混凝土耐久性技术的研究建筑学C081吕譞088586目录：一、概述二、外加剂改善耐久性技术研究动态2.1引气剂2.2减水剂三、活性的矿物掺合料改善混凝土耐久性技术研究3.1硅粉的掺入3.2矿渣的掺入3.3粉煤灰的掺入四、高强混凝土抗技术现状五、如何提高混凝土耐久性5.1预防钢筋的锈蚀。
5.2避免或减轻碱集料反应。
5.3加强施工管理。
5.4防止混凝土的冻融破坏。
5.5拌合及养护用水。
5.6针对不同的腐蚀环境应设计不同的保护层厚度。
一、概述混凝土的耐久性是混凝土抵抗气候变化、化学侵蚀、磨损或任何其它破坏过程的能力，当在暴露的环境中，能耐久的混凝土应保持其形态、质量和使用功能。
混凝土的耐久性研究内容包括:钢筋锈蚀、化学腐蚀、冻融破坏、碱集料破坏。
混凝土的抗冻性作为混凝土耐久性的一个重要内容，在北方寒冷地区工程中是急待解决的重要问题之一。
二、外加剂改善抗冻耐久性技术研究动态2.1 引气剂长期的试验实践研究表明：提高混凝土抗冻耐久性的一个十分重要而有效的措施是在混凝土拌合物中掺入一定量的引气剂。
引气剂是具有增水作用的表面活性物质，它可以明显的降低混凝土拌合水的表面张力和表面能，使混凝土内部产生大量的微小稳定的封闭气泡。
这些气泡切断了部分毛细管通路能使混凝土结冰时产生的膨胀压力得到缓解，不使混凝土遭到破坏，起到缓冲减压的作用。
这些气泡可以阻断混凝土内部毛细管与外界的通路，使外界水份不易浸入，减少了混凝土的渗透性。
同时大量的气泡还能起到润滑作用，改善混凝土和易性。
因此，掺用引气剂，使混凝土内部具有足够的含气量，改善了混凝土内部的孔结构，大大提高混凝土的抗冻耐久性。
大量试验实践均表明引气后混凝土的抗冻性可成倍提高，使混凝土达到足够的含气量要求，可改善混凝土的孔结构性质，并明显改善混凝土的抗冻耐久性。
研究表明：混凝土的含气量、临界气泡间距、水灰比、骨料、临界饱水度和降温速度等因素综合决定了混凝土的抗冻耐久性能。
引气剂质量及引气的方法对混凝土抗冻引气能显著提高混凝土的抗冻融性，然而，长期处于冻融循环的混凝土的抗冻能力则取决于天气的恶劣程度及冻融周期的频率。
因此，耐冻混凝土必须正确进行配合比设计，掺优质引气剂，减小水灰比，合理选用原材料，还要严格按施工规范技术要求施工，加强养护。
混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性的根本所在。
只要引气量合适，普通混凝土均能获得较高的抗冻耐久性。
引气混凝土中气泡平均尺寸及其间距随水灰比的增大而加大，同时水泥浆中可冻水的百分率也相应加大，从而导致混凝土抗冻耐久性的显著下降，因此，不能忽视对水灰比的限制。
合理的气泡结构是混凝土抗冻耐久性得以真正改善的关键，然而，气泡体系形成、稳定与气泡结构的建立密不可分，因此高度重视气泡体系稳定性的问题就显得更加重要。
影响混凝土中气泡体系形成与稳定性的因素有混凝土各组成材料、混凝土配合比、拌合物特性以及外界条件，如环境温度、搅拌、运输和浇灌技术等。
针对不同环境条件、不同工程要求的混凝土，必须进行适应性试验，才能使得硬化混凝土具有设计所要求的含气量和合理的气泡结构，增进了混凝土工程界对引气剂应用技术的认识。
研究表明：混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性及其它性质的根本所在。
掺引气剂可以改善混凝土孔结构性质，因此，测试硬化混凝土孔结构性质是研究混凝土抗冻耐久性能的有效途径和方法之一。
引气剂的掺入虽然是提高混凝土抗冻耐久性最有效的手段，但引气剂的掺入同时会引起混凝土其它性能降低，如强度、耐磨蚀能力等。
2.2 减水剂目前，减水剂的应用也成为混凝土不可缺少的组份，使用减水剂可以大幅度降低混凝土的水灰比(水胶比) ，提高混凝土的强度和致密性，使混凝土抵抗冻融破坏的能力提高，从而提高混凝土的抗冻耐久性。
三、活性的矿物掺合料改善混凝土抗冻耐久性技术研究动态3.1 硅粉的掺入在相同含气量的情况下，掺入硅粉混凝土比不掺硅粉的基准混凝土，气孔结构有很大的改善。
硅粉对抗冻耐久性有显著的效果，但硅粉的产量有限而且成本较高。
3.2 矿渣的掺入磨细矿渣与混凝土内水泥水化生成的Ca(OH)2 结合具有潜在的活性，随着矿渣掺量的增加，其混凝土的抗冻融性能愈差，但掺合比例合适时，抗冻性能与普通混凝土相比有较大改善。
3.3 粉煤灰的掺入粉煤灰作为一种工业废料，其活性性能被进一步研究和推广，不仅仅是为了节约水泥，更主要是为了改善和提高混凝土的性能。
应用大掺量粉煤灰(或磨细矿渣)，是今后混凝土技术进展最有效、也是最经济的途径。
粉煤灰混凝土的抗冻能力随粉煤灰掺量的增加而降低，和相同强度等级的普通混凝土相比较，28d龄期的粉煤混凝土试件抗冻耐久性试验结果偏低，随着粉煤灰混凝土技术的深入研究和发展，引气粉煤灰混凝土的抗冻耐久性研究已越来越多地引起人们的关注。
通过研究高掺量粉煤灰混凝土水化作用得出:粉煤灰的掺量和水灰比影响了高掺量粉煤灰混凝土的孔结构，并且随着掺量和水灰比的增加而孔隙率增加，但随时间的延长，孔隙率会下降。
这是因为粉煤灰的掺入改善了混凝土的孔尺寸，但最大掺量不得超过70%。
对粉煤灰高性能混凝土抗冻耐久性的研究表明:水胶比在0.25~0.27 范围内，随着粉煤灰内掺量的提高，不掺引气剂，混凝土抗冻耐久性随粉煤灰增加而增加。
当掺引气剂后，混凝土抗冻耐久性有先升后降的趋势，既存在最佳的粉煤灰掺量为30%。
相对于许多混凝土而言，粉煤灰高性能混凝土提高了混凝土的抗渗、抗冻、抗碳化能力。
实验证明:当超细粉煤灰与硅灰相掺时，提高抗冻耐久性的效果尤为显著，其冻融循环300 次以后，动弹性模量与重量基本无变化，而钢纤维的进一步复合有利于混凝土抗冻耐久性的改善。
由此可见，双掺或多掺矿物的复合效应对混凝土抗冻耐久性的提高是值得研究的课题。
四、高强混凝土抗冻融技术现状目前，高强度混凝土已在工程中得到广泛应用。
研究表明：当水胶比为0.3，并且掺入一定量硅灰时，混凝土需要适当的引气来增强抗冻融能力，只有当水灰比低于0.25 时，混凝土不需要引气。
从宏观和微观结构两个方面研究高强度混凝土的抗冻性及其冻融的破坏规律，并配制出C60 高强混凝土。
在C60 高强混凝土的基础上，掺用优质引气剂配制成C60 引气混凝土，该混凝土具有超高抗冻性，300 次快速冻融循环后，相对冻弹性模量仅为92.6%，为开发研制高强度高耐久性能的混凝土提供基础。
然而，21 世纪的混凝土是高性能混凝土，是混凝土技术的主要发展趋势。
高性能混凝土是一种新型高技术制作的混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代技术制作的混凝土，以耐久性作为设计的主要指标，高性能混凝土具有很丰富的内容，但核心是保证耐久性，不能片面追求单一性。
综上所述，掺入活性的矿物掺和料是解决混凝土抗冻耐久性问题的有效措施之一，也是21 世纪混凝土技术的主要发展趋势。
五、提高混凝土耐久性的措施5.1预防钢筋的锈蚀。
常用的方法有环氧涂层钢筋，采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层，这种钢筋保护层能长期保护钢筋使其免遭腐蚀。
此外，在混凝土表面涂层也是简便有效的方法，但涂料应是耐碱、耐老化和与钢筋表面有良好附着性的材料。
还可掺加高效减水剂，在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙率，特别是毛细孔隙率大幅度降低。
还可研究新技术，开发新产品，如耐锈钢筋、阻锈钢筋等。
5.2避免或减轻碱集料反应。
混凝土碱集料反应危害很大，一旦发生很难修复。
当混凝土使用有碱活性反应的骨料时，必须从配合比出发，严格控制混凝土中的总碱含量以保证混凝土的耐久性。
此外，外加剂特别是早强剂带来高含量的碱，为预防碱集料反应，在设计上应对外掺剂的使用提出要求。
5.3加强施工管理。
严格控制施工配合比，搅拌必须均匀，振捣必须到位，要严格遵守养护制度，可以用表面养护剂来改善养护条件，提高保水性，加速表面硬化。
混凝土构件的侵蚀病害都是从表面开始的，在混凝土终凝前做好原浆抹面压光，增强表面密实度，也可采用表面浸渍和表面涂覆的手段来降低混凝土表面渗透性。
5.4防止混凝土的冻融破坏。
混凝土的组成、配合比、养护条件和密实度决定了其在饱水状态下抵抗冻融破坏的能力，目前只有加气混凝土才能有效提高混凝土的抗冻性。
引气是提高混凝土抗冻性的主要参数。
一般引气量4%-8%，同时，应避免采用吸水率较高的集料，加强排水以免混凝土结构被水饱和。
在混凝土中掺加优质引气型高效减水剂，既能获得大量均匀分布的微小气泡，显著提高抗冻性，又能大幅度减小W ／C，从而保证混凝土强度不降低，甚至有所提高。
5.5拌合及养护用水。
混凝土拌合及养护用水，应考虑其对混凝土强度的影响。
水灰比的大小很大程度影响混凝土强度值的大小。
拌合水应检查其杂质情况，防止影响砂浆及混凝土生成时杂质影响其耐久性。
海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，除了对水泥石有腐蚀作用外，对钢筋的腐蚀也有影响，因此在腐蚀环境中的混凝土不宜采用海水拌制和养护。
5.6针对不同的腐蚀环境应设计不同的保护层厚度。
如一类环境（室内正常环境），设计使用年限为100年的结构混凝土应符合下列规定：混凝土保护层厚度应按规范的规定增加40%；当采取有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少。
混凝土结构及构件宜整体浇筑，不宜留施工缝。
当必须有施工缝时，其位置及构造不得有损于结构的耐久性。
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