定义
(1)术语
工程施工质量
反映工程施工过程或实体满足相关标准规定或合同约定的要求,包括其在安全、使用功能及其在耐久性能、环境保护等方面所有明显和隐含能力的特性总和。
混凝土结构耐久性在预定作用和预期的维护与使用条件下,结构及其部件能在预定的期限内维持其所需的最低性能要求的能力。
设计使用年限设计人员以作为结构耐久性设计依据并具有足够安全度或保证率的目标使用年限。设计使用年限应由业主或用户与设计人员共同确定,并满足有关法规的要求。
胶凝材料用于配制混凝土的水泥与粉煤灰、磨细矿渣粉和硅灰等活性矿物掺和料的总称。矿物掺和料掺量以其占胶凝材料总量的百分比计。
水胶比混凝土配制时的用水量与胶凝材料总量之比。
碱活性骨料在一定条件下会与混凝土中的碱发生化学反应,导致混凝土结构产生膨胀、开裂、甚至破坏的骨料。
碱含量混凝土碱含量是指混凝土中等当量氧化钠的含量,以kg/m3计;混凝土原材料的碱含量是指原材料中等当量氧化钠的含量,以质量百分率计。。
混凝土的电通量在60V直流恒电压作用下6h内通过混凝土的电量。
钢筋的混凝土保护层最小厚度为防止钢筋锈蚀从混凝土表面到最外层钢筋最外缘所必需的混凝土最小距离。
腐蚀材料与周围的环境因素发生物理、化学或电化学反应而受到的渐进损伤与破坏。对钢材则称为锈蚀。
附加防腐蚀措施在采取改善混凝土密实性和增加钢筋的混凝土保护层厚度等常规措施仍不足以保证结构的耐久性时所需要进一步采取的其他措施。
养护为维持结构或其他构件在使用年限内所需功能而采取的各种经常性和周期性的技术和维护