海工混凝土耐久性摘要

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浅谈影响海工混凝土的耐久性因素

浅谈影响海工混凝土的耐久性因素

浅谈影响海工混凝土的耐久性因素摘要:海工高性能混凝土是海滨及海上结构物的重要材料,但是由于工作环境的复杂性,海工混凝土由于受冻融破坏、海水侵蚀、钢筋锈蚀、冰浪撞击、磨损等各种因素的影响使其过早破坏。

本文从混凝土破环因素出发,分析海工混凝土破坏的主要因素,从冻融作用、钢筋锈蚀、海水化学侵蚀三个方面分析破环原因,总结国内外现有的研究现状及提出未来的发展方向,以期更好的延长海工混凝土的耐久性。

关键词:海工混凝土;冻融破坏;钢筋锈蚀;海水侵蚀;研究现状1海工混凝土概念海工混凝土是指在海滨、海水中或受海风影响的环境中服役,受海水或海风侵扰的混凝土。

海工混凝土包括海岸工程和近海工程以及虽在岸上,但受到海水或海洋大气的物理化学作用的构筑物所用混凝土。

如:海港、入海河口整治、挡潮闸、工业引水、跨海桥梁、海岸防护、潮汐发电站、大型深水码头、海洋平台、临近入海口的内河港、桥梁等。

海工混凝土由于经常地或周期性地与海水接触,受到海水或海洋大气(含有氯离子),或受波浪、流水的冲击、磨损等作用,而遭受损害,缩短耐用年限。

2海工混凝土的破坏因素作为在海上或滨海服役的混凝土工程,其工作环境的恶劣程度远远大于内陆地区的工作环境。

不仅需要满足设计承载力要求,海面上的复杂环境往往是结构破环的主要因素。

混凝土的破环。

2.1物理因素海上风大浪大,海面下又有各种漂浮物、水生生物等。

在海上风力往往是陆地风力的几倍甚至是十几倍,海面上的混凝土建筑不仅仅要考虑强大的风荷载,还要考虑强大的风化作用,以及狂风带来的各种飘浮物的碰撞破坏等。

此外,海面昼夜温差大,干湿差距大。

白天气温高,结构表面温度高,湿度较低,晚上气温低,结构表面温度低,湿度较高。

由于干湿循环效应和日照交变热应力效应容易导致混凝土开裂,从而导致空气及海水中的各种盐类进入混凝土内部,从而引起内部破坏。

2.2化学因素沿海海工混凝土建筑物处于氯盐、镁盐、硫酸盐等强侵蚀环境,受外部环境破坏情况如下:(1)沿海混凝土建筑物:处于氯盐、镁盐、硫酸盐等强侵蚀环境,它与临海接触面处于化学作用环境。

混凝土材料在海洋环境中的耐久性研究

混凝土材料在海洋环境中的耐久性研究

混凝土材料在海洋环境中的耐久性研究一、前言混凝土是一种经济、耐久的建筑材料,但在海洋环境中,混凝土的耐久性会受到很大的影响,尤其是在海水中。

海水中含有大量的盐分和离子,这些物质会对混凝土的性能和寿命产生不利的影响。

因此,研究混凝土材料在海洋环境中的耐久性,对于保障海洋工程的安全和可靠性具有重要的意义。

二、混凝土在海洋环境中的耐久性影响因素1.海水中的盐分和离子海水中含有大量的氯离子、硫酸根离子、镁离子等,这些物质会渗透到混凝土内部,与混凝土中的水泥石产生反应,导致混凝土的膨胀和龟裂,进而影响混凝土的强度和耐久性。

2.海水中的微生物海水中存在大量的微生物,这些微生物会侵蚀混凝土表面,导致混凝土的表面产生裂纹和腐蚀,进而影响混凝土的耐久性。

3.海水中的波浪和风浪海水中的波浪和风浪会对混凝土结构产生冲击和摩擦,导致混凝土的表面磨损和腐蚀,进而影响混凝土的强度和耐久性。

三、混凝土在海洋环境中的耐久性研究现状1.混凝土材料的研究目前,研究人员对混凝土材料的抗盐性、抗硫酸盐侵蚀性、抗海水侵蚀性等进行了大量的研究。

研究表明,添加适量的硅酸盐、硅烷等添加剂可以提高混凝土的耐久性,减少混凝土的开裂和龟裂。

2.混凝土表面防护层的研究为了保护混凝土表面不受海水侵蚀,研究人员提出了多种混凝土表面防护层,如聚氨酯防水涂料、环氧树脂涂层、耐腐蚀涂料等。

这些防护层可以有效地防止混凝土表面受到海水侵蚀,延长混凝土的使用寿命。

3.混凝土结构设计的研究在混凝土结构设计中,研究人员提出了多种抗震和抗风的设计方法,如加强混凝土结构的连接、增加混凝土结构的刚度等。

这些方法可以有效地减少混凝土结构在海洋环境中受到的损伤,提高混凝土结构的耐久性。

四、混凝土在海洋环境中的耐久性改善措施1.选用抗盐、抗硫酸盐侵蚀、抗海水侵蚀的混凝土材料。

2.采用混凝土表面防护层,如聚氨酯防水涂料、环氧树脂涂层、耐腐蚀涂料等。

3.加强混凝土结构设计,采用抗震和抗风的设计方法,如加强混凝土结构的连接、增加混凝土结构的刚度等。

海水环境中混凝土结构防腐蚀耐久性设计

海水环境中混凝土结构防腐蚀耐久性设计

海水环境中混凝土结构防腐蚀耐久性设计近20多年来,混凝土耐久性问题已发展成为国际混凝土研究领域中的最大热点,特别是处于海水环境中的混凝土结构,因氯离子渗入引起钢筋腐蚀而导致结构破坏非常普遍。

据调查,我国60年代建的海港码头,10-20a的就发生钢筋腐蚀破坏,比预期的使用期相差甚远,从而导致维修费用大大提高,因此,如何解决海港工程混凝土结构耐久性问题,使工程达到预期的使用年限是当前迫切需要解决的课题。

基于此,本文主要以某临海建筑为例对海水环境中混凝土结构防腐蚀耐久性设计进行分析探讨。

标签:海水环境;混凝土结构;防腐蚀;耐久性设计1、前言海港混凝土结构由于环境对结构的影响及其相应的反应非常复杂,防腐蚀耐久性设计仅考虑如何提高混凝土质量是不够的,必须包括结构的选型、构造、施工、使用、维护各个阶段所涉及的防腐蚀问题。

为使海港工程达到预期的使用年限,防腐蚀耐久性设计时,应遵守下列原则:应保证混凝土结构在设计工作寿命期的安全、正常使用功能及可接受的外观,而不需支付过高的维修费用。

混凝土应根据在建筑物上的部位所处的环境条件,采取不同的防腐蚀要求和措施。

应针对结构预定功能和所处环境条件选择合适的结构型式,合理的构造,护筋性良好的优质混凝土。

对无掩护的海港工程或处于浪溅区的混凝土构件,宜采用高性能混凝土或同时采用特殊防腐蚀措施。

2、提高混凝土结构耐久性的一般设计原则混凝土结构的腐蚀可分为混凝土本身的腐蚀破坏和混凝土中钢筋的腐蚀破坏。

混凝土的腐蚀破坏是由于混凝土直接曝露在自然环境和使用环境中,在各种外部物理、化学作用及材料内部的作用下,混凝土内的某些成分发生反应、溶解和膨胀,进而降低或失去自身工作能力,引起结构耐久性的失效。

环境中的氯化物以水溶氯离子的形式通过扩散、渗透及吸附等途径从混凝土构件表面向内部迁移,可引起混凝土内钢筋的严重锈蚀,氯离子引起的钢筋锈蚀难以控制,后果严重,因此混凝土结构耐久性设计极为重要。

结构的耐久性是一项系统工程,需要先进的材料技术以及良好的施工工艺,同时材料的生产技术也至关重要,而合理的结构设计可以有效保证结构的耐久性,一般可按如下原则:(1)采用的结构类型、结构布置和结构构造应尽可能有利于阻挡或减轻环境对结构的作用。

混凝土耐久性技术在海洋工程中的应用

混凝土耐久性技术在海洋工程中的应用

混凝土耐久性技术在海洋工程中的应用一、前言混凝土是一种常见的建筑材料,也是海洋工程中常用的材料之一。

然而,在海洋环境中,混凝土会面临着一系列的挑战,如海水腐蚀、海洋生物侵蚀、海浪冲击等。

这些挑战会导致混凝土的失效,从而影响海洋工程的稳定性和寿命。

因此,混凝土的耐久性在海洋工程中显得尤为重要。

本文将介绍混凝土耐久性技术在海洋工程中的应用,并探讨其优势和挑战。

二、海洋混凝土的挑战1.海水腐蚀海水中的氯离子和硫酸根离子会对混凝土产生腐蚀作用。

当这些离子渗入混凝土中,它们会与混凝土中的钙离子和水化产物发生反应,导致钢筋锈蚀、混凝土表面开裂和脱落等问题。

2.海洋生物侵蚀海洋生物如藻类、贻贝等会附着在混凝土表面,并通过生物作用来侵蚀混凝土。

这种侵蚀会导致混凝土表面的磨损和脱落,从而影响混凝土的耐久性和稳定性。

3.海浪冲击海浪的冲击力会对混凝土产生巨大的力量,从而导致混凝土的开裂和破坏。

尤其在海洋工程中,混凝土结构需要经受长期的海浪冲击,因此混凝土的耐久性显得尤为重要。

三、混凝土耐久性技术的应用为了解决海洋混凝土的挑战,科学家和工程师们研究出了许多混凝土耐久性技术,用于提高混凝土的耐久性和稳定性。

下面将介绍一些常见的混凝土耐久性技术及其在海洋工程中的应用。

1.高性能混凝土高性能混凝土是指具有高强度、高耐久性和高可塑性的混凝土。

它通常包含高品质的水泥、优质的骨料、化学掺合剂和某些特殊添加剂。

高性能混凝土的应用可以提高混凝土的抗拉强度、耐久性和稳定性,从而保证海洋工程的安全和可靠性。

2.玻璃纤维增强混凝土玻璃纤维增强混凝土是一种由玻璃纤维和混凝土组成的复合材料。

它具有高强度、高韧性和抗腐蚀性能,可以用于制造海洋工程中的桥梁、码头、船坞等结构。

玻璃纤维增强混凝土的应用可以提高海洋工程的耐久性和稳定性。

3.防腐混凝土防腐混凝土是一种具有抗腐蚀性能的混凝土。

它通常采用特殊的水泥、骨料和化学掺合剂,以提高混凝土的抗腐蚀性能。

浅谈海工砼的施工性能与耐久性

浅谈海工砼的施工性能与耐久性

浅谈海工耐久混凝土的配合比设计与施工控制摘要:混凝土配合比设计和施工控制是保证混凝土结构耐久性的前提条件,本文结合青岛海湾大桥的具体特点,浅谈海工耐久混凝土的配合比设计及施工控制。

关键词:海工耐久混凝土;配合比设计;施工控制1、概述****大桥属国家重点建设工程项目,设计寿命基准期为100年,海工混凝土在使用寿命内,会由于海洋环境中的水、气体及其中所含侵蚀性介质侵入,产生物理和化学的反应而逐渐劣化。

海工混凝土的耐久性实质就是抵抗这种劣化作用的能力。

产生这种劣化作用的内部潜在因素当是混凝土内在的密实性,外部条件是侵蚀介质的存在,必要条件是那些外部侵蚀性介质和水浸入混凝土内部。

较常见的混凝土破坏因素有⑴冻融循环作用⑵钢筋锈蚀作用⑶碳酸盐的作用⑷盐类侵蚀作用⑸碱-集料反应⑹酸碱腐蚀作用⑺冲击、磨损等作用,海洋环境中氯离子渗透是主要因素,冻融循环又是一重要破坏因素,碱骨料反应会导致结构物膨胀开裂。

因此混凝土结构的耐久性应为混凝土配合比设计的首要技术指标,因此工程各部位所用的混凝土均按耐久性设计,具有优异的工作性能,便于施工且结构致密,渗透性低,并满足一定强度要求。

2、海工砼配合比设计在配合比设计中,充分考虑耐久混凝土的特点,针对氯盐腐蚀,采用降低水胶比提高抗渗性;针对冻融循环破坏,采用降低水胶比,使用引气剂,确保冻融循环次数达到设计要求;针对潜在的碱骨料反应,使用非活性集料,并同时控制水泥和控制混凝土的碱含量,使用大掺量矿物掺和料等,有效抑制了长期浸泡在海水环境中的混凝土碱骨料反应。

本工程各部位所用配合比,在施工单位设计的基础上,我办均进行了复核验证,并要求施工单位对有关指标到专业试验检测机构进行了委托试验,如混凝土抗冻性能以及减水剂、引气剂的相关指标等。

以承台C35海工耐久混凝土配合比为例,该配合比每方材料用量如下:该配合比设计有以下特点:2.1 所用原材料性能特点与检测指标控制本工程对所用原材料均作出明确要求,一般高于规范标准要求。

海洋和临海混凝土建筑工程耐久性问题

海洋和临海混凝土建筑工程耐久性问题

关于海洋和临海混凝土建筑工程的耐久性问题浅议中核防水材料有限公司研究进展部(中国天津,邮编:300180)摘要:对混凝土结构而言,海洋环境比陆地环境恶劣得多,侵蚀也就更为严峻。

氯盐、硫酸盐对混凝土层产生破坏并对钢筋造成锈蚀;作为氯离子和硫酸根离子的传输和反映介质,水的渗入是必要条件。

具有优良的防水、防腐性能的CN2000B涂料在此环境中可有效混凝土结构的劣化,延长其利用寿命。

关键词:混凝土结构氯盐硫酸盐侵蚀CN2000B引言迪拜是一个充满梦幻的地方。

七星级的阿拉伯塔大酒店和数以百计的星级酒店令全世界的游客为之向往。

据悉,这里每一年还要兴修若干个星级酒店。

正如阿拉伯塔大酒店建在人工岛上一样,这些建筑极可能在临海或岛屿中兴修。

在高温、高湿(据了解,迪拜夏天(4~10月)超级酷热,大约40~45摄氏度,相对湿度在90%以上)、海水的洗澡和海风的吹拂中,宏伟的混凝土建筑结构面临海水、海风和地下土壤的侵蚀,它们的耐久性已经备受酒店投资、设计、建筑、经营等各方的紧密关注。

海水给人类带来丰硕的资源,但是海水(海风或临海土壤)中的某些成份却给混凝土结构造成严峻的危害,而首当其冲的是海洋和临海建筑(包括民用住房、海工建筑等)。

海洋环境比陆地环境恶劣得多,混凝土结构的侵蚀也更为严峻。

海洋大气中的盐雾、环境温度及湿度、日光、海水的温度及流速、海水中的溶解氧及含盐量、海浪的冲击、漂浮物的撞击、海洋生物、海底土壤中的细菌等,都可不同程度地造成海洋及临海建筑的侵蚀破坏。

1 侵蚀破坏机理氯盐的侵蚀海洋是氯离子的主要来源,海水中通常含有3%的盐,其中主如果氯离子。

海风、海雾中也含有氯离子,海砂中更含有不等量的氯离子。

氯盐则会以下列方式侵蚀混凝土:1.1.1 对混凝土层的侵蚀破坏Cl-的存在会大大提高混凝土中Ca(OH)2的溶解度,加速Ca(OH)2的溶蚀;渗入的氯盐有可能与水泥中的铝酸三钙(C3A)作用,生成含水的氯化铝酸钙(3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O 和3CaO·Al2O3·CaCl2·3H2O),会产生结晶膨胀;而一旦混凝土遭遇“中性化”,这些复盐中Cl-即游离出来,对钢筋产生侵蚀破坏。

提高海工混凝土的耐久性读书报告

提高海工混凝土的耐久性读书报告

提高海工混凝土的耐久性读书报告提高海工混凝土的耐久性如今,我国跨海大桥的数量和规模与日俱增。

在海洋环境下,大型工程的混凝土结构耐久性是工程建设面临的重大挑战之一。

从结构全寿命周期考虑,结构将经历设计、建造、运营维护和修复等过程,而耐久性保障措施贯穿于结构全寿命周期,是一个复杂的系统工程。

混凝土耐久性问题主要由气候与环境介质侵蚀而引起,如钢筋锈蚀,盐类侵蚀、溶蚀,混凝土中性化等;严寒地区有严重的冻融破环和浮冰的冲击磨损等;亚热带地区高温、高湿、海水含盐度高,混凝土结构受海水、海风、盐雾、潮汐、干湿循环等众多因素挑战。

其中,钢筋锈蚀是核心问题。

钢筋锈蚀的诱发因素有两种:一是海水中Cl-的侵蚀,二是大气中的CO2使混凝土中性化。

在跨海大桥周边沿海码头调查中亦证实,海洋环境中混凝土的碳化速度远远低于Cl-渗透速度,中等质量的混凝土自然碳化速度平均为3mm/l0年。

根据国内外相关科研成果和长期工程实践调研显示,当前较为成熟的提高海工混凝土的耐久性技术措施:(1)高性能海工混凝土与普通混凝土相比,高性能海工混凝土采用优质混凝土矿物掺和料和新型高效减水剂复合,配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料,形成低水胶比,低缺陷,高密实、高耐久的混凝土材料。

具有良好的工作性,有较高的流动性,成型过程中不分层、不离析,易充满模型等独特的性能;它还具有较高的体积稳定性,即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热,硬化后期具有较小的收缩变形。

(2)设置合理的混凝土保护层厚度提高混凝土保护层厚度是保护钢筋最直接、简单而且经济有效的措施。

从氯离子在混凝土中扩散的规律来看,理论上,结构的保护层厚度越大,氯离子渗透到钢筋表面的时间越长,结构的寿命也越长。

然而,保护层厚度不能不受限制地随意增加,如果保护层太厚,构件裂缝宽度以及自重都将增加,同时构件的有截面减小,承载力也随之下降。

混凝土保护层是防止钢筋锈蚀的第一道防线,又必须有足够的的厚度。

混凝土耐久性能在海洋工程中的应用规程

混凝土耐久性能在海洋工程中的应用规程

混凝土耐久性能在海洋工程中的应用规程一、引言混凝土是一种常见的建筑材料,其重要性在于其广泛应用于建筑、道路和桥梁等领域。

然而,在海洋环境中,混凝土的耐久性能会受到严重影响,因为海洋环境中含有高浓度的氯离子、硫酸根离子和海水中的微生物,这些因素都会导致混凝土的腐蚀和破坏。

因此,在海洋工程中,对混凝土的耐久性能的要求非常高,必须采取有效的措施来延长混凝土的使用寿命。

二、混凝土的耐久性能混凝土的耐久性能是指混凝土在不同环境条件下的抗腐蚀和抗破坏能力。

在海洋环境中,混凝土的耐久性能主要受到以下因素的影响:1. 氯离子的侵入:海洋环境中含有高浓度的氯离子,这些离子可以进入混凝土中,与水泥中的钙离子反应形成氯化钙。

氯化钙会破坏混凝土中的钙矾石晶体结构,导致混凝土的强度减弱和开裂。

2. 硫酸根离子的侵入:海洋环境中还含有硫酸根离子,这些离子可以与水泥中的钙离子反应形成硫酸钙。

硫酸钙会使混凝土中的氢氧化钙转化为硬石膏,导致混凝土的强度减弱和开裂。

3. 微生物的侵入:海洋环境中还存在大量的微生物,这些微生物可以在混凝土表面形成生物膜,导致混凝土的腐蚀和破坏。

4. 混凝土中的缺陷:混凝土中存在的缺陷,如空洞和裂缝,会使混凝土更容易受到腐蚀和破坏。

因此,在海洋工程中,必须采取有效的措施来提高混凝土的耐久性能,延长混凝土的使用寿命。

三、混凝土的应用规程为了保证混凝土的耐久性能,在海洋工程中应遵循以下规程:1. 选用优质的混凝土材料:在海洋工程中,必须选用具有较高强度和较低渗透性的混凝土材料。

选用的混凝土材料应符合相关的标准和规范要求,并应进行充分的试验和检测。

2. 采用防腐蚀措施:在混凝土表面采用防腐蚀涂料或防腐蚀剂可以有效地防止氯离子和硫酸根离子的侵入,延长混凝土的使用寿命。

3. 加强混凝土的密实性:在混凝土制作过程中,应尽量减少混凝土中的空隙和裂缝,采用高效的振捣设备和密实措施,使混凝土的密实性得到加强。

4. 加强混凝土的养护:在混凝土浇筑后,应对混凝土进行充分的养护,控制混凝土的温度和湿度,使其得到充分的硬化和成熟。

海水环境下混凝土耐久性研究_苏达根

海水环境下混凝土耐久性研究_苏达根

海水环境下混凝土耐久性研究苏达根 钟小敏(华南理工大学特种功能材料教育部重点实验室 广州 510640)摘 要:采用岩相分析、X 射线衍射分析、化学分析和扫描电镜P 能谱分析等方法,对珠江三角沿海地区某30年跨海大桥桥墩混凝土开裂的原因及其耐久性问题进行研究。

研究结果表明,该海工混凝土含有碱活性细集料,在海水环境下发生了碱-集料反应;海水的镁盐也侵蚀了混凝土,在粗裂缝的表面生成了大量的氢氧化镁沉淀;碱-集料反应与海水镁盐侵蚀等复合作用导致混凝土开裂。

这是我国首例海水环境下混凝土因细集料发生碱-集料反应,并受镁盐侵蚀而造成复合破坏的报道。

海工混凝土需综合考虑海水环境的影响,在选用集料时,应检测其碱活性,避免使用具有碱活性的集料。

具有碱活性的细集料对混凝土耐久性的影响需引起重视。

关键词:细集料 碱-硅酸反应 镁盐侵蚀 碱活性 海水环境R ESEA RC H ON THE DURABILITY OF CONC RETE IN MAR INE ENV IRONMENTSu Dagen Zhong Xiaomin(Key Laboratory of Specially Functional Materials of M inistry of Education of South ChinaUniversi ty of Technology Guangzhou 510640)Abstract :The reason of cracking and the durabili ty problem in 30-year -old Pier of a sea crossing bridge in coas tal areas of the Pearl River Delta was studied by means of petrographic analysis,X -ray diffraction analysis,chemical analysis,scanning electron microscopy P energy dispersive analysis and other techniques.The results showed that there were active fine aggregates in the concrete,and alkal -i silica reaction had occurred.the concrete had been eroded by magnesium salt in sea water and the sedi ments on the surface of the crude cracks contained a lot of magnesium hydroxide.The cracking in the concrete was caused by the compound damage of alkal-i aggregate reaction and magnesiu m salt erosion.This is the first report in our country that the compound damage to the concrete in marine environment was caused by the alkal-i aggregate reaction of fine aggregate and erosion of the magnesium salt.It was demanded s trongly that the alkaline activity of aggregates be detected and the compound damage of the marine envi ronmen t be generally considered in the ocean concrete projects.The influence of fine aggregates having alkaline activity on the durability of concrete should be taken seriously.Keywords :fine aggregate alkal-i silica reaction magnesiu m salt erosion alkaline -activi ty marine environment第一作者:苏达根 男 1948年12月出生 教授 博士生导师E-mail:d gsu@收稿日期:2007-08-10混凝土的碱-集料反应破坏已引起了人们的重视。

海洋环境下混凝土耐久性

海洋环境下混凝土耐久性
破 坏 。 为 了提 高 混 凝 土 抗 碳 化 性 能 ,可 以增 加 c a ( o H) , 的含量 以及提高混凝土的密实度 。
3 . 海 水 的化 学 腐 蚀
I Ke y wo r d s 】 t h e o c e a n e n g i n e e r i n g c o n c r e t e d u r a b i l i t y , Ha n g -
【 关键词】海洋 工程 混凝土耐久性
杭州湾跨海大桥
抗海水化学腐蚀和防渗两方面 因素来考虑 。 ( 1 )钢筋锈蚀 由于氯离子渗透作用 的影响 从混凝土表 面到 内部 ,氯化物含量 逐渐减少,
氯化物渗透 比碳 化的侵入深度和速度要大得 多。c 1 离子渗透主要受孔隙率和孔结构 的影 响。 ( 2 )钢筋腐蚀 由于混凝土抗渗的影响
城 市 建筑 l 建 筑论 坛 I U R B A N I S M A N D AR C H I T E C T U R E I A R C H I T E C T U R A L F O R U M
海 洋环 境下 混凝土耐久性
Th e Dur a b i l i t y o f Co n c r e t e u n d e r Ma r i n e En v i r on me n t
降 低 水 灰 比 、优 化 水 泥 石 的 孔 径 分 布 、增 加 凝
【 Ab s t r a c t ] T h e d u r a b i l i t y o f C R O S S s e a p a s s a g e c o n c r e t e wi l l b c
■ 王 凯 ■ Wa n g K a i
【 摘 要】跨海 通道混凝 土的耐久 性会受到 多方面因素 的影

海洋环境下混凝土耐久性

海洋环境下混凝土耐久性

海洋环境下混凝土耐久性摘要:由于海洋环境的复杂性,跨海通道混凝土的耐久性也受到多方面因素的影响和机理作用。

在总结海洋环境下混凝土的耐久性影响因素和作用机理的同时,结合杭州湾跨海大桥工程实际应用,提出了混凝土耐久性的有效技术措施。

关键词:海洋混凝土耐久性杭州湾跨海大桥改革开放以来,东部沿海城市的经济迅速发展,高层结构、跨海大桥、海港码头、海底隧道乃至海上采油平台等重要工程迅速涌现。

通常认为混凝土建筑物的无修补安全使用期可达100年,然而,海洋环境下混凝土由于受到海洋环境的冻融破坏、海水侵蚀、钢筋锈蚀、冰浪撞击、磨损等各种因素的影响使其过早被破坏,实际使用年限远远低于设计要求,使用寿命最短的不到10 年,因此,海洋环境下混凝土服役寿命的过早衰减和失效已成为当今面临的世界性难题,引起国内外混凝土科学与工程界的密切关注。

海洋环境下耐久性的影响因素和作用机理1.1 冻融作用海工混凝土抗冻耐久性方面存在的问题,一部分是混凝土材料共同的问题(如引气、孔结构和强度等),另一些则是海洋环境中产生的特殊问题如盐结晶和海水化学腐蚀等。

试验表明,在有盐溶液存在的情况下混凝土的饱水程度很高,因此,海工混凝土的冻融破坏更为严重,应从抗裂防渗和耐海水化学腐蚀两方面来保证海工混凝土抗海水冻融耐久性。

1.2 钢筋锈蚀破坏钢筋的锈蚀在混凝土耐久性问题中的地位日益突出。

钢筋锈蚀破坏最严重是潮汐区中部上部位,我国南方海洋环境下混凝土破坏以钢筋锈蚀为主。

钢筋锈蚀属电化学反应,其产生和发展必须同时满足(1)钝化膜破坏(2)足够量的氧(3)足够量的水分,三者缺一不可。

1.2.1混凝土抗渗性对钢筋锈蚀的影响抗渗性是影响混凝土耐久性的关键。

提高混凝土的抗渗性是在一定范围内减小水灰比、增加养护期及掺砂渣、粉煤灰、硅灰等火山灰质材料,改善水泥石的孔径分布和孔结构,增加凝胶孔,使抗渗性提高,1.2.2 混凝土碳化作用对钢筋锈蚀的影响混凝土碳化是指混凝土中的碱性物质Ca(oH)2 与空气中CO2 作用生成CaCO3。

混凝土结构在海洋环境中的耐久性研究

混凝土结构在海洋环境中的耐久性研究

混凝土结构在海洋环境中的耐久性研究混凝土作为目前建筑业中最常用的建筑材料之一,已经广泛应用于各个领域,尤其是在海洋工程中。

然而,海洋环境下的海水、潮汐、氯离子、海洋生物和海洋沉淀物等因素会对混凝土结构产生严重的损害,导致其滞后的性能,减少耐用性。

因此,研究混凝土结构在海洋环境中的耐久性对于维护海洋工程的安全和稳定具有重要意义。

1. 海洋环境对混凝土结构的影响海水是混凝土结构在海洋环境中所受到的主要影响因素。

其高咸度、高湿度和高碳化程度导致长期的化学反应和腐蚀,渗透进混凝土结构中,影响其力学性能和使用寿命。

另外,海水中的氯离子会促使钢筋锈蚀,进而引起混凝土剥落,长期的风蚀和水蚀也会导致混凝土表面的粗糙度增加,从而降低整体美观程度。

除了海水,海洋环境中的潮汐、海洋生物和海洋沉淀物等因素也对混凝土结构的耐久性带来了一定的压力。

长期的潮汐振动,有可能使结构物的基础出现裂缝或损坏,进一步引发其他问题。

海洋生物(如藤壶、海蟹、贻贝等)会黏附在混凝土表面,同时在表面上喝水打洞,这对混凝土表面造成极大的破坏。

海洋沉积物会在混凝土表面积累,增加混凝土的表面质量,同时也会储存和释放化学物质,进一步影响混凝土结构的力学性能。

综上所述,海洋环境对混凝土结构具有一定的持久性反应,使混凝土表面质量逐步下降,减少其使用寿命。

2. 建筑混凝土的种类建筑混凝土是由水泥、沙子、水和粗骨料制成。

它一般有三种种类:普通混凝土、高强混凝土和特种混凝土。

这三种混凝土之间的区别在于它们的配比、原材料和强度。

普通混凝土(包括基本混凝土和普通标准混凝土)的强度在15-40MPa之间。

它常常用于简单的住宅和商业场所,如房间地板、墙壁和平台等。

高强混凝土是用特殊的原材料和配比制成,其抗压强度在40-100MPa之间。

它常常用于需要高强度、高稳定和耐久性的建筑结构和道路,如高速公路的桥梁和地下交通。

特种混凝土是用特定的材料和技术制成的混凝土。

它可以满足特殊要求,如高温抗冻、耐酸碱等。

基于环境的海工混凝土耐久性试验与寿命预测方法研究共3篇

基于环境的海工混凝土耐久性试验与寿命预测方法研究共3篇

基于环境的海工混凝土耐久性试验与寿命预测方法研究共3篇基于环境的海工混凝土耐久性试验与寿命预测方法研究1随着海洋工程的不断发展和海上能源产业的兴起,海工混凝土作为一种重要的建筑材料,受到了越来越广泛的关注。

然而,由于海洋环境的特殊性质,海工混凝土的耐久性问题成为了业界亟待解决的难题。

本文将会介绍基于环境的海工混凝土耐久性试验与寿命预测方法的研究。

一、海工混凝土耐久性问题的背景海工混凝土建筑物在海上环境下,面临着海水的腐蚀、海浪的冲击、重力负载的压力等多种因素的影响,这都会对混凝土的性能和寿命产生极大的影响。

一旦混凝土结构出现问题,维修和更换的成本也相对较高,因此如何延长混凝土的寿命和保证混凝土结构的安全稳定运行,成为了一个亟需解决的问题。

二、海工混凝土耐久性试验研究海工混凝土耐久性试验主要包括混凝土材料的性能测试和混凝土结构的行为监测。

混凝土材料的性能测试主要包括抗压强度、抗拉强度、模量等物流力学性质的测定以及热稳定性、储水性等物理性质的测定。

对于混凝土结构的行为监测,主要是利用传感器和监测设备对混凝土结构的承载力、振动响应和变形等参数进行长期的实时监测和分析。

三、海工混凝土寿命预测方法研究在海洋环境下建造的混凝土结构,其寿命不仅取决于材料的选择和结构设计,还与海水腐蚀、波浪冲击、氧化腐蚀等多种因素相关。

因此,针对海工混凝土结构的寿命预测研究不仅需要考虑单一因素的影响,更需要考虑多种因素的综合影响。

常见的预测方法包括基于经验公式、基于统计分析的预测模型以及基于模拟计算的数值模型预测等。

四、海工混凝土耐久性研究的应用和前景海工混凝土密切关系着人们的经济发展和安全生产,其耐久性能的提高将直接改善海洋工程的安全性和经济性。

因此,海工混凝土耐久性研究的应用前景十分广泛,其中包括:优化混凝土配制设计、提高混凝土材料的性能、建立全面的监测体系、制定合理的评估标准以及研发新型防护材料等。

总之,海工混凝土的耐久性是一个十分复杂的问题,需要我们不断地进行深入的研究和分析。

海洋混凝土结构耐久性定量分析与设计共3篇

海洋混凝土结构耐久性定量分析与设计共3篇

海洋混凝土结构耐久性定量分析与设计共3篇海洋混凝土结构耐久性定量分析与设计1海洋混凝土结构耐久性定量分析与设计海洋混凝土结构的耐久性是指在海洋环境条件下,保持其设计寿命内所需的强度、稳定性和功能特性的能力。

海洋环境具有温度高、盐度大、水压高、氧气含量低、酸碱度高、生物侵蚀等特点,会对混凝土结构产生不同程度的冲蚀、侵蚀、生物腐蚀等现象,影响混凝土结构的耐久性。

本文将从海洋工程混凝土的材料特性、混凝土结构设计、施工质量和维护管理等方面进行定量分析和设计。

一、海洋工程混凝土的材料特性1. 水泥品种选用水泥是混凝土的基础材料之一,海洋混凝土的水泥品种选择应考虑其抗氯离子渗透性、抗硫酸盐侵蚀性、耐盐水冲蚀性等。

目前,在海洋混凝土中应用比较多的水泥有硅酸盐水泥、矿渣水泥、磷酸盐水泥等。

2. 骨料选用混凝土的骨料应具有良好的稳定性、不易受海水冲蚀,同时应考虑到各种骨料的物理力学性能,以达到理想的强度和耐久性。

建议采用石英砂和碎石等耐蚀性强的骨料,混凝土最大骨料直径应小于混凝土构件厚度的1/3。

3. 纤维防护在混凝土中添加纤维材料可有效提高混凝土的抗冲击性和抗裂性,具有抗风浪冲击能力。

建议使用聚丙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维等。

二、混凝土结构设计1. 合理的结构布局在海洋环境中,混凝土结构的受力情况需要考虑到海水、波浪、潮流、气候等自然因素,建议采用封闭式或半封闭式结构形式,降低海水侵入和风浪冲击。

2. 设计寿命和强度等级设计寿命是混凝土结构设计的重要指标,应该根据海洋环境的具体情况确定合理的设计寿命。

混凝土结构的强度等级应根据实际使用环境和设计要求合理计算。

3. 防腐防水措施在混凝土结构设计中应该采取一定的防腐措施,主要有:混凝土外面防水层;混凝土结构表面防腐涂层;施工中加强防水措施;特殊位置加固设计等。

三、施工质量1. 施工工艺海洋混凝土结构的施工过程需要建立完善的施工程序和质量控制体系,特别是对现场材料搅拌、运输、浇筑和养护等环节要加强管控。

海洋环境下混凝土结构耐久性问题的分析与建议

海洋环境下混凝土结构耐久性问题的分析与建议

土木工程材料论文姓名:童向军学号:11231090班级:土木1104班指导教师:安明喆学院:北京交通大学土建学院海洋环境下混凝土结构耐久性问题的分析与建议摘要:在海洋环境下构建大型人工构造物,混凝土的耐久性问题至关重要,并且其受多方面的因素影响。

比如对抗侵蚀的破坏,对抗冻性的破坏,对抗碳化性的破坏等。

其中,对抗侵蚀的破坏又包括生物侵蚀、化学侵蚀、体积不稳定性破坏以及物理破坏等。

要防止或者减缓这种破坏,我们需要采用一些措施。

主要包括以下几个方面:(1) 对混凝土原材料进行选取(2) 增添表面涂层(3) 使用外加剂技术(4)采用特殊防腐措施(5)减缓钢筋锈蚀(6)加强施工管理、提高施工质量7)重视使用阶段的维护和管理。

我们只有清晰地认识了已经存在或者可能存在的问题,才能够更好地提出和采取针对性的措施来解决这些问题,为我国的建设事业做出一定的贡献。

正文:我国目前正处于大规模建设基础设施时期。

临海城市深水港的建设已为世人瞩目,对沿海城市经济持续高速发展将起到十分重要的拉动作用。

作为深水港重要组成之一的跨海通道(大桥、隧道等),无论是从跨度、连接功能,还是交通纽带,其建设和服役环境(海洋环境)是建筑物(或构筑物)面临的新挑战。

为达到跨海通道(复杂环境下)的设计使用寿命(100年),混凝土的耐久性问题至关重要,必须处理好。

混凝土的耐久性是指混凝土的结构在规定的使用年限以内,在各种环境条件作用下,不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、能够正常使用和有可接受的外观的能力。

现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中,明确规定了混凝土结构设计采用极限状态设计方法。

然而在海洋环境下,混凝土的耐久性问题又与其他环境下耐久性问题有所不同,拿其他环境下混凝土的制作规格,用在构造类似于跨海大桥等这类建筑上,无疑是不可取的。

海洋中对混凝土结构耐久性破坏的因素海港、码头、引桥、防浪堤坝等与海水直接接触的建筑工程中的混凝土建筑物和构件由于长期受海水的腐蚀,混凝土中的钢筋锈蚀现象非常严重,导致海港工程达不到设计使用期限的要求。

海洋工程混凝土结构耐久性

海洋工程混凝土结构耐久性

海洋工程混凝土结构耐久性我国海域辽阔,海岸线很长,大规模的基本建设集中于沿海地区,而海边的混凝土工程由于长期受氯离子侵蚀,混凝土中的钢筋锈蚀现象非常严重,已建的海港码头等工程多数都达不到设计寿命的要求。

“当今世界混凝土破坏原因,按重要性递减顺序排列是:钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用。

”而来自海洋环境和使用防冰盐中的氯离子,又是造成钢筋锈蚀的主要原因。

我国大型海洋工程的耐久性逐渐成为迫在眉睫的问题。

国外情况20世纪30年代建造的美国俄勒冈州Alsea海湾上的多拱大桥,施工质量很好,但因混凝土的水灰比太大,较短时间内大量氯离子侵入混凝土,导致钢筋严重锈蚀,引起结构损坏。

用传统的方法局部修补破坏处,不久就发现修补处的附近钢筋又加剧腐蚀,不得不拆除、更换。

1962~1964年,Gjorv对挪威大约700座混凝土结构作了耐久性调查,当时已使用20~50年的钻2/3,在浪溅区,混凝土立柱显示破损的断面损失率大于30%的占14%,断面损失率为10%~30%的占24%,板和梁钢筋腐蚀引起严重破损的占20%。

澳大利亚的Sharp对62座海岸混凝土结构进行调查,发现海岩混凝土结构的耐久性问题都是与浪溅区的钢筋异常严重的腐蚀有关。

印度孟买某河上的第一座桥是后张预应力混凝土桥,上于预应力筋过早地发生严重腐蚀,不得不重修第二座桥。

第二座桥预应力筋在安装前就为大气中的盐分所污染,灌注的水泥浆又用了咸水,因而不到10年所有的钢筋、预应力筋及其套管都遭到了严重腐蚀破坏。

国内情况根据相关调查,处于浪溅区的海港码头,钢筋腐蚀引起的混凝土结构破坏是相当普遍和严重的。

1986年以前我国已建港口混凝土结构因氯离子渗入混凝土内引发钢筋锈蚀,致使混凝土构件开裂破坏情况十分严重。

其原因除了施工质量存在一定问题外,另一主要因素是当时对氯离子侵入引发钢筋锈蚀的严重性认识不足。

当时执行的港口工程技术规范JTJ200-82和JTJ221-82,没有针对防止氯离子渗入引发的钢筋锈蚀制定有效的防护措施,关键技术指标如保护层厚度偏小,混凝土水灰比最大允许值严重偏大等。

提高海港工程钢筋混凝土结构耐久性的探讨

提高海港工程钢筋混凝土结构耐久性的探讨
粉煤灰、矿渣等活性混合材在其火山灰反应中,消耗硅酸盐水泥熟料水化产生的Ca(OH)2,使混 凝土中Ca(OH)2含量减少,减轻NaCl等对水化硅酸钙的腐蚀。粉煤灰还能改善水泥石孔结构,使水 泥浆体中70%以上的孔分布在200 Å以下,大大降低Cl-的扩散系数,从而降低海水对混凝土的化学 侵蚀。
2007年11月
二、海水侵蚀的性质
在有Ca(OH)2存在的条件下,MgSO4也能与单硫铝酸钙发生化学反应,生成钙矾石,这个反 应是膨胀性的,而MgSO4的溶解度比CaSO4的小,它可以把钙矾石分解为单硫铝酸钙 (C3A·CaSO4·18H2O)和石膏。
在海水混凝土中,观察到一种钙矾石变体,它含SiO2可达5%,氯化物0.2%,及小的立方棒状 晶体穿插在C-S-H中。这种类型的钙矾石的生成可导致混凝土的破坏。这种粗大钙矾石的生成, 是由于海水中SO42-侵入混凝土的孔缝中,与水泥中的高碱水化铝酸钙C4AH13和Ca(OH)2反应生成 的。
中国建筑材料科学研究总院对抗硫酸盐水泥、抗盐湖、海水混凝土的研究已有30多 年的历史。近年又研制成功铁铝酸盐水泥的防护砂浆、抗裂防渗外加剂和海港混凝土抗蚀 增强剂等,为提高海工混凝土耐久性提供了新的材料。
2007年11月
二、海水侵蚀的性质
混凝土在海水中的破坏过程是若干化学物理因素的综合结果。 海水约含 3.5%(重量)的可溶盐,离子浓度为:
2007年11月
一.前言
从国内海工混凝土破坏情况的分析表明,除了海水中的有害离子对水泥的化学侵蚀 和冻融、干湿、冲击混凝土构筑物等物理作用外,混凝土收缩开裂、抗渗性能差也是重要 原因之一。裂缝成为有害离子(SO42-、Mg2+、Cl-)渗入混凝土内部的渠道,使钢筋的化 学侵蚀和冻害加剧,导致海工混凝土耐久性下降。

提高海工混凝土结构耐久性的技术研究及应用的开题报告

提高海工混凝土结构耐久性的技术研究及应用的开题报告

提高海工混凝土结构耐久性的技术研究及应用的开题报告一、选题背景及意义海工混凝土结构是海洋工程中常用的一种结构类型,最重要的特点是具有耐海水腐蚀、耐冲击载荷和良好的抗风浪性能。

但是,海工混凝土结构长时间暴露在海水中,会受到海水腐蚀、季节性变化和气候变化的影响,导致混凝土的力学性能退化,甚至出现结构安全问题。

如何提高海工混凝土结构的耐久性,成为相关领域需解决的难题。

二、研究内容本文将重点研究如何提高海工混凝土结构的耐久性,包括以下几个方面:1. 海工混凝土结构的耐腐蚀性能研究:主要研究海洋环境对混凝土结构的腐蚀作用,探讨提高混凝土结构的耐腐蚀性能的技术手段。

研究内容包括海水腐蚀机理、抗腐蚀混凝土配合比设计、抗腐蚀材料的选用和应用等。

2. 海工混凝土结构的抗冲击性能研究:主要研究海工混凝土结构在海洋环境中受到冲击载荷的情况下的破坏机理,探讨提高混凝土结构的抗冲击性能的技术手段。

研究内容包括抗冲击混凝土配合比设计、抗冲击材料的选用和应用等。

3. 海工混凝土结构的抗风浪性能研究:主要研究海工混凝土结构在海洋环境中受到强风浪袭击的情况下的动态响应特性,探讨提高混凝土结构的抗风浪性能的技术手段。

研究内容包括抗风浪设计、结构形式优化、抗风浪材料的选用和应用等。

三、研究方法1. 实验室试验:通过模拟海洋环境对海工混凝土结构的影响,开展材料、结构和构件的力学性能及耐久性的试验研究,探讨海工混凝土结构的腐蚀、冲击和风浪损伤机理。

2. 数值模拟:基于FLUENT、ABAQUS等软件平台,建立海工混凝土结构的有限元模型,研究混凝土结构在海洋环境中的受力特性和动态响应特性,探讨结构的优化设计。

四、预期成果及意义通过本文的研究,预期达到以下几个方面的成果:1. 深入研究海工混凝土结构的耐久性问题,提出相应的技术手段,提高海工混凝土结构的耐久性能,进一步推动我国海洋工程领域的发展。

2. 对海工混凝土结构的力学性能及耐久性进行全面深入的研究,积累更多充实丰富的理论经验,为相关领域的技术创新和新一代产品设计提供有力支撑。

海洋混凝土结构耐久性

海洋混凝土结构耐久性

海洋混凝土结构耐久性【摘要】基于混凝土结构耐久性很大程度取决于混凝土保护层质量,应对混凝土保护层进行主动增强来提高,针对海洋工程耐久性问题,提出混凝土的梯度设计理论,并进行试验研究,为海洋工程耐久性防护提供了新的理念和相关资料。

1、随着沿海区域经济发展一体化进程的快速形成,带动了各类港口、海塘、海上平台、滨海电厂及跨海大桥等重要和重大海洋工程的建设热潮仅浙东沿海地区而言,就有嘉绍跨海大桥、象山港跨海大桥及规划中的杭州湾跨海铁路大桥,等。

这些基础设施大多采用混凝土结构且投资巨大,其服役寿命往往在100年以上。

然而海洋服役环境下混凝土结构过早劣化已成为普遍现象[1-3],尤其处于浪溅区的混凝土构件,因该区供养充足、浪花不断冲击和润湿,加上干湿交替及盐分浓缩,最先破坏,进而引起工程整体功能失效,因而浪溅区直接决定着海洋基础设施的服役寿命。

可见在建设高峰期时,从保障运行质量、提高投资效益,都迫切需要全面提升海洋混凝土结构耐久性。

2、目前针对耐久性问题,工程中一般采取“以防为主”的措施如:使用矿物掺合料、环氧钢筋、钢筋阻锈剂及阴极保护等。

事实上,海洋工程病害往往首先表现为保护层耐久性不足而后引起深层的破坏,有害物质通过保护层的孔隙和裂缝渗透和抵达到钢筋表面,引起钢筋脱钝及腐蚀,因此混凝土结构耐久性很大程度上取决于混凝土保护层。

目前常采用表面涂层或硅烷浸渍来封闭保护层裂缝和隔离介质侵入,然而表面涂层,如:聚氨酯、环氧类等,其综合性能难以满足严酷的海洋环境要求,尤其浪溅区,在100年的设计寿命内不发生破坏尚不得而知,长效型涂层的设计年限也就20年,大量工程应用也表明10年左右就得重新涂装,但海洋工程往往是难维修、甚至不可维修;硅烷浸渍虽能深入混凝土表层一定区域,其相容性得到改善,但浸渍深度通常只有3-8mm,易受到泥砂、海浪冲刷破坏;此外,也有采用FRP、纤维增强水泥基复合材料预制成永久模板,再在永久模板上浇筑混凝土,使两者共同构成结构构件,利用面层抵抗海洋环境作用,但永久模板与混凝土相容性不好,易因界面剪切破坏而失效。

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闫乙鹏,山宏宇,叶青.复掺矿物掺合料海工混凝土氯离子抗渗性机理分析及寿命预测[J].公路,2012,(1):148-151.降低水胶比及复掺粉煤灰和矿粉能有效提高混凝土的氯离子抗渗性,使混凝土的设计寿命得到延长。

采取控制海工混凝土原材料中的氯离子含量和提高混凝土的致密性等方法可有效防止氯离子对混凝土结构和钢筋的侵蚀,粉煤灰和矿粉中的活性物质能有效改善水泥水化产物的组成和含量,优化界面过渡区的结构,提高了混凝土的密实性,使混凝土的氯离子抗渗性得到改善。

在一定的掺量范围内,水胶比越小,胶凝材料用量越大,粉煤灰和矿粉掺量越大时,氯离子渗透系数越小,海工混凝土预测使用寿命越长。

彭伟.粉煤灰和矿渣粉对海工混凝土性能的影响[J].四川建材,2009,35(4):6-7.粉煤灰掺入到混凝土中,取代部分水泥,由于粉煤灰由大小不等的球状玻璃体组成,表面致密光滑,在混凝土拌和物中可以起到滚珠效益;新拌混凝土拌和物的水泥颗粒易聚集成团,掺入粉煤灰,由于表面负电性作用,可以有效地分散水泥颗粒,释放更多的浆体来包裹骨料颗粒;能降低用水量,使混凝土的水灰比降低到更低水平,减少混凝土拌和物的离析和泌水。

矿渣粉在水泥水化初期,矿渣粉分布并包裹在水泥颗粒的表面,阻碍了水泥与水的接触,减小了水泥水化速度,起到了延缓和减少水泥初期水化物相互搭接的隔离作用,使得掺有矿渣粉的海工混凝土坍落度经时损失比普通混凝土小,凝结时间比普通混凝土长,有利于本工程桩基海工混凝土的泵送施工。

粉煤灰与矿渣粉复合掺加,两种材料的火山灰效应、形态效应和微集料效应互相叠加,形成工作性能互补效应,使得混凝土具有良好的抗渗性和可泵性,同时粉煤灰中富含的球状玻璃体的润滑作用可以改善由于矿渣粉的掺入所导致的海工混凝土粘聚性提高、泌水性增加的趋势,使新拌海工混凝土得到最佳的流动性和粘聚性。

粉煤灰与矿渣粉一起按比例掺入混凝土中,配有高效减水剂得到的海工耐久混凝土,较好的利用了两种掺合料的优点,使之产生强度互补效应,兼顾了混凝土早期强度与后期强度,早期发挥矿渣粉的火山灰效应,改善浆体和集料的界面结构,弥补由于粉煤灰的火山灰效应滞后,产生的凝胶数量不足导致与未反应的粉煤灰之间的界面粘结不牢引起的早期强度损失;后期发挥粉煤灰的火山灰效应所带来的孔径细化作用以及未反应的粉煤灰的内核作用使得混凝土的强度持续提高。

无论是粉煤灰与矿渣粉的火山灰效应生成的更致密的胶凝体,提高海工混凝土的强度和抗渗性,还是粉煤灰与矿渣粉的微集料效应减小了海工混凝土的毛细孔径,提高抗氯离子扩散的能力,还是粉煤灰与矿渣粉的等量取代降低了海工混凝土的初始温度,减少了温度裂缝,提高了结构物钢筋腐蚀时间等等都是在直接或间接的提高海工混凝土的耐久性。

徐忠琨.关于海工混凝土耐久性问题的探讨[J].水运工程,2008,(11):73.根据《海港工程混凝土防腐蚀技术规范》,高性能混凝土应具有高耐久性、高抗氯离子渗透性、高尺寸稳定性和较高的强度。

李丽琴.补偿收缩海工混凝土耐久性的研究[D]. 浙江:浙江工业大学,2005.降低水灰比能显著地提高混凝土的强度及抗海水侵蚀及抗硫酸盐侵蚀的能力,减少混凝土的收缩和质量变化,并且能有效提高混凝土抗氯离子渗透能力。

海工混凝土在早期不具有抗氯离子渗透能力,混凝土的抗氯离子渗透能力随孔隙率的降低而提高,海工混凝土的氯离子迁移电量与龄期成反比。

混凝土的抗氯离子渗透能力除了主要与混凝土密实度(孔结构)有关外,还主要与其硬化浆体中水化铝酸钙(矿渣掺量)的含量有关,因此不能以强度发展规律来推测混凝土的抗氯离子渗透能力。

掺入适量的矿渣可以降低高性能混凝土的脆性:矿渣掺量越高,混凝土膨胀变形越大,这对提高高性能混凝土的耐久性非常有效;但矿渣含量不宜过高。

林忠斌, 杨忠军, 刘炜峰.海工混凝土氯离子扩散系数的试验研究[J].混凝土,2008,(2):62.混凝土氯离子扩散系数变化与混凝土水胶比有关系,混凝土水胶比变大,混凝土氯离子扩散系数变大,相反就反之,而与混凝土砂率无关。

混凝土氯离子扩散系数变化与单方混凝土胶凝用量也有关系,单位立方米混凝土胶凝用量变大,混凝土氯离子扩散系数变大,相反就反之。

混凝土28、84d氯离子扩散系数的影响因数中,混凝土水胶比是主要影响因数,混凝土胶凝材料用量是次要因数。

杨文武.海工混凝土抗冻性与抗氯离子渗透性综合评价[D].重庆:重庆大学,2009.通过混凝土成型3d后放入海水中养护并与标准养护同龄期抗压强度对比,发现,无论是普通混凝土还是掺加粉煤灰、硅灰以及磨细矿渣的混凝土,海水对混凝土具有早强作用,尤其是早期7d的抗压强度比标养显著增长。

并提出了以抗压强度值变化来评价海水对混凝土强度发展影响的指标,其公式为:结果显示,28d龄期是所有混凝土SCF值增长由高变低的共同转折点,这一曲线上的转折点不受掺合料、外加剂、水胶比等因素的影响,而28d龄期以后所含海水“腐蚀源”开始发挥了强度劣化作用,此时可认为混凝土已近似达到海水饱和程度。

通过SCF 值变化发现,混凝土成型3d后,放入天然海水中养护至28d龄期能够保证混凝土强度和内部结构与标养强度对比不下降而且具有较高的海水含量,这也与长期服役海工混凝土中海水含量较高的实际情况相对应。

JTJ270-98《水运工程混凝土试验规程》规范中建议,混凝土成型后标准养护28d,然后浸泡在海水中4d,再进行模拟海洋环境的实验方法显得偏于保守。

对于强度等级小于60MPa的混凝土,无论是普通混凝土还是掺加粉煤灰、硅灰或磨细矿渣的混凝土以及掺加引气剂与否,强度等级与混凝土的冻渗性没有直接的相关性。

张志刚,刘仕东,高庆飞.海工混凝土结构耐久性研究[J].公路交通科技,2008,(12):127-128.俞海勇,徐强,王琼.矿物掺合材料在高性能海工混凝土中的应用[J].粉煤灰,2003,(5):25.多元复合胶凝材料对混凝土性能的改善与其在混凝土中形成良好微级配,微集料效应、形态效应、界面效应、火山灰效应等复合交互迭加有关。

合理控制各种矿物掺合料的物理性能和掺量比例等参数,可最大化发挥多元胶凝材料的复合效应,改善混凝土的综合性能。

刘志勇.基于环境的海工混凝土耐久性试验与寿命预测方法研究[D].南京:东南大学,2006.探讨了海洋不同区位环境下有害物质在混凝土中的传输机制及其与混凝土性能劣化机制的基本理论问题:流体中有害化学物质在硅中的传输机制主要包括下列凡种方式:压力梯度下的渗透、浓度梯度下的扩散、干湿交替条件下的毛细吸入以及电位梯度下的离子迁移,与此相应的传输性能分别称为渗透性能、扩散性能、毛细吸收性能以及离子迁移性能。

砼在长期的水化过程中,毛细孔不断被水化产物所填充,由于毛细孔孔径不同以及外界环境的差异,使得气体或液体透过砼的迁移机制不同,当存在压力差时,气体或液体的迁移可按气体动力学和流体动力学规律以及粘性流、分子流、扩散流的规律进行;存在浓度差时液体或溶解于液体中的物质在扩散作用下发生迁移;存在电位差时物质也可能发生与电渗和电析有关的电动现象;存在温度差时,液体透过物质的过程服从热质量传导定律。

对混凝土耐久性与寿命预测研究中不容回避的两个基本问题即钢筋锈蚀的临界值问题及混凝土孔溶液制取方法问题进行了讨论:砼孔溶液的化学组成是决定钢筋锈蚀进程的关键因素,海工混凝土对钢筋锈蚀起主导作用的是氯离子,但孔溶液氢氧根离子作为钢筋的钝化剂也起着十分重要的作用。

孔溶液的氢氧根离子或pH值受水泥及混合材用量、碱含量及碳化时间的影响,孔溶液的氯离子浓度与混凝土表面氯离子浓度、氯离子渗透与扩散系数、保护层厚度及渗透时间密切相关,在砼中掺加矿渣、粉煤灰等活性混合材料对孔溶液化学组成有很大影响,表现为一方面采用矿渣、粉煤灰提高了氯离子结合能力,降低了孔溶液中游离氯离子含量,但同时也降低了碱度,最后的结果取决于二者哪个占优势。

初步建立了模拟海洋大气盐雾环境下砼在氯离子渗透和碳化共同作用下砼耐久性的加速试验方法,并对不同水胶比掺与不掺工业废渣硅的损伤失效过程进行了试验研究。

试验研究的结果表明尽管碳化和氯离子渗透有助于降低混凝土孔隙率,但是碳化对已结合氯离子具有显著的释放效应,其结果是显著提高了混凝土的氯离子扩散系数;试验还表明水胶比和保护层厚度是影响混凝土抗氯离子扩散能力和抗碳化能力的两个关键参数,降低水胶比和提高保护层厚度能显著提高混凝土抗碳化和抗氯离子扩散能力;掺加工业废渣虽然在未碳化时有助于提高混凝土抗氯离子扩散能力,但是由于掺加大量工业废渣使混凝土碱度降低以及碳化对结合氯离子的释放效应,使得大掺量工业废渣混凝土在这个环境下使用时不具有优势,提高混凝土碱度或降低水胶比提高混凝土抗氯离子扩散能力是提高这个环境钢筋混凝土使用寿命的关键;对钢筋腐蚀电位和混凝土人工孔溶液氯离子含量及pH值的相关性的统计分析表明,混凝土的碱度或pH值与氯离子含量是影响钢筋锈蚀始发的不可忽缺的2个重要参数,二者不可偏废,较高的混凝土pH 值可以容忍较高含量的氯离子使得钢筋不发生锈蚀,而当混凝土被碳化使碱度降低时,只有极微量的氯离子就可以使钢筋锈蚀,这与实际工程中的检测结果十分吻合。

胡红梅,宋明辉,姚志雄.提高海工混凝土抗氯离子渗透性的关键技术[J].建筑科学与工程学报,2009,26(1):10.单掺粉煤灰或矿粉能有效地提高海工混凝土的抗氯离子渗透性,将二者组合叠加的功效要更加优于其单掺功效。

由于矿粉同Ⅱ级粉煤灰的平均粒径不在同一个数量级,相互间有着良好的填充密实效应(叠加效应),将二者组合复配不仅可以实现性能互补,而且由于Ⅱ级粉煤灰价格便宜,可以降低成本,更适于在海工混凝土中推广使用。

范志宏,杨福麟,黄君哲.海工混凝土长期暴露试验研究[J].水运工程,2005,(9):57.对于长期暴露的普通混凝土试件,混凝土中的氯离子扩散系数随着暴露时间的延长而减小。

陈奋健.既有海工混凝土结构耐久性问题及维修加固对策.沿海地区混凝土结构耐久性及其设计方法科技论坛与全国第六届混凝土耐久性学术交流会论文集[C].2004,5:481-485.朱劲松,叶青,王建东.海工混凝土早龄期抗氯离子渗透性能的研究[J].建筑材料学报,2006,(6):226.混凝土的抗氯离子渗透能力随孔隙率的降低而提高,随孔径大于20nm特别是孔径大于50nm的毛细孔分布数量的减少而增强。

在早龄期海工混凝土的孔隙率高,孔径大于50nm的大孔数量多,因此其抗氯离子渗透能力较弱。

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