混凝土的耐久性和可持续发展
混凝土的可持续性
混凝土的可持续性一、介绍混凝土是一种常见的建筑材料,广泛应用于建筑、道路和基础设施的建设中。
然而,随着可持续发展的要求不断提高,人们开始关注混凝土的可持续性。
本文旨在探讨混凝土在可持续性方面的优势和挑战,并提出相应的解决方案。
二、混凝土的优势1.耐久性:混凝土具有出色的耐久性,可以长期承受重压和自然环境的侵蚀。
这意味着使用混凝土建筑可以减少维护和修复成本,延长建筑物的使用寿命。
2.能源效益:混凝土可以有效地储存和释放热能,提高建筑物的能源效率。
在冬季,混凝土可以保持室内温暖,减少取暖设备的使用。
而在夏季,混凝土的保温性能可以减少空调的使用,降低能源消耗。
3.可回收性:混凝土是一种可以回收和再利用的材料。
废弃的混凝土可以被粉碎、清洗和重新使用,减少对原始材料的需求,降低环境影响。
三、混凝土的挑战1.碳排放:混凝土的生产过程需要消耗大量能源,并伴随着大量的二氧化碳排放。
这对全球变暖和气候变化产生了负面影响。
2.原材料需求:混凝土的制备需要大量的水泥、砂石和骨料等原材料。
然而,这些原材料的开采和运输会带来环境破坏,对自然资源造成压力。
3.废弃物处理:混凝土在使用寿命结束后会成为废弃物,如何有效处理废弃的混凝土成为了一个问题。
目前,还没有完全成熟的混凝土废弃物处理方案。
四、解决方案1.绿色混凝土:绿色混凝土是一种环境友好的混凝土,通过减少水泥的使用量、添加粉煤灰等替代材料,可以降低碳排放和能源消耗。
2.循环经济:采用循环经济原则,将废弃的混凝土进行再生利用。
可以将废弃的混凝土粉碎、清洗,并添加再生骨料重新制备成混凝土。
3.研发新材料:研发更加环保和可持续的替代材料,例如使用高效能源的燃料替代传统水泥,开发生物质能源等。
4.加强管理和监控:建立严格的管理和监控体系,监测混凝土的生产和使用过程,确保符合环保标准和要求。
五、结论混凝土作为一种常见的建筑材料,具有良好的可持续性优势,但也面临一些挑战。
通过采用绿色混凝土、循环经济、研发新材料以及加强管理和监控,可以进一步提高混凝土的可持续性。
混凝土配合比设计必须达到的四点要求
混凝土配合比设计是混凝土工程中非常重要的一环,其质量直接影响着混凝土的强度、耐久性和工程结构的安全性。
混凝土配合比设计必须达到以下四点要求:1. 强度与耐久性的要求混凝土强度和耐久性是衡量混凝土质量的关键指标。
混凝土在使用过程中需要承受各种荷载和环境侵蚀,因此其强度和耐久性必须得到保证。
在配合比设计中,必须根据工程实际需要确定混凝土的强度等级,同时考虑混凝土在长期使用中的抗压、抗拉、抗冻融、抗碱骨料反应等性能,确保混凝土的强度和耐久性达到设计要求。
2. 经济性的要求混凝土配合比设计在满足强度和耐久性要求的前提下,应尽可能节约水泥、骨料和外加剂的使用,减少混凝土的成本。
合理的配合比设计可以有效降低混凝土的施工成本,提高工程的经济效益。
3. 流动性和工作性的要求混凝土的流动性和工作性直接影响混凝土的施工质量和工程的效果。
在配合比设计中,必须根据工程的具体要求确定混凝土的流动性和工作性,保证混凝土在施工过程中能够顺利浇筑、振实和成型,同时确保混凝土的坍落度和坍落度保持时间符合要求。
4. 可持续发展的要求混凝土是建筑材料中的重要组成部分,其生产和使用对环境和资源的影响日益受到关注。
在配合比设计中,必须优先考虑采用替代性原材料、减少能源消耗和排放,降低对自然环境的影响,推进混凝土生产和使用的可持续发展。
混凝土配合比设计必须兼顾强度、耐久性、经济性、流动性和工作性、可持续发展等多方面的要求,只有在全面考虑各种因素的基础上,才能设计出满足工程需要、质量稳定、施工方便、耐久性好的混凝土配合比方案。
混凝土是建筑工程中常用的主要材料之一,其质量直接关系到工程结构的稳定和耐久性。
混凝土配合比设计是确保混凝土质量稳定的关键步骤,其必须达到的要求不仅仅是简单的强度和耐久性,还包括经济性、流动性和工作性、可持续发展等多方面的考量。
接下来,我们将对混凝土配合比设计的这四个要求进行更详细的阐述。
1. 强度与耐久性的要求混凝土的强度和耐久性是其最基本的性能指标,也是工程建设中最为关注的问题之一。
混凝土耐久性论文:混凝土耐久性的提高措施
混凝土耐久性论文:混凝土耐久性的提高措施一、混凝土耐久性的重要性混凝土作为建筑工程中最广泛使用的材料之一,其耐久性直接关系到建筑物的使用寿命和安全性。
耐久性不足可能导致混凝土结构过早损坏,需要频繁维修和重建,不仅增加了成本,还可能对环境造成不利影响。
例如,混凝土在长期使用过程中可能受到化学侵蚀、冻融循环、钢筋锈蚀等因素的影响,从而降低其强度和稳定性。
因此,提高混凝土的耐久性具有重要的经济和社会意义。
二、影响混凝土耐久性的因素(一)水泥品种和用量不同品种的水泥具有不同的性能,对混凝土耐久性产生影响。
例如,普通硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀能力相对较弱,而矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥在这方面表现较好。
水泥用量过少会导致混凝土强度不足,而用量过多则可能增加混凝土的收缩和开裂风险。
(二)骨料质量骨料的级配、强度、孔隙率等因素会影响混凝土的密实度和耐久性。
使用劣质骨料,如含泥量高、孔隙率大的骨料,容易导致混凝土内部缺陷增多,降低其抵抗外界侵蚀的能力。
(三)水灰比水灰比是影响混凝土强度和耐久性的关键因素。
水灰比过大,混凝土中的孔隙增多,容易使有害物质渗透进入混凝土内部,从而降低其耐久性。
(四)施工质量施工过程中的搅拌、浇筑、振捣和养护等环节对混凝土的耐久性有着重要影响。
如果施工不当,如搅拌不均匀、振捣不密实、养护不及时等,会导致混凝土内部存在缺陷,降低其耐久性。
(五)环境因素混凝土所处的环境条件,如温度、湿度、化学物质侵蚀、冻融循环等,也会对其耐久性产生显著影响。
在恶劣的环境中,混凝土更容易受到破坏。
三、提高混凝土耐久性的措施(一)合理选择原材料1、水泥根据工程的具体要求和环境条件,选择合适品种的水泥。
对于处于侵蚀性环境中的混凝土结构,优先选用抗硫酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥等。
2、骨料选用质地坚硬、级配良好、孔隙率低、含泥量少的骨料。
同时,可以考虑使用人工骨料或经过特殊处理的骨料,以提高混凝土的耐久性。
混凝土材料的可持续发展与应用
混凝土材料的可持续发展与应用混凝土作为一种重要的建筑材料,在现代社会中发挥着重要的作用。
然而,传统的混凝土生产和使用方式存在一定的环境负担和资源浪费问题。
为了实现可持续发展,需要对混凝土材料进行创新与改进。
一、混凝土材料的现状与挑战目前,全球混凝土生产和使用量巨大,但传统的混凝土主要由水泥、砂和骨料组成,水泥的生产过程消耗大量能源和产生大量二氧化碳,对环境造成了严重污染。
同时,混凝土在使用过程中也存在着一定的问题,例如易开裂、抗冻性差等。
在可持续发展的背景下,如何改进混凝土材料的制造与应用成为了一个重要的挑战。
二、混凝土材料的可持续发展为了实现混凝土材料的可持续发展,可以从以下几个方面进行改进。
1. 使用替代材料传统的混凝土主要使用水泥作为胶凝材料,但水泥的生产过程对环境影响较大。
因此,可以考虑使用替代材料来减少对水泥的依赖。
例如,可以使用粉煤灰、矿渣、粉煤渣等废弃物作为胶凝材料的替代品,不仅能减少资源消耗,还能减少环境污染。
2. 优化混凝土配方混凝土的配方优化对材料的性能和环境影响具有重要意义。
通过合理选择骨料、添加剂和控制水胶比等方式,可以改善混凝土材料的强度、耐久性等性能,降低过量使用水泥的现象。
3. 推广绿色建筑绿色建筑是可持续建筑的重要策略之一。
通过采用节能、环保的设计理念和材料选择,可以降低混凝土的使用量,减少能源的消耗和碳排放,实现建筑的可持续发展。
三、混凝土材料的应用领域除了改进混凝土材料的制造过程,其应用领域也是实现可持续发展的重要方向。
1. 建筑领域混凝土在建筑领域中广泛应用,可以用于建造各种结构,如房屋、桥梁、隧道等。
通过优化设计和材料选择,可以提高建筑物的耐久性和抗震性能,降低维护成本,实现建筑的可持续发展。
2. 基础设施建设混凝土也在基础设施建设中扮演重要角色。
例如,高速公路、铁路、港口等基础设施的建设需要大量的混凝土材料。
通过改进混凝土材料的性能,可以提高基础设施的使用寿命和安全性。
超高性能混凝土的耐久性和可持续发展
混凝土抗冻性试验通常采用 CIF 和 CDF 试验方法 , [15,16] 其中 CDF 方法是根据混凝土试件表面剥蚀量的变化来评价混 凝土抗冻性,而 CIF 方法是根据混凝土试样单位面积的质量 损失率来评价混凝土的抗冻性。混凝土相对动弹性模量降低 到 80% 以下或者剥蚀量为 1500g/m2 时,混凝土已经冻融破坏。 卡塞尔大学和杜伊斯堡 - 埃森大学以及赫尔辛基大学对混凝土 的抗冻性进行大量的试验研究 [4,17,18]。这些试验包括处理方式 (90℃热处理,预损伤),骨料粒径以及纤维增强对超高性能混 凝土抗冻性的影响。杜伊斯堡 - 埃森大学对超高性能混凝土 的研究表明,粗骨料和细骨料混凝土与冻融循环次数和热处理 无关,按照 CIF 和 CDF 试验方法先进行 90℃热处理,然后进 行 112 次冻融循环,没有发现由于冻融应力产生的内部损伤 , [17] 也没有发现由于在样品冻融循环前进行干湿交替养护(60℃ 7 天干燥,7 天毛细管吸入)而产生的抗冻性降低。超高性能混 凝土在经过骤冷后(例如从 90℃降至 8℃),完全破坏。因此 产生微裂缝的试样,在经过 4 次冻融循环已经出现明显的内部 损伤以及相对动弹性模量降低到 70%(图 5)。
钢纤维
的研究表明,有机乳酸的腐蚀能力相对来说最强 [11,12]。在 2 个 试验项目中,都可以观察到由于进行了热处理,抗腐蚀能力降 低的现象,这种现象可能归因于微裂缝对混凝土的削弱作用。 值得一提的是,Franke 等人在试验中发现,超高性能混凝土的 残余承载力在经过化学腐蚀后,大部分表现出抗压强度的增 加。这可能是未水化的水泥熟料与腐蚀性介质发生水化反应的
混凝土与可持续发展
混凝土与可持续发展混凝土作为一种常见的建筑材料,对于可持续发展具有重要的影响。
本文将围绕混凝土在可持续发展中的作用展开讨论。
一、混凝土的可持续性混凝土是一种由水泥、骨料、粉煤灰和水等原材料经过混合而成的材料,其制作过程相对简单,原材料广泛,且容易获取。
与其他建筑材料相比,混凝土具有以下可持续性的特点:1. 资源效益:混凝土的原材料主要来自天然资源,如石灰石、河砂等,供应充足。
与其他建筑材料相比,混凝土的制造对于自然资源的消耗相对较少。
2. 能源效益:混凝土的生产过程相对节能,仅需要一定的能源用于原材料的加工与混合。
同时,混凝土的建造需要较少的施工时间,从而减少了能源的消耗。
3. 环境友好:混凝土的生产过程中排放的废气和废水较少,对环境的污染相对较小。
而且混凝土是一种可回收利用的材料,可以通过再生混凝土的方式减少对原材料的需求。
二、混凝土在建筑领域中的应用混凝土在建筑领域中被广泛应用,其可持续性的优势与以下几个方面有关:1. 结构强度:混凝土具有较高的抗压性能,能够承受较大的荷载。
这使得混凝土在建筑物的主体结构中得到广泛应用,提供了持久、稳定的建筑框架。
2. 耐久性:混凝土具有较长的使用寿命,能够在不同的环境条件下保持稳定的性能。
与其他建筑材料相比,混凝土在维护和修复方面的成本较低,减少了资源的浪费。
3. 灾害防护:混凝土的高密度特性使其具有较强的抗震、防火和隔热性能。
在地震、火灾等灾害事件中,混凝土建筑能够提供更好的安全保障。
三、混凝土在可持续城市发展中的角色混凝土在可持续城市发展中扮演着重要的角色,具体表现在以下几个方面:1. 能源效益:混凝土的高密度和隔热性能使其在城市中的建筑能够减少能源消耗。
通过利用混凝土建造高效隔热的建筑,城市能够降低供热和供冷的需求量,减少对能源资源的依赖。
2. 环境保护:混凝土的使用可以改善城市的环境质量,减少城市热岛效应。
同时,混凝土的表面可以进行水洗,减少城市空气中的尘埃和有害物质。
混凝土材料的可持续发展原理及实践
混凝土材料的可持续发展原理及实践混凝土材料是建筑业中最常用的材料之一,其用途广泛,包括建筑结构、路面、桥梁、隧道等。
然而,混凝土材料的生产和使用对环境和资源的消耗也是很大的。
因此,在当前强调可持续发展的背景下,如何实现混凝土材料的可持续发展,是一个重要的问题。
一、混凝土材料的可持续发展原理1. 环保原理混凝土材料的生产和使用会产生大量的二氧化碳和废水等污染物,因此,保护环境是实现混凝土材料可持续发展的重要原则之一。
环保原则可以通过以下几点来实现:(1)采用绿色建材。
绿色建材是指具有环保性、能源节约性、资源节约性等特点的建材。
在混凝土材料生产中,可以采用一些新型建材替代传统混凝土材料,如高性能混凝土、自密实混凝土等。
(2)减少污染物的排放。
混凝土材料生产过程中主要污染物为二氧化碳和废水。
减少二氧化碳排放可以采用节能减排的措施,如在混凝土材料生产过程中采用回收利用废热的技术,以及采用太阳能、风能等新型清洁能源。
减少废水排放可以采用水循环利用的技术,如将生产过程中的废水进行处理后再利用。
2. 资源节约原理混凝土材料的生产需要消耗大量的水、砂、石子等资源,因此,实现资源节约是混凝土材料可持续发展的另一个重要原则。
资源节约原则可以通过以下几点来实现:(1)采用可再生资源。
可再生资源是指能够不断更新和再生的资源,如木材、竹材等。
在混凝土材料生产中,可以采用可再生资源替代传统的石子等资源,如使用竹材制成的竹纤维混凝土。
(2)回收利用废弃材料。
混凝土材料生产过程中会产生大量的废弃材料,如混凝土碎块、废弃木材等。
这些废弃材料可以进行回收利用,如将混凝土碎块破碎后再利用于生产混凝土材料。
3. 经济效益原理混凝土材料的生产和使用需要投入大量的资金,因此,实现经济效益是混凝土材料可持续发展的另一个重要原则。
经济效益原则可以通过以下几点来实现:(1)提高生产效率。
提高生产效率可以降低生产成本,提高经济效益。
在混凝土材料生产中,可以采用自动化、数字化等技术,提高生产效率。
混凝土的可持续发展策略
混凝土的可持续发展策略混凝土作为一种广泛应用于建筑和基础设施领域的重要材料,其可持续发展策略是当前全球建筑行业亟待解决的问题之一。
随着全球城市化进程的不断推进,对环境和资源的压力也越来越大,因此我们需要采取措施来提高混凝土的可持续性,并减少对环境的负面影响。
一、推广矿渣掺合料的应用矿渣作为工业副产品,不仅可以减少固体废物的排放,还能够替代部分水泥的使用量。
矿渣掺合料不仅降低了混凝土的成本,还可以改善混凝土的工作性能和耐久性。
因此,推广矿渣掺合料的应用是提高混凝土可持续性的重要策略之一。
二、提高混凝土的耐久性混凝土的耐久性是保证建筑物长期稳定运行的关键。
为了提高混凝土的耐久性,我们可以采取以下措施:1. 使用高性能混凝土:高性能混凝土具有较低的渗透性和较高的抗压强度,能够有效减少水分和有害物质的渗透,提高混凝土的耐久性。
2. 加入控制裂缝的添加剂:加入控制裂缝的添加剂可以有效减少混凝土收缩和温度变化引起的裂缝,延长混凝土的使用寿命。
3. 加强混凝土的施工质量控制:加强混凝土的施工质量控制,确保混凝土的密实性和强度,提高混凝土的耐久性。
三、使用再生材料混凝土的可持续发展还需要减少对天然资源的依赖,提倡使用再生材料。
再生材料包括再生骨料、再生水泥等,这些材料不仅能够减少废弃物的排放,还可以降低混凝土的碳排放量。
因此,推广使用再生材料是混凝土可持续发展的重要措施之一。
四、加强废弃物的管理和再利用混凝土施工过程中产生的废弃物应进行分类和再利用。
例如,将废弃的混凝土进行破碎再利用,可以作为再生骨料使用。
此外,研究开发废弃混凝土的新型利用技术,可以进一步减少废弃物的排放。
五、加强科研和技术创新科研和技术创新是推动混凝土可持续发展的重要驱动力。
我们应该加强对混凝土材料和结构性能的研究,开发新型的混凝土材料和结构技术,推动混凝土行业向着更加环保和可持续的方向发展。
综上所述,混凝土的可持续发展策略包括推广矿渣掺合料的应用、提高混凝土的耐久性、使用再生材料、加强废弃物的管理和再利用,以及加强科研和技术创新。
混凝土结构的可持续发展
混凝土结构的可持续发展引言:可持续发展是当今社会亟需关注的问题,它要求人们在满足现有需求的同时,并不妨碍子孙后代满足他们的需求。
建筑行业作为能源和资源消耗最为庞大的行业之一,其在可持续发展中扮演着重要的角色。
混凝土结构作为建筑领域中的重要一环,其可持续性也备受关注。
本文将探讨混凝土结构的可持续发展,并讨论其在经济、环境和社会方面的影响。
1. 混凝土材料的可持续性混凝土是一种由水泥、砂、石料和水混合而成的材料。
它的主要优点在于耐久性和可塑性。
混凝土的可持续性主要体现在以下几个方面:(1)可再利用性:混凝土可以完全回收再利用,用于制作新的混凝土结构,有效减少资源消耗。
(2)长寿命:混凝土结构具有较长的使用寿命,相比其他材料,它们需要较少的维护和修复,从而减少了资源和能源的消耗。
(3)低能耗:混凝土的生产过程中仅消耗少量的能源,而且随着技术的进步,能源消耗量还在不断降低。
2. 混凝土结构对环境的影响(1)碳排放:混凝土的生产过程会产生大量的二氧化碳排放。
然而,通过改进生产工艺,采用高效炉料和混合材料,可以降低二氧化碳的排放量。
(2)能源消耗:混凝土结构在使用过程中需要消耗大量的能源,如空调、照明等。
通过提高建筑能效和使用可再生能源,可以减少对能源的依赖。
(3)资源消耗:混凝土结构的建造需要大量的原材料,如砂、石料等。
合理利用和管理这些资源,可以减少对自然资源的压力。
3. 混凝土结构的经济价值混凝土结构在经济方面也具有一定的优势:(1)成本效益:相比于其他建筑材料,混凝土的生产成本相对较低。
(2)施工效率:混凝土结构易于施工,可以快速完成建筑项目,缩短工期,提高施工效率。
(3)投资回报率:由于混凝土结构的耐久性和低维护成本,建筑物的投资回报率通常较高。
4. 混凝土结构对社会的影响混凝土结构在社会方面也发挥着重要作用:(1)安全性:混凝土结构具有良好的抗震和防火性能,可以提供安全的居住和工作环境。
(2)建筑美观:混凝土可以制作各种形状和表面装饰,提供多样化的建筑设计,丰富城市的景观。
混凝土结构的耐久性与维修管理
混凝土结构的耐久性与维修管理混凝土结构是建筑工程中常见的一种结构形式,其耐久性与维修管理对于保障建筑物的安全以及延长使用寿命起着至关重要的作用。
本文将从混凝土结构的耐久性特点、现有耐久性问题以及有效的维修管理措施等角度展开论述,旨在探讨混凝土结构的持久性和可持续发展。
一、混凝土结构的耐久性特点混凝土结构具有较强的耐久性,这主要得益于其独特的物理和化学性质。
首先,混凝土具有良好的抗压强度,能够承受较大的荷载。
其次,混凝土具有良好的耐久性,能够抵御气候变化、潮湿环境和化学腐蚀等侵蚀因素的侵害。
此外,混凝土具有较低的热传导性,能够有效阻隔热量的传递,提供良好的隔热保护。
二、现有混凝土结构的耐久性问题尽管混凝土结构具备一定的耐久性,但长期使用过程中仍然存在一些耐久性问题。
首先,由于施工技术等因素的限制,混凝土内部可能存在缺陷和裂缝,导致结构强度下降和渗水问题。
其次,混凝土的碳化和硫酸盐侵蚀等化学侵害因素可能引发混凝土的脆化和蠕变现象。
此外,受重力荷载和温度变化等因素影响,混凝土结构受力不均衡,容易发生变形和位移,影响结构的稳定性。
三、提高混凝土结构耐久性的有效维修管理措施为了提高混凝土结构的耐久性和延长其使用寿命,需要采取一系列有效的维修管理措施。
首先,定期进行结构检测和评估,及早发现可能存在的问题,并及时采取修复措施,避免问题扩大。
其次,加强混凝土结构的养护工作,确保其内部的湿度与温度稳定,降低开裂和碳化等问题的发生。
此外,应加强对混凝土结构的防水和防腐蚀处理,采用合适的材料和技术手段,提高结构的耐水性和耐化学侵蚀性。
最后,科学合理地进行荷载管理,避免超载和临时荷载对结构产生过大影响,保持结构的稳定性和安全性。
四、混凝土结构维修管理的需求与挑战在实际维修管理过程中,需要充分认识维修管理的重要性,并加强维修工作的组织与管理。
首先,需要建立健全的维修管理制度,明确维修工作的具体职责和要求。
其次,培养专业的维修管理人员,提高其技术水平和管理能力,确保维修工作的质量和效益。
混凝土耐久性
混凝土耐久性混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用,长期保持强度和外观完整性的能力。
混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内,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、正常使用和可接受的外观能力简单的说混凝土材料的耐久性指标一般包括:1 混凝土的碳化2 混凝土中钢筋的锈蚀3 碱-骨料反应4 混凝土冻融破坏5 氯离子侵蚀耐久性检测项目1、电通量:用通过混凝土的电通量来反应混凝土抗氯离子渗透性能;2、混凝土抗冻标号:用慢冻法测得的最大冻融循环次数来划分的混凝土抗冻性能等级;3、混凝土抗冻等级:用快冻法测得的最大冻融循环次数来划分的混凝土抗冻性能等级;4、抗硫酸盐等级:用抗硫酸盐侵蚀试验方法测得的最大干湿循环次数来划分的混凝土抗硫酸盐侵蚀性能等级;5、快速氯离子迁移系数法:通过测定混凝土中氯离子渗透深度,计算得到氯离子迁移系数来反映混凝土抗氯离子渗透性能的试验方法—简称为RCM法;6、早期抗裂试验:用于测试混凝土试件在约束条件下的早期抗裂性能;7、抗水渗透试验:(1)渗水高度法:用于以测定混凝土在恒定水压力下的平均渗水高度来表示的混凝土抗水渗透性能;(2)逐级加压法:用于通过逐级施加水压力来测定以抗渗等级来表示的混凝土的抗水渗透性能。
8、耐磨性9、护筋性10、碱骨料反应摘要:通过对影响混凝土结构耐久性几方面因素的分析,结合现有的施工经验,阐述如何提高混凝土结构耐久性的措施。
关键词:耐久性碱-集料反应腐蚀高性能砼1 混凝土工程中的耐久性问题我国人口众多,过去为及时解决居住需要和促进工业生产,建造过不少质量不高的民用房屋和工业厂房。
结构设计虽然采用可靠度理论计算,实质上仅能满足安全可靠指标的要求,而对耐久性要求考虑不足,且由于忽视维修保养,现有建筑物老化现象相当严重。
2 混凝土结构耐久性问题的分析混凝土耐久性问题,是指结构在所使用的环境下,由于内部原因或外部原因引起结构的长期演变,最终使混凝土丧失使用能力。
高耐久性混凝土
高耐久性混凝土混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施工程的材料。
随着人们对建筑材料性能要求的不断提高,高耐久性混凝土作为一种新型建筑材料被广泛关注。
本文将探讨高耐久性混凝土的特点、应用领域以及未来发展方向。
1. 高耐久性混凝土的特点高耐久性混凝土是指具有更长寿命且能够在恶劣环境中保持良好性能的混凝土材料。
与传统混凝土相比,高耐久性混凝土具有以下特点:1.1 高强度高耐久性混凝土具有较高的抗压强度和抗拉强度,能够承受更大的荷载。
这使得它成为适用于大跨度建筑和高层建筑的理想选择。
1.2 抗渗性能优异高耐久性混凝土能够有效抵抗外界水分、气体和化学物质的渗透。
其细微孔隙结构和更高的密实性使其具备出色的防水性能和耐腐蚀性能。
1.3 耐久性强高耐久性混凝土在恶劣的环境条件下具有较长的使用寿命。
它能够抵抗氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀、碳化和冻融循环等因素的损害,从而显著延长了建筑物的使用寿命。
1.4 可持续性高耐久性混凝土使用优质的原材料和先进的配制技术,在施工和使用过程中减少了能耗和排放。
这使得高耐久性混凝土成为一种环保、可持续发展的建筑材料。
2. 高耐久性混凝土的应用领域由于高耐久性混凝土在各方面性能方面的优越表现,它在各个领域都得到了广泛的应用。
2.1 桥梁和高层建筑高耐久性混凝土广泛应用于桥梁和高层建筑中,以满足对结构强度和耐久性的要求。
其卓越的抗渗性和耐久性使得桥梁和高层建筑能够在长时间内抵御外界环境的侵蚀和损害。
2.2 海港和海洋工程海港和海洋工程经常暴露在潮水、海水和氯离子的侵蚀下,高耐久性混凝土能够提供良好的防水性能和抗侵蚀性能,有效延长工程的使用寿命。
2.3 污水处理厂和化工厂污水处理厂和化工厂需要具备优异的耐化学侵蚀性能,高耐久性混凝土能够在强酸、强碱等恶劣环境中保持稳定性能,确保工程的长期稳定运行。
2.4 跑道和停车场高耐久性混凝土也适用于跑道和停车场等场所,在大量车辆行驶和环境压力下能够保持较长的使用寿命和良好的耐磨损性能。
混凝土的耐久性和可持续发展
混凝土的耐久性和可持续发展混凝土的耐久性和可持续发展从提高商品混凝土耐久性和商品混凝土技术可持续发展方面概述现代商品混凝土技术的发展趋势和发展方向。
混凝十技术发展的根本方向是坚持可持续发展战略,在与地球资源环境和谐共生的发展基础上,最大限度地改善商品混凝土的耐久性,提高其使用寿命。
商品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。
这就对商品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商品混凝土技术的可持续发展,其目标就是要使商品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。
1 商品混凝土的耐久性商品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”。
一般商品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商品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,应要求商品混凝土在200年内安全使用。
我国GB 50010——2002《商品混凝土结构设计规范》规定,商品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年寿命来设计商品混凝土。
近几年来,我国已有不少工程的商品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,以充分保证商品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。
但是近几十年以来,商品混凝土构筑物因材质劣化造成失效以至破坏崩塌的事故在国内外也是屡见不鲜,并有愈演愈烈之势。
混凝土的可持续性发展及其实践
混凝土的可持续性发展及其实践一、引言混凝土是一种广泛使用的建筑材料,具有良好的耐久性、可塑性和可靠性。
然而,混凝土生产和使用对环境和资源的影响也不容忽视。
为了实现建筑业的可持续发展,需要采取措施减少混凝土的负面影响,促进其可持续发展。
二、混凝土的可持续性问题1. 能源消耗混凝土的生产需要大量的能源,包括水泥生产、砂石运输和混凝土制备等环节。
其中最耗能的环节是水泥生产,其能耗量占混凝土生产总能耗的60%以上。
这不仅会导致能源短缺,还会增加温室气体排放,对全球气候造成影响。
2. 资源消耗混凝土生产需要大量的原材料,如水泥、砂石、水等。
其中水泥是最主要的原材料,其生产对石灰石、黏土等资源的消耗很大。
此外,砂石的开采也会破坏生态环境,导致水土流失、地质灾害等问题。
3. 废弃物排放混凝土生产和使用会产生大量的废弃物,如废弃混凝土、混凝土块、废旧砖块等。
这些废弃物的处理不当会导致环境污染和资源浪费。
4. 环境污染混凝土生产和使用会产生大量的废气、废水和噪音等污染物。
其中最主要的污染物是二氧化碳,其排放量占全球温室气体排放总量的5%左右。
此外,混凝土生产和使用还会对土壤、水体和生物多样性造成影响。
三、混凝土的可持续发展实践为了解决混凝土的可持续性问题,建筑业采取了一系列的措施,促进混凝土的可持续发展。
1. 使用替代材料为了减少水泥的使用,可以使用替代材料,如粉煤灰、矿渣粉、钢渣等。
这些材料不仅可以减少水泥的使用,还可以提高混凝土的力学性能和耐久性。
2. 优化混凝土配合比通过优化混凝土配合比,可以减少水泥的使用量,降低混凝土的强度等级。
同时,还可以提高混凝土的流动性和减水性,提高施工效率。
3. 推广绿色建筑绿色建筑强调可持续性和环境友好性,可以通过设计、施工和使用等方面减少混凝土的使用量和影响。
例如,可以采用轻质隔墙、预制构件等技术,减少混凝土的使用量;可以采用太阳能、地热能等可再生能源,减少对传统能源的依赖;可以采用雨水收集、污水处理等技术,减少对自然资源的消耗。
混凝土发展的六大趋势
混凝土发展的六大趋势
1. 绿色可持续发展:混凝土行业越来越关注环境和可持续性问题。
通过使用环境友好的材料、减少碳排放和废弃材料的使用,混凝土产业努力减少对环境的影响。
2. 创新技术的应用:随着科技的发展,混凝土产业也在不断引入新的技术和工艺。
例如,使用高性能混凝土材料、自修复混凝土和3D打印技术等,可以提高混凝土的强度、耐久性和施工效率。
3. 城市化和基础设施建设:随着城市人口的增加和城市化进程的加快,对基础设施建设的需求也在增加。
混凝土在建筑、桥梁、道路和其他基础设施项目中广泛应用,因此混凝土行业将受益于城市化和基础设施建设的趋势。
4. 数字化和自动化:数字化和自动化技术在混凝土生产和施工中的应用也越来越重要。
使用计算机辅助设计(CAD)、建模(BIM)和机器人技术等,可以提高混凝土生产和施工的效率、精度和安全性。
5. 高性能混凝土的需求增加:随着对建筑品质和耐久性要求的提高,对高性能混凝土的需求也在增加。
高性能混凝土可以提供更高的强度、抗裂能力和耐久性,因此在高层建筑、大跨度结构和特殊工程中得到广泛应用。
6. 智能建筑和智能城市发展:随着智能建筑和智能城市的发展,对混凝土的需
求也在改变。
混凝土可以与传感器、智能化系统和可再生能源等结合,从而实现更高级别的功能,如能源管理、环境监测和智能交通等。
混凝土材料的可持续性发展
混凝土材料的可持续性发展混凝土材料的可持续性发展一、背景介绍随着经济的快速发展和城市化进程的加速,建筑业的需求不断增长,混凝土作为建筑材料中的重要组成部分,也随之得到广泛应用。
然而,混凝土生产和使用也带来了一系列环境和社会问题,如能源消耗、CO2排放、水污染、土地占用等。
因此,建立可持续的混凝土产业链,实现混凝土材料的可持续性发展已成为当前建筑工程领域的重要研究方向。
二、可持续性发展的定义及原则1. 可持续性发展的定义可持续性发展是指在满足当前需要的同时,不危害未来人类和自然界的生存和发展的能力。
可持续性发展应该是经济、社会和环境的一个有机整体,它要求平衡满足人类需求和资源保护之间的关系。
2. 可持续性发展的原则(1)经济可持续性原则经济可持续性原则是指在满足人类物质需求的同时,保证经济发展的可持续性,包括资源的利用和分配、经济增长和环境保护等。
(2)社会可持续性原则社会可持续性原则是指在满足人类社会需求的同时,保证社会的稳定和发展,包括公平、正义、和谐等。
(3)环境可持续性原则环境可持续性原则是指在满足人类需求的同时,保证环境的可持续性,包括生态平衡、资源的合理利用和环境保护等。
三、混凝土材料的可持续性发展1. 混凝土生产的可持续性(1)能源利用混凝土生产需要大量的能源,如果使用化石能源,会导致大量的CO2排放。
因此,采用可再生能源替代化石能源,如风能、太阳能和水能等,是实现混凝土生产的可持续性的重要途径。
(2)原材料利用混凝土生产需要大量的原材料,如水泥、骨料、砂等。
因此,采用可再生资源和废弃物资源替代非可再生资源,如使用再生骨料和废弃物替代天然砂石等,是实现混凝土生产的可持续性的重要途径。
(3)碳排放控制混凝土生产会产生大量的CO2排放,因此,减少CO2排放是实现混凝土生产的可持续性的关键。
采用低碳水泥、使用工业废弃物等降低水泥的烧制温度、控制混凝土的配合比等措施可以有效减少CO2排放。
2. 混凝土使用的可持续性(1)建筑节能混凝土结构具有良好的隔热、隔音、防火等性能,可以减少建筑物的能耗。
混凝土建筑中的可持续发展设计
混凝土建筑中的可持续发展设计一、引言混凝土建筑是人类历史上最重要的建筑形式之一,它在各种建筑中具有很强的可塑性和可持续性。
但是,随着城市化进程不断加快,混凝土建筑的规模和数量也越来越大,对环境造成的影响也越来越大。
因此,如何在混凝土建筑中实现可持续发展设计是一个非常重要的问题。
二、混凝土建筑的可持续性1. 混凝土建筑的优点混凝土建筑具有很多优点,例如耐久性好、抗震性强、施工速度快、防火性好等。
而且,混凝土建筑可以通过使用混凝土回收料、使用可再生能源等方式实现可持续发展。
2. 混凝土建筑的缺点然而,混凝土建筑也存在一些缺点,例如建造过程中会产生大量的废弃物、混凝土生产过程会消耗大量的能源等。
同时,混凝土建筑的设计也需要考虑空气、水、土壤等方面的环境影响。
三、混凝土建筑中的可持续发展设计1. 混凝土建筑的节能设计混凝土建筑的节能设计可以通过以下几个方面实现:(1)建筑外墙的保温设计;(2)采用高效节能的采光系统和照明系统;(3)采用高效节能的空调系统;(4)采用可再生能源,如太阳能、风能等。
2. 混凝土建筑的水资源管理混凝土建筑的水资源管理可以通过以下几个方面实现:(1)采用雨水收集系统,用于植物浇灌、厕所冲水等;(2)采用低流量的洁具和淋浴头;(3)采用节水型的水龙头和水表。
3. 混凝土建筑的废弃物处理混凝土建筑的废弃物处理可以通过以下几个方面实现:(1)在设计阶段就考虑如何最大限度地减少废弃物的产生;(2)建造过程中采用绿色材料,减少废弃物的产生;(3)将废弃物分类处理,回收利用。
4. 混凝土建筑的绿化设计混凝土建筑的绿化设计可以通过以下几个方面实现:(1)在建筑周围种植绿化植物,吸收二氧化碳和有害气体,减少污染;(2)在建筑上方设置绿化屋顶,减少夏季的热岛效应;(3)在建筑内部设置绿化墙面和绿化庭院,提升室内空气质量。
四、混凝土建筑中的案例分析1. 上海环球金融中心上海环球金融中心是一座高达632米的超高层建筑,采用了多项可持续发展设计,如:(1)建筑采用了高效节能的空调系统,能够在炎热的夏季减少能源消耗;(2)采用了高效节能的采光和照明系统,减少能源消耗;(3)在建筑周围种植大量绿化植物,减少污染。
混凝土的可持续发展与环境影响
混凝土的可持续发展与环境影响近年来,随着对环境保护意识的提高,可持续发展成为全球各行业的关注焦点。
在建筑领域中,混凝土作为一种主要的建筑材料,也面临着可持续发展和环境影响的挑战。
本文将探讨混凝土的可持续发展与环境影响,从材料生命周期、碳排放以及创新技术等方面进行分析。
一、材料生命周期混凝土的材料生命周期包括原材料获取、生产制造、使用和废弃处理等阶段。
其中,对于可持续发展而言,关键是减少对自然资源的依赖和降低能源消耗。
在原材料获取阶段,传统的混凝土制造需要大量的沙石、水泥和砂石等资源,对环境造成一定的破坏。
因此,可持续发展的关键是寻找替代原材料,例如利用再生混凝土或工业副产品作为混凝土的原材料,减少资源消耗和环境破坏。
在生产制造阶段,混凝土的制造过程中需要耗费大量的能源,造成相当数量的二氧化碳排放。
因此,通过采用高效节能的生产工艺和设备,优化混凝土的生产过程,可以显著减少能源消耗和碳排放。
在使用阶段,混凝土的耐久性和维护成本也是可持续发展的问题。
通过加入合适的添加剂和控制混凝土的配制比例,可以增加混凝土的耐久性,减少维修和更换的频率,降低不必要的资源消耗。
在废弃处理阶段,旧混凝土的再利用是可持续发展的一种方式。
通过对废弃混凝土进行破碎、筛分和重新配制,可以制造再生混凝土并用于新的建筑项目,减少废弃物的产生和处理。
二、碳排放混凝土的生产过程中会伴随大量的碳排放,这对全球变暖和气候变化产生负面影响。
因此,为了实现混凝土的可持续发展,降低碳排放是至关重要的。
一种减少碳排放的方法是减少水泥的使用量。
水泥的制造过程中会释放大量的二氧化碳,因此通过优化配比和采用掺合料等措施,可以减少水泥的用量,从而降低碳排放。
另一种减少碳排放的方法是采用替代燃料和能源。
传统混凝土生产过程中,煤炭和石油等化石燃料是主要的能源来源。
而利用可再生能源,如太阳能和风能等作为混凝土生产的能源来源,则可以显著减少碳排放。
此外,通过碳捕集和储存技术,可以将混凝土生产中释放的二氧化碳捕集并储存在地质层中,以减少对大气的排放。
混凝土结构设计中的可持续发展考虑
混凝土结构设计中的可持续发展考虑一、引言混凝土结构是建筑领域中最常见的结构类型之一,它的可持续性对环境和社会都有着重要的影响。
在设计混凝土结构时,考虑可持续发展的因素可以降低能耗、延长结构寿命、减少废弃物生成等。
本文将从材料、结构、施工等方面探讨混凝土结构设计中的可持续发展考虑。
二、材料1. 水泥选择水泥是混凝土中最重要的成分之一,但生产水泥会消耗大量的能源和产生大量的二氧化碳排放。
在选择水泥时,应优先选择掺合料多的水泥,例如矿渣、粉煤灰等。
同时,还应考虑水泥的生产能耗和排放量,选择能耗低、排放量少的水泥品种。
2. 骨料选择骨料是混凝土中占比较大的成分之一,应选择优质骨料,以延长混凝土结构的使用寿命。
同时,应尽量选择本地产的骨料,避免长途运输增加能源消耗和污染风险。
3. 混凝土配合比设计混凝土配合比的设计应遵循“适度配方”的原则,即在保证强度和耐久性的前提下,尽可能降低材料的用量,减少浪费和能耗。
混凝土配合比的设计应综合考虑材料性能、施工工艺、环境条件等因素。
三、结构1. 结构形式选择在混凝土结构设计中,应优先选择适合当地气候、地质条件和建筑功能的结构形式。
例如,在地震频繁的地区,应选择能够抵御地震的结构形式,如框架结构、剪力墙结构等。
2. 结构优化设计结构优化设计是降低混凝土结构能耗和减少材料浪费的重要手段。
在结构优化设计中,应尽可能减少结构自重、减少材料用量、优化结构形式等。
例如,在高层建筑的设计中,应尽可能减少结构自重,以降低建筑物对地基的荷载,减少对地面环境的影响。
3. 结构耐久性设计混凝土结构的耐久性是影响其可持续性的重要因素之一。
在设计混凝土结构时,应考虑结构的使用寿命,选择适当的材料和施工工艺,以提高结构的耐久性。
例如,在海岸线附近建造的混凝土结构,应选择能够抵御海水侵蚀的材料和防腐蚀措施。
四、施工1. 施工工艺选择在混凝土结构施工中,应选择能够降低能耗和减少材料浪费的施工工艺。
例如,在混凝土搅拌和运输中,应尽可能减少能耗和废弃物的产生,使用高效的搅拌和运输设备。
混凝土的可持续发展利用
混凝土的可持续发展利用一、引言混凝土是一种常用的建筑材料,广泛应用于各种建筑物、道路、桥梁等工程中。
然而,传统的混凝土制备过程消耗大量的能源和资源,同时还会产生大量的二氧化碳等温室气体,给环境带来不良影响。
因此,如何实现混凝土的可持续发展利用成为了当前研究的热点之一。
本文将深入探讨混凝土的可持续发展利用,包括现有的混凝土制备技术、混凝土的环保性能、混凝土的再生利用等方面。
二、混凝土的制备技术1. 传统混凝土制备技术传统的混凝土制备技术采用水泥、石子、沙子等原材料进行配制。
其中,水泥是混凝土的主要原料之一,其制备过程需要高温煅烧,消耗大量的能源,同时还会产生大量的二氧化碳等温室气体。
石子和沙子等原材料采矿和加工过程也会消耗大量的能源和资源,给环境带来不良影响。
2. 新型混凝土制备技术为了实现混凝土的可持续发展利用,研究人员提出了一系列新型混凝土制备技术,包括高性能混凝土、自密实混凝土、自抗裂混凝土、自愈合混凝土等。
这些新型混凝土制备技术主要采用新型原材料,如工业废渣、海水、海沙等,减少了对自然资源的消耗。
同时,这些新型混凝土具有更好的强度、耐久性等性能,能够更好地满足不同工程的需求。
三、混凝土的环保性能1. 抗渗性能混凝土的抗渗性能是其环保性能的重要指标之一。
传统的混凝土制备技术因使用水泥等原材料,其抗渗性能较差,容易受到水分和化学物质的侵蚀。
而新型混凝土制备技术采用了添加剂等新型原材料,能够有效提高混凝土的抗渗性能。
2. 抗裂性能混凝土的抗裂性能也是其环保性能的重要指标之一。
传统的混凝土制备技术因使用水泥等原材料,其抗裂性能较差,容易受到温度、湿度等因素的影响而出现裂缝。
而新型混凝土制备技术采用了自抗裂技术等新型原材料,能够有效提高混凝土的抗裂性能。
3. 耐久性能混凝土的耐久性能也是其环保性能的重要指标之一。
传统的混凝土制备技术因使用水泥等原材料,其耐久性能较差,容易受到化学物质的侵蚀而出现龟裂、脱落等问题。
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混凝土的耐久性和可持续发展从提高商品混凝土耐久性和商品混凝土技术可持续发展方面概述现代商品混凝土技术的发展趋势和发展方向。
混凝十技术发展的根本方向是坚持可持续发展战略,在与地球资源环境和谐共生的发展基础上,最大限度地改善商品混凝土的耐久性,提高其使用寿命。
商品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。
这就对商品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商品混凝土技术的可持续发展,其目标就是要使商品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。
1 商品混凝土的耐久性商品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”。
一般商品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商品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,应要求商品混凝土在200年内安全使用。
我国GB 50010——2002《商品混凝土结构设计规范》规定,商品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年寿命来设计商品混凝土。
近几年来,我国已有不少工程的商品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,以充分保证商品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。
但是近几十年以来,商品混凝土构筑物因材质劣化造成失效以至破坏崩塌的事故在国内外也是屡见不鲜,并有愈演愈烈之势。
国际上商品混凝土的大量使用始于20世纪30年代,到五六十年代达到高峰。
许多发达国家每年用于建筑维修的费用都超过新建的费用。
过去,除了大型水利工程外,我国商品混凝土工程的耐久性问题长期不受重视,商品混凝土结构没有达到预期的使用寿命,受环境作用过早破坏的实例很多,由此造成的经济损失也很大。
由于许多工程设计只满足荷载要求,而没有提出耐久性的要求,使已建成的商品混凝土构筑物存在耐久性隐患。
我国在50年代兴建的水电站大坝有很多已经成为“病坝”,我国的商品混凝土工程量在改革开放30多年来突飞猛进,可以预见,耐久性不佳的商品混凝土工程的劣化问题将会日趋严重。
因此,商品混凝土耐久性问题越来越受到人们的重视。
1.1 商品混凝土的耐久性破坏商品混凝土耐久性涉及到商品混凝土性能的方方面面,是影响商品混凝土使用寿命的首要因素。
造成商品混凝土耐久性不佳的原因多种多样,主要可分为:(1)物理破坏:由温度变化引起的收缩膨胀裂缝(这是由于商品混凝土内骨料和硬化水泥浆体不同的温度膨胀系数而引起),如冻融循环、除冰盐分对商品混凝土的剥蚀等:(2)化学破坏:由商品混凝土内部材料引起的碱骨料反应以及外部侵蚀性离子(Gl-)引起的诸如钢筋锈蚀、硫酸盐侵蚀以及碳化(CO2)等;(3)机械破坏:冲击、磨损、流动淡水溶蚀作用、流动气体的磨蚀、冲蚀等(如道路、水利商品混凝土)。
如何有效地预防和抵抗这些破坏因素的破坏力,是解决商品混凝土耐久性问题的关键。
1.2 商品混凝土耐久性破坏常见原因我国已故商品混凝土权威吴中伟院士早在1991年就指出,近年来商品混凝土耐久性破坏愈趋严重的原因很多,常见的较重要的主要有:(1)原材料因素:如水泥因为强度提高、细度增大、硬化速度加快等因素,加剧了商品混凝土结构的开裂问题;优质合格的骨料资源日趋枯竭,只有采用质次或有问题的集料(如海砂、风化砂石、碱活性骨料等),对集料的质量也缺乏必要的重视;(2)施工原因:过于追求施工进度,对商品混凝土工程的施工质量控制不严,也不注意对商品混凝土结构进行必要的养护;(3)应用原因:现代商品混凝土的应用范围不断扩大,使大量商品混凝土工程所处的环境与使用条件日益严酷,但未认真采取相应的对策以提高其在严酷环境下的使用寿命;(4)设计研究原因:对商品混凝土工程耐久性的研究试验工作大部分局限在试验室阶段,与实际使用环境脱节,更重要的是商品混凝土工程在设计过程中常常只考虑单一的破坏因素,忽视对实际中常发生的2个以上破坏因素引起的综合破坏作用,即对商品混凝土耐久性综合症缺少认识。
1.3 商品混凝土耐久性研究存在的问题商品混凝土耐久性问题自20世纪50年代提出,受到世界各国的广泛重视,几十年来各国商品混凝土行业工作者进行了大量的基础试验研究工作,获得了一定的成果,有些成果对一些常见的耐久性问题的解决起到了显著作用:如引气剂对提高商品混凝土抗冻性的作用;限制水泥和商品混凝土中的碱含量对碱—集料反应的预防;活性矿物掺合料对提高抗渗性和对盐类侵蚀作用的抵抗以及对减轻碳化作用、保护钢筋以免锈蚀、抑制商品混凝土中的碱—集料反应以及防止淡水溶析作用和表面破坏等均提出了有效的措施。
为了得到耐久性良好的商品混凝土,按耐久性设计商品混凝土和预测商品混凝土的使用寿命成为耐久性研究的主要内容和最终目标。
但是我们也应该看到,由于研究内容的片面性和理论深入不够以及研究方法存在的局限性和缺陷性,使得大量基础的耐久性研究成果对解决实际商品混凝土工程耐久性问题的成效不大,也使当前的商品混凝土耐久性问题呈现越来越严重的趋势。
主要表现在:(1)针对单一破坏的因素研究较多,而忽略了常常在建筑物中出现的多因素共同作用的研究;(2)很多试验是在实验室加速试验条件下得到的,与商品混凝土实际使用环境相差甚远,使试验结果无法进行比对。
典型的如骨料碱活性反应快速检测法(ASTMCl260,南非快速砂浆棒法等),该方法是将试件浸泡在80℃1N的NaOH溶液中进行测试,试验条件十分严酷,与商品混凝土实际环境条件相差甚远;(3)材料因素研究得多,结构因素研究得少,基础理论的研究更少,缺乏定量研究,更缺少区分不同体系、不同结构的材料在耐久性能上差别的对比。
1.4 常见的耐久性综合症实际商品混凝土工程中的耐久性问题相对比较复杂,常常不是单一出现的,而是多种因素共同作用的结果,因此,有必要充分了解商品混凝土中的耐久性综合作用因素。
商品混凝土工程中出现的常见耐久性综合症如下:(1)碳化与钢筋锈蚀:(2)冻融循环(包括海水冻融)与钢筋锈蚀;(3)盐类腐蚀与钢筋锈蚀;(4)盐类腐蚀与冻融循环、机械力破坏;(5)盐类腐蚀中SO42-、Mg2+、Cl-作用的综合叠加效应引起商品混凝土的快速破坏;(6)缓慢延续的碱—集料反应与其它破坏作用的综合和叠加。
研究防治商品混凝土耐久性综合症,必须弄清楚破坏作用的主次和先后,并对几种因素的共同作用,尤其是叠加效应加以研究。
叠加效应相对比较复杂,有时还会出现负叠加,即互相抵消的特殊现象。
商品混凝土中以碱—集料反应为主因及导因的耐久性综合症现象十分普遍,具体表现在:(1)碱—集料反应十钢筋锈蚀:前者是导因,碱—集料反应引起开裂导致钢筋锈蚀,造成严重破坏;(2)碱—集料反应+冻融循环:我国北方有几处机场跑道因碱—集料反应而开裂,加速了冻融破坏;(3)碱—集料反应+海水腐蚀:如日本冲绳岛海港的商品混凝土结构破坏:(4)碱—集料反应+机械力(包括冲击、磨损、疲劳等)破坏:如日本阪神高速公路梁、柱、桥面等;(5)碱—集料反应+除冰盐+钢筋锈蚀:如北京、天津等地的立交桥破坏等。
因此,在对商品混凝土按耐久性进行设计和寿命预测方面,应综合考虑各种不同的破坏因素,并根据经验、同类材料的性能、快速试验结果以及商品混凝土工程暴露的环境条件等,对所设计的商品混凝土工程的耐久性进行预测。
1.5 提高商品混凝土耐久性的途径商品混凝土的耐久性是一个十分复杂的综合性问题,不仅与所使用的材料本身有关,还与商品混凝土结构所处的环境条件(包括温湿度、结构物周围的水和土壤中的侵蚀性离子、空气中的侵蚀性成分等)紧密相连,因此要系统提高商品混凝土的耐久性,必须先将环境条件调查清楚,再结合商品混凝土所采用的材料进行耐久性设计。
(1)修订现行的设计及施工规范,将对工程结构的耐久性要求纳入相应的标准及规程中。
这方面的工作最近几年已经开展,已将一般商品混凝土结构的50年和100年的耐久性要求列入了相应的建筑设计及验收规范中,如GB/T 50362——2005《住宅性能评定技术标准》、GB 50010——2002《商品混凝土结构设计规范》以及GB 50003——2001《砌体结构设计规范》等。
(2)从设计阶段入手,商品混凝土工程结构除了按强度设计,保证受力安全外,还必须根据结构物使用环境按耐久性设计,以保证工程的使用寿命。
这是商品混凝土耐久性研究的发展趋势,已经成为当前最活跃的商品混凝土技术研究方向之一。
日本是最早对商品混凝土耐久性设计和预测进行研究的国家,已有系统的设计纲目和预测参数。
根据日本专家调查得出的各类商品混凝土的实际使用寿命为田:一般商品混凝土制品20年、桥梁工程寿命50年、商品混凝土坝寿命100年,并以此制定了钢筋商品混凝土建筑物的设计寿命。
系统的耐久性设计纲目基本内容包括:(1)按照建筑物的劣化状态将耐久性设计目标分为100、65、30年3个等级;(2)劣化外力分为一般劣化外力和特殊劣化外力;(3)相应的设计施工标准方法。
英国在20世纪80年代修订的商品混凝土结构规范中增加了大量的耐久性条款,根据暴露环境条件的严酷程度对最小保护层厚度、商品混凝土强度、抗冻性、最大水灰比、水泥品种、最小水泥用量、最大胶结材料用量(水泥+矿物掺合料)、引气量、集料要求等等都作了具体规定,对按照耐久性要求设计商品混凝土结构工程起到了很好的指导作用。
我国的黄士元、刘崇熙等专家于20世纪90年代初就提出了“按耐久性设计商品混凝土”的思想,经过10多年的发展,越来越为建筑工程界和材料界所认识。
但是总的说来,我国在按耐久性设计商品混凝土方面还有大量的工作和实际问题需要不断研究和解决。
(3)在政府的领导下,建立地方商品混凝土耐久性专家组,系统研究对本地区商品混凝土耐久性有重大影响的各种因素,并提出指导性意见,商品混凝土耐久性研究涉及因素繁多,既包括材料科学的基础研究,也涉及恶劣环境对商品混凝土的侵蚀作用,而且我国幅员辽阔,各地原材料性能差异很大,制定全国统一的指导性文件,各地在实施过程中难免会遇到种种困难。
因此,有必要在地方政府的领导和扶持下,集中有限的人力、物力和财力,成立一个以商品混凝土耐久性专家小组为核心的地方科研基地,这个科研基地可以依托科研院所或高等院校,结合本地实际,对本地区的经济和社会发展影响较大的重要商品混凝土结构工程进行全面调查,并对原材料进行试验研究,为本地区商品混凝土工程的耐久性设计从材料筛选到工程施工提供指南。