劉 博
(佛山市公路橋梁工程監(jiān)測站有限公司, 廣東 佛山 528041)
混凝土是一種復雜的復合材料,主要成分是水泥化合物及骨料。對混凝土早期的研究主要是在材料的宏觀方面,并把混凝土進行理想化,將多項的非均質(zhì)的材料當做均勻連續(xù)體進行研究。因此主要是對材料的表面性質(zhì)進行的研究,而實際上,對材料性能起決定作用的是材料的微觀結(jié)構(gòu)。比如,材料的剛度和強度等等性能直接決定材料的耐久性,因此,在進行設計時,一定要充分考慮混凝土材料的微觀結(jié)構(gòu)及性能。由于混凝土耐久性不足所產(chǎn)生的問題是混凝土在使用過程中最應該注意的問題,所以要分別從宏觀角度和微觀角度對混凝土的結(jié)構(gòu)進行研究分析,并通過改善結(jié)構(gòu)提高混凝土材料的耐久性。
混凝土材料是建筑工程中的基本材料,優(yōu)異的性能能提高建筑工程的質(zhì)量。良好的耐久性不僅能提高材料的抗腐蝕性,穩(wěn)定建筑的體積;而且能提高建筑的整體質(zhì)量,提高建筑企業(yè)的社會地位。通過分析研究,影響混凝土材料耐久性的因素主要有以下幾點:
由于混凝土中含有堿性物質(zhì),加上環(huán)境中含有的堿會在混凝土固化后發(fā)生緩慢作用從而引起混凝土的堿集料反應,導致混凝土中的成分因吸收水分,體積發(fā)生膨脹,導致混凝土材料發(fā)生從內(nèi)而外的開裂,影響建筑工程的質(zhì)量。
混凝土在施工的過程中對工作性有要求,需要的水量大,水灰之間的比例較高,因此也就導致混凝土的孔隙率較高,尤其是毛細孔,更是占相當大部分的比例。由于毛細孔是水分、氣體及各種侵蝕介質(zhì)交換的通道,各種有害物質(zhì)的侵入會導致混凝土耐久性的不足。同時,由于混凝土中的水化物不穩(wěn)定易分解也會影響材料的耐久性。除此之外,在材料中還有很多的石灰,處于游離態(tài),導致混凝土材料的強度降低,易被腐蝕介質(zhì)侵蝕,影響穩(wěn)定性。
由于混凝土材料是暴露在空氣中和有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中,因此,不可避免的與環(huán)境中的一些成分發(fā)生化學反應,導致材料變質(zhì)。目前,混凝土材料受到的化學侵蝕主要有以下幾種:(1)淡水腐蝕。這主要是針對暴露在淡水部分的混凝土,由于淡水的沖擊,對混凝土的剛性造成影響,并且會溶解混凝土中的部分材料,增大混凝土材料的孔隙率,減少材料的穩(wěn)定性;(2)一般酸性水腐蝕。當混凝土所處的環(huán)境含有一些酸類時,混凝土不僅會受到化學溶解的作用,而且還會受到溶析的作用,加快材料的服飾速率;(3)碳酸腐蝕??諝庵械亩趸既苡谒纬商妓?,在與混凝土接觸時,會與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應,從而降低混凝土的穩(wěn)定性,影響材料的密度;(4)硫酸鹽腐蝕。可溶性的硫酸鹽中的硫酸根能深入到混凝土材料內(nèi)部,與其中的組分發(fā)生反應,造成混凝土的體積膨脹從而導致材料開裂,形成破壞;
混凝土中的一些成分會與空氣中的二氧化碳、二氧化硫等其他物質(zhì)發(fā)生反應導致混凝土碳化從而影響混凝土的性能。雖然,混凝土的碳化作用導致空隙和部分毛細管被堵塞,增強了混凝土的硬度,但是,也大大的降低了混凝土的堿性,破壞了表面的致密膜因而導致材料表面容易生銹而發(fā)生腐蝕。
合理設計混凝土材料,在材料選擇上一定要綜合考慮混凝土的強度和施工的工作性要求,并盡可能的降低用水量,達到減少水化熱的目的,并避免建筑工程產(chǎn)生裂縫。通過在混凝土中合理摻入減水劑,能大大降低混凝土中的孔隙率,提升混凝土的耐久性。
由于混凝土中水化物不穩(wěn)定,導致混凝土的穩(wěn)定性也不足,影響混凝土的耐久性,因此,可以在混凝土中加入高效的活性礦物質(zhì),改變水泥石的組成,能夠有效的消除混凝土中的游離石灰,使混凝土中的結(jié)構(gòu)更加緊密,提高了混凝土材料的耐久性。而且活性礦物料的加入還可以改善混凝土的界面結(jié)構(gòu),從而優(yōu)化界面性能。
混凝土結(jié)構(gòu)的破壞除了環(huán)境因素的影響,自身的一些因素也能影響混凝土的耐久性。比如,混凝土內(nèi)部的化學收縮反應可以引起材料的開裂;水化熱反應釋放的熱量也會引起材料出現(xiàn)裂縫等。因此,為了提高混凝土材料的耐久性,必須消除或減少自身因素的破壞作用,在原料選擇上注意不利物質(zhì)的含量,并加強各個環(huán)節(jié)的控制作用,同時注意避免收縮或高溫引起的裂縫產(chǎn)生。
雖然混凝土的強度與耐久性不是同一方面的性能,但是卻密切相關(guān)。在混凝土材料中,隨著水灰比的降低,孔隙率會同時降低,因而導致混凝土的強度增加。孔隙率降低的同時會引起混凝土的抗?jié)B性提高,因而提高材料的耐久性。通過在混 凝土中摻入高效減水劑和活性礦物材料,不僅可以增加混凝土的致密性,而且也大大地消除了混凝土中游離的氧化鈣含量,能夠大幅度的提高混凝土的強度,而強度又影響材料的耐久性,強度的提高導致耐久性也增強,同時對環(huán)境的抵抗破 壞的能力也增強。
綜上所述,隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和科技力量的不斷進步,我國建筑事業(yè)的發(fā)展也新上了一個臺階,尤其是隨著建筑規(guī)模的不斷增大,對混凝土材料的應用越來越廣泛,因而對混凝土的性能要求也越來越嚴格。為了保證混凝土材料的耐久性,確保工程施工的質(zhì)量,必須加強重視混凝土材料的特性。通過在混凝土材料中摻入減水劑和活性物質(zhì),降低混凝土的孔隙率,消除混凝土中的游離石灰,提高混凝土材料的強度和耐久性,從而提高工程的質(zhì)量,以期為工程建設事業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展提供可靠保障。
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