文档介绍：山东恒建工程监理咨询有限公司第 14期冬训班教材-1- 混凝土结构耐久性研究讲课人:牛全林 2009 年1月山东恒建工程监理咨询有限公司第 14期冬训班教材-2- 混凝土结构耐久性研究一强度与耐久性普通混凝土是一种非均质的多孔材料,强度受到孔隙率和孔结构制约。因此,需要降低孔隙率来提高强度。通常通过降低水灰比可得到低孔隙率的浆体基相,从而提高强度。但在工程中仅有此方法,不足以使混凝土抗压强度超过 70Mpa , 高强度混凝土是通过降低水灰比和掺入高效减水剂而获得的。高强度高性能混凝土,是通过降低水灰比,使用高效减水剂和矿物质超细粉,而获得高性能和高强度。目前国际上强度为 150Mpa 的高性能混凝土已在工程中大量应用。如日本大成建设(株)已将 150N/mm 2级的高强混凝土应用于高层建筑的钢筋混凝土柱中。混凝土的耐久性取决于微观结构,尤其是浆体的孔隙率。由于强度高的混凝土孔隙率比普通混凝土低,因此,浆体中的水或侵蚀介质输送过程的有关物理和化学侵蚀作用便被削弱。所以从本质上讲强度高的混凝土比普通混凝土更耐久。混凝土可视为三相复合材料,即水泥浆体、骨料和浆体与骨料之间的界面区三个相。界面区常常被称为过渡区,其结构与硬化水泥浆体和骨料差别很大。混凝土的抗拉、抗压强度、破坏方式及渗透性明显的受到界面区特性的影响。掺入火山灰质材料, 可以改善界面区,进而在生产实践中生产高性能混凝土,从而也提高了混凝土耐久性。如图 1-1 所示。普通强度混凝土不掺硅粉 W/C> 高性能混凝土掺硅粉 W/C< 图 1-1 普通混凝土和高性能混凝土在水化前后的微结构示意图山东恒建工程监理咨询有限公司第 14期冬训班教材-3- 在讨论海洋环境下混凝土的耐久性时,重视的是混凝土的力学和化学性能,力学性能中最基本的/也是最重要的指标是抗压强度。日本的港湾空港技术研究所,在神奈川县和横须贺县进行了海洋环境下的混凝土长期暴露试验,经过 30年的持续试验得出了图 1-2 的试验结果。试验混凝土的水灰比 52-55% ,试件尺寸Ф15×30cm 圆柱体,混凝土用海水拌合, 采用 7种不同水泥拌制混凝土。在海水作用下,混凝土抗压强度 5年左右达到最大值。然后逐步降低,到10年左右甚至低于原来 28d 强度。而且还继续下降。说明混凝土强度随着龄期增长到一定程度后,会迅速下降。图 1-2 在海洋环境下混凝土强度日本小樽港通过砂浆试块长期暴露试验( 100 年)。砂浆试件如图 1-3 所示,为 8 字型抗拉试件,共制作了 6 万个,分别存放于海水中、空气中和淡水中。砂浆试件的抗拉强度试验的经时变化如图 1-4。由图可见,含与不含火山灰在空气中或海水中存放的试件,经过 40~50年,抗拉强度达最大值,然后缓慢下降。何时抗拉强度降至初始强度值还不能明确判断,但继续进行长期试验,会得到明确结果的。图 1-3 水泥砂浆抗拉试块 048 12 16 20 10 20 30 40 50 60 抗压强度( N/mm 2 ) 硅酸盐水泥 硅酸盐水泥 早强硅酸盐水泥 中热硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥B种 矿渣硅酸盐水泥B种 铝酸盐水泥龄期( 年) 山东恒建工程监理咨询有限公司第 14期冬训班教材-4- 图1-4 砂浆试件抗拉强度的经时变化图 1-5 在海洋环境下混凝土强度发展概念图以上试验说明,暴露试验开始后至某一时期,强度(抗压强度、抗拉强度)逐渐上升,达到某一值后就开始下降。这个变化点受环境条件和混凝土性能的影响。为此, 提出了图 1-5的概念图。当然,混凝土的耐久性好坏不能以此简单的表示,但对于耐久性优良的混凝土,强度上升值大,而且会长期发展,强度下降的速率小。因此,在混凝土结构设计时,不仅考虑到满足 28d 强度要求,还要从混凝土的耐久性和使用年限出发,提高混凝土强度等级,保证结构使用过程中不至于强度降低而失效。我国公路桥梁结构设计的安全设计水准与国外相比,偏于不安全。桥梁设计的承载能力仅为美国的 68%和英国的 60%。因此,更需要提高安全系数。对混凝土强度选择上要有足够的强度等级和强度储备。参考文献: 1. 王复生: 青海察尔汗盐湖条件下混凝土和钢筋混凝土侵蚀破坏的研究探讨, 青海建材所, 199 2 年5 月。 2. 冯乃谦,邢锋:高性能混凝土技术,原子能出版社, 2000 年6 月。 3. H. 索默编,冯乃谦等译:高性能混凝土的耐久性,科学出版社, 1998. 4. 陈肇元:土建结构工程的安全性与耐久性――现状、问题与对策(送审稿) 2003 年9月二混凝土冻害破坏与对策的研究混凝土的冻害破坏是影响混凝土耐久性重要因素之一。在很长一段时间内,国内外在评价混凝土的耐久性时,常以抗冻性作为主要指标混凝土强度山东恒建工程监理咨询有限公司第 14期冬训班教材-5- 或综合指标