混凝土结构耐久性浅谈-终稿.doc

大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 混凝土结构耐久性浅谈 学习中心： 浙江淳安奥鹏学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业： 土木工程 年 级： 2012年 秋 季 学 号： 121219403583 学 生： 章卫英 指导教师： 赵丽妍 完成日期： 2014 年 06 月 25 日 III混凝土结构耐久性浅谈内容摘要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。影响结构耐久性的因素很多，砼质量及其保护层是内在因素；环境与载荷作用则是外在因素，不同的原因会造成不同的后果。首先讨论了混凝土耐久性的概念，接着分析了混凝土冻融破坏、渗透破坏、碱骨料反应、碳化、钢筋锈蚀、侵蚀性腐蚀的原因及影响因素，及提高混凝土耐久性的措施，最后进行总结展望。关键词：混凝土；耐久性；影响因素；措施目 录内容摘要I引 言11 绪论21.1 混凝土耐久性问题的提出21.2 混凝土耐久性的概念22 混凝土结构耐久性问题的分析32.1 混凝土冻融破坏32.1.1 破坏机理32.1.2 影响因素42.2 混凝土渗透破坏42.2.1 破坏原因42.2.2 影响因素52.3 碱骨料反应52.3.1 破坏原因52.3.2 影响因素62.4 混凝土的碳化62.4.1 破坏原因62.4.2 影响因素72.5 钢筋锈蚀72.5.1 破坏原因72.5.2 影响因素82.6 化学侵蚀82.6.1 产生原因82.6.2 影响因素93 提高混凝土耐久性的措施103.1 原材料选择103.1.1 水泥103.1.2 集料103.1.3 外加剂103.1.4 矿物掺和料113.1.5 密实抗渗剂113.1.6 混凝土含气量113.2 控制施工质量123.3 结构的日常维护124 案例分析134.1 工程概述134.2 裂缝出现因素134.3 出现的主要裂缝成因分析155 结论与展望17参考文献18引 言长期以来，混凝土作为土建工程中用途最广，用量最大的建筑材料，人们一直以为其耐久性能非常强，直到20世纪70年代末期，发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后20-30年，甚至在更短的时期内就出现劣化。我国的基础设施建设工程规模宏大，投入资金每年高达20000亿元人民币以上。而建设部的一项调查表明，国内大多数工业建筑物在使用25-30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15-20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，一般可维持50 年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30-40年。桥梁、港口等基础设施工程的耐久性问题更为严重，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。海港码头一般使用10年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落，需要大修。所需的维修费或比重建费用更为巨大。有专家估计，我国“大干”基础设施工程建设的高潮还可延续20年，由于忽视耐久性问题，迎接我们的还会有“大修”20 年的高潮，这个高潮可能不用很久就将到来，其耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资。因此，提高混凝土耐久性，延长工程使用寿命，尽量减少维修重建费用是建筑行业实施可持续发展战略的关键。而如何提高混凝土耐久性则成为关键中的关键。1 绪论1.1 混凝土耐久性问题的提出混凝土结构以其整体性好、耐久性、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用于整个20世纪，发现混凝土的耐久性问题是在60至70年代。一些发达国家的混凝土桥使用了三四十年后，纷纷进入老化期。人们始料未及的是混凝土材料在不利的环境、运用条件下，出现了一系列影响结构耐久性的物理、化学现象，如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等等。我国七十年代后期建造的混凝土桥梁亦发现有严重的开裂现象。因此混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程师们不容忽视的一个问题。1.2 混凝土耐久性的概念混凝土结构的耐久性是指混凝土结构在设计确定的环境作用和维修、使用条件下，结构构件在规定的期限内保持其适用性和安全性的能力。混凝土耐久性主要包括以下几方面：一是抗渗性。即指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。抗渗性对混凝土的耐久性起着重要的作用，因为抗渗性控制着水分渗入的速率，这些水可能含有侵蚀性的化合物，同时控制混凝土受热或受冷时水的移动。二是抗冻性。混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下，经受多次抵抗冻融循环作用，能保持强度和外观性的能力。在寒冷地区，尤其是在接触水又受冻的环境下的混凝土，要求具有较高的抗冻性能。三是抗侵蚀性。混凝土暴露在有化学物质的环境和介质中，有可能遭受化学侵蚀而破坏。一般的化学侵蚀有水泥浆体组分的浸出、硫酸盐侵蚀、氯化物侵蚀、碳化等。四是碱集料反应。某些含有活性组分的骨料与水泥水化析出的KOH和NaOH 相互作用，对混凝土产生破坏性膨胀，是影响混凝土耐久性最主要的因素之一。2 混凝土结构耐久性问题的分析如上一章所述，混凝土耐久性是指混凝土在实际使用过程中抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。主要包括抗冻性、抗渗透性、抗碱集料反应，抗腐蚀等几个方面。本章将从冻融破坏、渗透破坏、碱骨料反应、混凝土的碳化、钢筋锈蚀、化学侵蚀六个方面对混凝土结构发生耐久性失效的原因及影响因素进行论述。2.1 混凝土冻融破坏混凝土冻融破坏是指混凝土在饱水或潮湿的状态下，由于环境中温度的正负变化，导致混凝土内部松弛产生疲劳应力，反复的冻融循环造成混凝土由表及里逐渐剥蚀的破坏现象。混凝土发生冻融破坏后，破坏作用不断积累，裂缝不断扩大和深入，由外向里，直至混凝土破坏，而其现象就是从表层开始向内逐层剥落。当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最终严重影响了结构的长期使用。2.1.1 破坏机理混凝土冻害机理的研究始于20世纪30年代，有静水压假说、渗透压假说等。但由于混凝土结构冻害的复杂性，至今尚无公认的、完全反映混凝土冻害机理的理论。直至现在，被广大科研学者接受的最有价值的解释是静水压假说和渗透压假说的结合，这种结合奠定了混凝土抗冻性研究的理论基础。(1) 静水压假说：硬化混凝土的孔隙有凝胶孔、毛细孔、空气泡等。各种孔隙之间的孔径差异很大。水转变为冰时体积膨胀9，在冰冻过程中，混凝土孔隙中的部分孔溶液冰冻膨胀，迫使未结冰的孔溶液从结冰区向外迁移。孔溶液在可渗透的水泥浆体结构中移动，必须克服粘滞阻力，因而产生静水压，形成破坏应力。静水压假说能解释成熟混凝土冰冻破坏的许多表现，它在引气混凝土方面的应用也较成功。但从水压力本质来理解它的作用应是瞬时性的，随着时间进展危险理应逐渐消失才对。然而试验说明：混凝土冰冻破坏有时随时间而日益剧烈、严重。在水泥浆冰冻时，水分的运动大多不像通常设想那样，远离冰冻地点而去，而恰恰是趋向冰冻地点；再次冰冻时的膨胀一般情形是随冷却速率增加而下降。这些都是静水压假说难以解释的。(2) 渗透压假说：渗透压假说认为，由于混凝土孔溶液中含有钠、钾、钙等盐类，大孔中的部分溶液先结冰后，未冻溶液中盐的浓度上升，与周围较小孔隙中的溶液之间形成浓度差。这个浓度差的存在使小孔中溶液向已部分冻结的大孔迁移。即使是浓度为0的孔溶液，由于冰的饱和蒸汽压低于同温下水的饱和蒸汽压，小孔中的溶液也要向已部分冻结的大孔溶液中迁移。可见渗透压是孔溶液的盐浓度差和冰水饱和蒸汽压差共同形成的。2.1.2 影响因素对于影响混凝土冻融破坏的主要因素总结起来大致有以下四个方面：（1）水灰比：水灰比越大，使凝土孔隙率越大，导致混凝土的吸水率增大，最终导致混凝土结构冻融破坏严重；（2）孔结构和孔隙特征：连通毛细孔易吸水饱和，使混凝土冻害严重；若为封闭孔，则不易吸水，冻害就小；（3）饱水度：若混凝土的孔隙非完全吸水饱和，冰冻过程产生的压力促使水分向孔隙处迁移，从而降低冰冻膨胀应力，对混凝土破坏作用就小；（4）混凝土自身强度：在相同的冰冻破坏应力作用下，混凝土强度越低，冻害程度就越高。2.2 混凝土渗透破坏混凝土结构的渗透破坏是指气体、液体或者离子等有害介质在混凝土中渗透、扩散或迁移，最终导致混凝土结构受到破坏。混凝土结构发生渗透破坏后，有害介质首先破坏结构表层混凝土，导致混凝土中发生钢筋锈蚀、碱骨料反应等变化，而这些变化多数伴随着体积的膨胀，膨胀产生的应力又使得混凝土进一步开裂，从而进一步加大混凝土的渗透性，使得有害介质的入侵更加迅速，导致混凝土结构循环往复产生更大范围的破坏。因此混凝土的渗透性给有害介质提供了入侵的通道，而有害介质与混凝土发生的破坏性反应则增大了混凝土的渗透性，两者相互促进，最终严重影响混凝土结构的耐久性。2.2.1 破坏原因混凝土具有多种粒径的孔隙，连通的孔隙会成为气体、液体或有害介质进入混凝土的通道，导致混凝土破坏。混凝土的渗透机理是水与混凝土表面接触时，压力差和毛细孔压力不断促使水分向混凝土内部迁移。随着水分迁移的深入，水与毛细孔壁摩擦阻力增大，渗水速度随渗透深度的增加成比例下降。当水达到混凝土相反的一侧时，毛细孔压力就会改变方向，阻碍水分的渗出。若压力差大于孔壁摩擦阻力和毛细阻力，则水将从混凝土相反的一侧滴出；若压力差小于摩擦阻力和毛细孔阻力，则水的迁移为毛细孔迁移，此时的迁移速度取决于混凝土背水面水分的蒸发速度。2.2.2 影响因素影响混凝土渗透性的因素主要有水灰比、骨料最大粒径、混凝土养护方法、水泥品种、外加剂等因素。具体影响情况为：（1）混凝土的水灰比会影响混凝土孔隙的大小和数量，进而直接影响混凝土结构的密实性。水灰比越小，混凝土越密实，其抗渗性越好，反之亦然。（2）由于骨料和水泥浆的界面处易产生裂隙和较大骨料下方易形成孔穴，因此在水灰比相同时，混凝土骨料的最大粒径越大，其抗渗性能越差；（3）蒸汽养护的混凝土，其抗渗性较潮湿养护的混凝土要差。在干燥条件下，混凝土早期失水过多，容易形成收缩裂缝，因而降低混凝土的抗渗性。而在潮湿环境中或水中硬化的混凝土，不但总孔隙率降低，而且孔径也较小。这就增加了混凝土密实性，提高了混凝土的抗渗性；（4）水泥的品种、性质也影响混凝土的抗渗性能。水泥的细度越大，水泥硬化体孔隙率越小，强度就越高，则其抗渗性越好；（5）在混凝土中掺入某些外加剂，如减水剂等，可减小水灰比，改善混凝土的和易性，因而可改善混凝土的密实性，即提高了混凝土的抗渗性能；2.3 碱骨料反应混凝土中的碱与混凝土中的活性骨料发生反应，生成膨胀性物质，导致混凝土发生膨胀破坏，称为碱骨料反应。这种反应引起明显的混凝土体积膨胀和开裂，改变混凝土的微结构，使混凝土的抗压强度、抗折强度、弹性模量等力学性能明显下降，严重影响结构的安全使用性，而其反应一旦发生很难阻止，更不易修补和挽救，被称为混凝土的“癌症”。2.3.1 破坏原因碱骨料反应主要可分为碱与硅酸、碱与碳酸盐及碱与硅酸盐三种反应。（1）碱-硅酸反应：是分布最广、研究最多的碱骨料反应，该反应是指混凝土中的碱组分与骨料中的活性SiO2之间发生的化学反应，其结果是导致骨料被侵蚀，生成碱-硅酸凝胶，并从周围介质中吸收水分而膨胀，导致混凝土开裂。（2）碱-碳酸盐反应：是指混凝土中的碱与碳酸盐矿物产生化学反应引起混凝土的地图状开裂。碱-碳酸盐反应是孔溶液中的碱与骨料中的白云石之间的反应。这一反应不是发生在骨料颗粒与水泥砂浆的表面，而是发生在骨料颗粒的内部，水镁石Mg（OH）2晶体排列的压力和粘土吸水膨胀，引起混凝土的内部应力，导致混凝土开裂。（3）碱-硅酸盐反应：是指混凝土中的碱与骨料中某些层状结构的硅酸盐发生反应，使层状硅酸盐层间间距增大，骨料发生膨胀，致使混凝土膨胀开裂。2.3.2 影响因素从碱骨料反应发生的条件出发，分析该种破坏的影响因素主要是：（1）活性骨料：引起混凝土碱骨料反应的主要因素是混凝土中含有碱活性的骨料。因此在施工中尽量选择无碱活性的骨料，在不得不采用具有碱活性的骨料时，应严格控制混凝土中总的碱量；（2）活性掺合料：掺用活性掺合料，如硅灰、矿渣、粉煤灰（高钙高碱粉煤灰除外）等，对碱骨料反应有明显的抑制效果。活性掺合料与混凝土结构中的碱起反应，反应产物均匀分散在混凝土中，而不是集中在骨料表面，不会发生有害的膨胀，从而降低了混凝土的含碱量，起到抑制碱骨料反应的作用；（3）水分：碱骨料反应要有水分，如果没有水分，反应就会大为减少乃至完全停止。因此，要防止外界水分渗入混凝土结构中以减轻碱骨料反应的危害。2.4 混凝土的碳化混凝土的碳化作用是指空气中的二氧化碳气体渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应生成碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程，这一过程又称混凝土的中性化。2.4.1 破坏原因碳化的化学反应式为：Ca（OH）2CO2CaCO3H2O混凝土的碳化反应结果有两个方面：一方面，反应生成碳酸钙和其他固态物质会堵塞在混凝土孔隙中，使混凝土的孔隙率下降，大孔减少，从而减弱了后续CO2的扩散，使混凝土密实度提高；另一方面，孔隙中的Ca(OH)2浓度及PH值降低，导致钢筋脱钝而锈蚀。2.4.2 影响因素影响混凝土碳化的因素有很多，但概括其主要因素有两方面，一方面是材料因素，另一方面是环境条件因素。（1）材料方面：不同的水泥，其矿物组成、混合材量、外加剂、生料化学成分不同，直接影响水泥的活性和混凝土的碱度，对碳化速度有着重要的影响。一般而言，水泥中熟料越多，则混凝土的碳化速度越慢。不同的骨料品种和粒径级配不同，其内部孔隙结构差别很大，直接影响混凝土的密实性。其材质致密坚实，级配好的骨料混凝土，其碳化的速度较慢。水灰比的角度，在水泥用量一定的条件下，增大水灰比，其混凝土的孔隙率增加，密实度降低，渗透性增大，空气中的水分及有害物质较多的侵入混凝土内部，加快混凝土的碳化。（2）环境条件：温度对混凝土碳化表现在当温度下降较大时，混凝土表面收缩产生拉力，一旦超过混凝土的抗拉强度，使得混凝土表面开裂，为二氧化碳和水分渗入创造条件，加速混凝土碳化；另外，温度高时，二氧化碳在空气中的扩散系数较大，为其余氢氧化钙反应提供了有利条件，阳光的照射加速了其反应的碳化速度。另外，影响混凝土碳化程度的因素还有养护方法和龄期，混凝土强度，相对湿度，CO2浓度等等。2.5 钢筋锈蚀混凝土中水泥水化后，会生成碱性的氢氧化钙，导致混凝土孔隙中的水分有很高的碱性，在钢筋表面形成一层致密的钝化膜，因此在正常情况下钢筋不会锈蚀；但钝化膜一旦破坏，在有足够水和氧气条件下会产生电化腐蚀。混凝土中钢筋一旦发生锈蚀，在钢筋表面生成一层疏松的锈蚀产物，同时向周围混凝土孔隙中扩散。混凝土中的钢筋锈蚀后，一方面会使钢筋有效截面减小，另一方面，锈蚀产物体积膨胀使混凝土保护层胀裂甚至脱落，钢筋混凝土之间的粘结作用下降。2.5.1 破坏原因混凝土中钢筋锈蚀的实质是电化学腐蚀。主要表现为钢筋在外部介质作用下发生电化学反应，逐步生成氢氧化铁（即铁锈）等，铁锈的体积会比原金属增大24倍，产生膨胀压力，造成混凝土顺筋裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加快结构的损坏。2.5.2 影响因素钢筋锈蚀的开始是从钢筋周围的钝化膜破坏开始的，因此影响混凝土结构钢筋锈蚀的因素主要有：（1）混凝土液相pH值：钢筋锈蚀速度与混凝土液相pH值有密切关系。当pH值大于10时，钢筋锈蚀速度很小；而当pH值小于4时，钢筋锈蚀速度急剧增加。（2）混凝土密实度和保护层厚度：混凝土越密实，破坏性介质越不容易进入混凝土腐蚀钢筋；保护层厚度对钢筋锈蚀的影响呈线性关系，因此世界各国规范对保护层厚度都作了规定。（3）水泥品种和掺合料：粉煤灰等矿物掺合料能降低混凝土的碱性，从而影响钢筋锈蚀破坏。2.6 化学侵蚀一些侵蚀性介质，比如酸、碱、硫酸盐、压力动水等，侵入混凝土，可能会造成混凝土的化学腐蚀。化学腐蚀主要有三类，分别为溶出性侵蚀、溶解性侵蚀和膨胀性侵蚀。2.6.1 产生原因（1）溶出性侵蚀：对于一些密实性较差、渗透性较大的混凝土，在一定压力的流动水中，水化产物Ca（OH）2会不断溶出并流失。Ca（OH）2的溶出使水化硅酸钙和水化铝酸钙失去稳定性而水解、溶出，这些水化产物的溶出使混凝土的强度不断降低。（2）溶解性侵蚀：溶解性侵蚀分为酸侵蚀和碱侵蚀两类。当环境水的PH值小于6.5时，会对混凝土造成酸侵蚀；由于水泥的水化会生成碱性物质，因此混凝土中呈碱性，当碱在一定的浓度（15%以下）、温度（低于50）时，碱对混凝土的侵蚀作用很小，但是对于高浓度的碱溶液或者熔融状碱会对混凝土产生侵蚀作用。（3）膨胀性侵蚀：硫酸盐与混凝土的水化产物发生化学反应，对混凝土产生膨胀破坏作用，是典型的膨胀性侵蚀。2.6.2 影响因素结构的密实程度和孔隙特征对混凝土化学侵蚀会有所影响；结构密实和孔隙封闭的混凝土，环境水不易侵入，故其抗侵蚀性较强。3 提高混凝土耐久性的措施提高混凝土结构耐久性的主要措施从上述分析可知，混凝土的外部环境，内部孔结构，原材料，密实度和抗渗性是混凝土耐久性能的重要因素因此，工程中应根据具体情况，有针对性地采取相应措施，提高混凝土结构的耐久性。3.1 原材料选择水泥类材料的强度和工程性能，是通过水泥砂浆的凝结，硬化形成的，水泥石一旦受损，混凝土的耐久性就被破坏，因此水泥的选择需注意水泥品种的具体性能，选择碱含量小，水化热低，干缩性小，耐热性，抗水性，抗腐蚀性，抗冻性能好的水泥，并结合具体情况进行选择。集料的选择应考虑其碱活性，耐蚀性和吸水性，同时选择合理的级配，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土密实度；掺混合材混凝土，是提高混凝土耐久性的有效措施。即近年来发展的高性能混凝土。3.1.1 水泥水泥类材料的强度和工程性能，是通过水泥砂浆的凝结硬化形成的，水泥石一旦受损，混凝土的耐久性就被破坏，因此水泥的选择应结合具体情况如工程特点、所处环境条件和施工条件等，注意水泥品种的具体性能，选择碱含量小、水化热低、干缩性小、耐热性、抗水性、抗腐蚀性、抗冻性能好的水泥。3.1.2 集料集料的选择应考虑其碱活性、耐蚀性和吸水率应限制粘土、淤泥、粉屑、硫酸盐、硫化物、有机物及其他杂质等含量。同时选择合理的级配，改善混凝土拌合物的和易性 提高混凝土密实度。3.1.3 外加剂集料的选择应考虑其碱活性、耐蚀性和吸水率应限制粘土、淤泥、粉屑、硫酸盐、硫化物、有机物及其他杂质等含量。同时选择合理的级配，改善混凝土拌合物的和易性 提高混凝土密实度。混凝土外加剂包括减水剂、引气剂、膨胀剂、缓凝剂等。高效减水剂的使用既可以为工程施工带来方便，又可以提高硬化后混凝土的强度和密实度；使用高效引气剂以使混凝土中产生孔径小、间隔均匀闭气孔，提高混凝土的耐冻融性、对有害物质渗入的阻隔性和对有害应力的缓冲性等；而使用膨胀剂可以减少混凝土的收缩，提高混凝土的抗渗性，减少裂纹；对于大体积混凝土使用缓凝剂可以延迟水泥水化放热高峰的时间，降低混凝土的极限温升，避免混凝土出现温度裂缝等。正确和合理的使用外加剂对混凝土耐久性十分重要。如使用不当，会酿成事故。在选择外加剂时，应根据工程需要，结合现场的材料情况，按照有关标准要求，通过试验选择外加剂品种，并确定最佳掺量。3.1.4 矿物掺和料使用矿物掺合料主要包括使用磨细粒化高炉矿渣、硅灰、沸石粉、粉煤灰、火山灰、磨细石灰石粉、磨细石英砂粉等。矿物掺合料加入到混凝土中后主要能够产生填充效用，形态效应，从而改菩混凝土的结构，改菩混凝土的耐久性。大量研究表明矿物掺合料能有效改善混凝土的性能，改善混凝土内孔结构，填充内部空隙，提高密实度。高掺量混凝土还能抑制碱集料反应，因而掺混合材是提高混凝土耐久性的有效措施。3.1.5 密实抗渗剂在混凝土中掺加无机的或有机的密实抗渗剂，可以形成某种胶体或络合物，填充、填塞毛细孔缝，从而提高混凝土的抗渗能力，提高混凝土的耐久性。常用的密实抗渗剂有绿化铁、氯化铝、三乙醇胺、有机硅等。3.1.6 混凝土含气量硫酸盐等化学腐蚀介质作用下的混凝土不宜单独使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，当环境作用等级为C或C级以上时,应在硅酸盐水泥中加入大掺量的矿物掺和料。对于硫酸盐环境需使用硅酸盐类的抗硫酸盐水或高抗硫酸水泥，但也需掺有矿物掺和料。在极其严重的硫酸盐腐蚀环境下则不能使用硅酸盐类水泥而应代以其他类型的水泥并需通过实验验证。硅酸盐或普通硅酸盐水泥也不能作为单独的胶凝材料用来配制暴露于PH值小于5.5的酸性环境中的混凝土，此时，必须加入较大掺量的矿物掺和料。氯盐环境下的钢筋混凝土重要工程，宜在设计中提出混凝土抗氯离子侵入性的指标，作为混凝土耐久性质量的一种控制标准。氯盐环境下的配筋混凝土应采用较大掺量矿物掺和料的低水胶比混凝土。单掺粉煤灰的掺量不宜小于25（如有抗冻要求时，粉煤灰掺量宜以30为限），单掺磨细矿渣的掺量不宜小于50，且宜复合使用粉煤灰加硅灰、粉煤灰加矿渣或两种以上的矿物掺合料。同时,应严格限制混凝土各种材料（水泥、矿物掺合料、骨料、外加剂和拌和水等）中的氯离子含量，尽量降低从原材料引入混凝土中的氯离子。新拌混凝土不得超过胶凝材料重的0.06。3.2 控制施工质量控制施工质量主要从混凝土结构保护层的厚度控制、混凝土结构各种孔隙的控制以及水灰比控制等几个方面进行。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年的结构混凝土应保护层厚度应按规范的规定增加40%;混凝土结构及构件宜整体浇筑,不宜留施工缝。可以通过掺加高效减水剂,在保证混凝土拌和物所需流动性的同时,降低用水量,减小水灰比,使混凝土的总孔隙率大幅度降低。 3.3 结构的日常维护结构在使用阶段,应注意检测,维护和修理,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程更应如此,建立检测和评估体系,及时发现,及时修理,确保混凝土结构的正常使用。在使用中,应尽量避免结构承受超重荷载、接触腐蚀性物质,并尽量减少冻融环境的影响。同时在结构建成后定期检查,在结构破坏超过一定的界限后,就需要详查破坏原因并评估是否需要维修或加固。4 案例分析4.1 工程概述天津滨海新区某六层砖混结构住宅楼群，建筑面积均为3000平米左右，屋顶为坡屋顶，各建筑砌筑砂浆12层均采用M7.5混合砂浆砌筑，3层以上均采用M5混合砂浆砌筑，砌筑砖均为MU1O粘土红砖。各建筑楼板、楼梯、圈梁及构造柱等现浇混凝土构件，混凝土设计强度等级均为C20.基础混凝土条形基础，基础顶部设有钢筋混凝土基础圈梁。 上述住宅竣工后居民入住一段时间，逐渐发现部分楼板、局部过梁、梯梁开裂，其中楼板裂缝宽度大多在0.1mm0.3 mm，长度不等，主要表现于楼板角45斜裂缝，楼板中部平行裂缝（平行于长短边）和穿线管处裂缝。 经权威部门检测，本工程实例所产生的裂缝属于非受力裂缝，即非荷载作用引起的裂缝，裂缝虽然不影响结构安全，但影响结构的耐久性和正常使用，必须进行封闭处理。 对于该工程发生的现浇楼板裂缝，根据检测调查结果，首先采用排除法分析各种原因。 1、排除地震力作用，因为从工程建造到使用整个过程未发生过地震。 2、排除荷载作用，因为许多发生裂缝的空置房间在竣工验收时未产生裂缝，在大半年后才陆续出现上述裂缝，房间空置期间未有堆积荷载，只有结构自重。 3、排除设计承载力不足，因为经复核设计图符合国家现行设计规范要求。 4、排除地基不均匀沉降影响，因为通过现场观察，建筑物与排水明沟处未出现由沉降产生的开裂现象，墙体未出现斜裂缝，通过沉降观测，到目前建筑物未发现不均匀沉降。 5、排除材料不合格因素，因为所采用的材料均有合格证，且材料经过测试合格。 经过深入调查及分析，专家、建设、监理、施工、材料各方认为混凝土收缩及温度应力的辅助作用是引起现浇楼板出现上述典型裂缝的主要原因。 4.2 裂缝出现因素混凝土收缩变形是这种工程材料的固有特性。它主要有浇筑初期（终凝前）的凝缩变形；混凝土硬化过程中的干缩变形；混凝土在恒温绝湿条件下，由凝胶材料的水化作用引起自生收缩变形；温度下降引起的冷缩变形以及因碳化引起的碳化收缩变形五种。在正常条件下以干缩为主。收缩量随时间增长而不断加大，收缩速率随混凝土龄期的增长而急剧减小。大部分收缩变形一年内完成，90天的收缩为全部收缩量的4080（以20年的收缩为准）。影响混凝土收缩的因素主要有水泥品种、骨料品种和含量、混凝土配合比、外加剂种类及掺量、介质温度和相对湿度、养护条件等。混凝土的相对收缩量主要取决于水泥品种、用量和水灰比，绝对收缩量除与这些因素有关外还与构件施工时最大连续边长相关。不论混凝土的绝对收缩量有多大，只要混凝土板能自由收缩，板内是不会产生拉应力的。但是，实际钢筋混凝土楼板总是受到其支承结构的约束，从而在板内产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，就会产生裂缝。本工程产生裂缝主要有以下几个因素： 1、本工程采用425#水泥配制C20混凝土，且甲乙方人员片面地认为水泥标号越高、水泥用量越多越保险，致使水泥用量超过350kgm3，水灰比达到0.63.另外，配制混凝土所用骨料级配不良，含泥量较高，而且级配不连续，部分小粒径石子用细砂代替。众所周知，混凝土的干缩变形是由于干燥失水，毛细管内孔隙增大，致使毛细管表面张力增大，从而导致混凝土外观体积的缩小。如果混凝土内部水灰比增大、水泥用量增多、砂率增大、水泥标号升高，都将大大加大混凝土集料的比表面积，增加其吸附水分的能力，所吸附的水分大大超过了水泥水化所需的水分，造成混凝土内毛细管孔隙也大大增多，从而使得混凝土的体积收缩大大增加。可见这是造成该工程混凝土收缩变形较大的根本原因。 2、该工程位于滨海地区，年风速较大，楼板混凝土浇筑在79月间，环境气温相对较高，最高气温达30oC35oC，浇筑后浇水养护不足3天，养护期过后在高温和日照以及风等作用下，楼板表面失水较快，增加了混凝土早期收缩。由于混凝土早期抗拉强度较低，楼板在周边约束下，极易产生细微裂缝。同时，楼板浇筑后四个月内气温下降较大以及采用高标号水泥，造成较大的降温差，从而迸一步增大了混凝土的收缩。这些早期塑性裂缝在混凝土硬化后期收缩。徐变、气温变化影响下逐渐开展而形成较大裂缝，甚至贯穿楼板。 3、本工程钢筋混凝土楼板与圈梁整体浇筑，墙体约束圈梁变形，加之，圈梁的收缩变形小于楼板，从而使楼板变形受到较大的约束，产生较大的拉应力。当板内拉应力超过其时混凝土的极限抗拉强度时，就会在板内产生裂缝。这是楼板产生裂缝的另一主要因素。 4、检测中发现，一层楼板（有地下室）裂缝往往比上部各层严重，且裂缝形态很不规律，分析发现原因是一层楼板的底模支撑点地基夯实不够、不均匀，致便各模板之间相互变形过大而使楼板产生不规则裂缝。 4.3 出现的主要裂缝成因分析 1、穿线管位置裂缝原因。当前，在混凝土板中预埋电线导管大多采用PVC管。由干PVC管直径较大，管径多在2030mm，弹性较太，表面光滑，与混凝土结合较差，使得板内 内存在薄弱环节。当混凝土楼板较薄时，很容易因混凝土收缩而产生裂缝。本工程混凝土板厚100mm，穿线管直径约占板厚的13，加之混凝土收缩变形较大，若在该部位布管和浇捣混凝土不善，极易形成沿线管布设走向的裂缝。 2、板角斜裂缝原因。钢筋混凝土结构在不同的时间季节和环境中，其周边大气温度发生变化，在混凝土结构中产生热胀冷缩的“温度变形”。对于现浇混凝土楼板，由于日夜温差及季节温差的影响，将会产生截面均匀温差应力，当阳光透过窗照射到室内楼板面，引起楼板上下表面及照射板面不均匀产生温差应力。 本工程中，楼板与圈梁整体浇注，墙体及圈梁对现浇楼板支承边具有较强的约束作用，由子混凝上的收缩应力，加上反复温差应力的辅助作用，在楼板中产生双向拉应力，混凝上的抗拉强度比抗压强度低的多，当某一处最大主拉应力达到混凝土的抗裂强度时，混凝土沿与最太主拉应力垂直的方向受拉劈裂，在实际中混凝土的抗裂强度的取值离散性较大，随着双向应力比的不同，楼板裂缝出现的形式也不同，即有房间角部出现45度斜裂缝。 3、楼板平行于长边和短边的裂缝原因。该工程施工段长45m，楼板混凝上连续浇筑，形成整体连续板。按标准状态下混凝土收缩变形y0=3.2410-4计，该板东西向绝对变形达15mm.而本工程楼板与圈梁整体浇筑，楼板变形受到圈梁约束而在板内产生拉应力。下面采用公式进行估算该工程混凝土的干缩值以及在板内产生的拉应力。 y （t） =y0.M1.M2M10（le-0.01t） 式中y （t）任意时间的收缩（mmmm）；t由浇灌时至计算时，以天为单位的时问值，本工程取t=120天：y 0=y（