土木工程概论论文完整.doc

编号（学号）：156640067土 木 工 程 概 论课程论文（ 2011届本科）题 目： 混凝土维修与保护 学 院： 水 利 学 院 专 业： 土 木 工 程 姓 名： 黄飞 成 绩： 指导教师： 白义奎 教授 完成日期： 2012 年 04 月 25 日混凝土维修与保护黄飞摘要：混凝土并不是一种永久性的材料他也会发生很多病害，例如剥蚀破碎开裂渗漏磨损变形沉降等 为了制定有效地维修方案，需要对这些病害的成因有一个清楚的认识和了解 以便取得标本兼治的效果从而延长混凝土的使用寿命和维修周期。因此，对于混凝土维修与保护的研究是十分必要的。关键词：混凝土 腐蚀 钢筋锈蚀 氯化物 气蚀 冻融引言： 在以前，很多建筑物都是砖瓦结构，但随着高层建筑的发展和人们对建筑牢固性和美观性要求的不断提高，砖瓦结构各种抗性满足不了要求。随着时间不断发展，混凝土扮演越来越重要的地位，在混凝土不断使用中人们发现混凝土配制的方法不同，混凝土的物理特性有很大的不同，于是混凝土分成不同的种类，甚至演变成商业生产模式。但是，由于外界环境和各种化学因素，混凝土会遭到腐蚀，剥蚀，混凝土的腐蚀会造成建筑结构稳定性的下降，严重的时候会酿成事故。导制混凝土结构发生变化的原因：1溶解2由于体积变化而导致破坏3摩擦或气蚀导致的磨损 4腐蚀性化学物质：（1）无机酸（2）有机酸（3）碱溶液（4）盐溶液（5）其他腐蚀液1. 钢筋锈蚀对混凝土的影响 埋在混凝土钢筋横梁等金属易被外界环境氧化形成氧化膜， 铁露在外界被氧化成氢氧化亚铁和氢氧化铁，当金属被氧化后体积会增大。混凝土构件的承载能力受到钢筋锈蚀和混凝土开裂的影响， 当锈蚀率大于百分之一点五， 梁的承载能力开始下降 超过百分之四点五 能力下降约百分之十二 。预埋金属的锈蚀包括结构构件 如浇筑在混凝土中的钢梁等r如果混凝土的裂缝或施工缝刚好跨过刚量的上缘 则上缘很容易腐蚀 潮气和氯化物沉积在上缘周围 为锈蚀提供理想的环境 上锈蚀后 会产生向上顶的历作用在他上面的混凝土 当这个力足够大时 混凝土就会出现分层 严重时可以导致地板严重时可以导致地板与梁体分离. 预埋的金属可以导致混凝土的开裂和破碎，开裂和破碎与下列因素有关：(1) 混凝土的抗拉强度(2) 混凝土保护层的质量(3)钢筋钢筋与周围混凝土的粘合强度(4)钢筋的直径(5)钢筋的锈蚀率 钢筋锈蚀率表（表1）C/D比保护层厚度/mm钢筋直径/mm引起开裂的锈蚀率78912.74%33812.71%2.氯化物对混凝土的影响 混凝土的碱性一般为12-13 ，但是混凝土与氯化物接触后值下降，PH下降会引起钢筋的锈蚀混凝土混凝土与含有氯化物的环境接触 如海水或化冰盐等 氯化物的渗透始于混凝土结构表面 然后向内部发展 取决于以下因素：1 氯化物浓度2混凝土的渗透性3环境的潮湿度当混凝土13.2 时 氯离子含量为8/1000 钢筋开始发生腐蚀11.6时 0.071/1000 就开始发生腐蚀，在反应过程中， 氯物起催化剂作用，并不会随着反应而减少。国际混凝土关于不同环境混凝土浇筑前氯化物含量标准（表2）工作环境氯化物含量（质量分数）预应力混凝土0.06%潮湿且氯化物，普通钢筋混凝土0.10%潮湿但没有氯化物，普通钢筋混凝土0.15%3.氯诱发锈蚀的控制裂缝与施工缝 为了控制裂缝或施工缝下面钢筋的锈蚀，需要切断氯离子与钢筋的接触。3.1使用表面涂装材料。要根据裂缝的移动量和工作环境来选择涂装材料应具备的物理性能，通常需要涂装材料具有一定的弹性。3.2通过将裂缝或接缝开槽，然后用弹性密封剂密封裂缝或接缝，就可以减少氯离子的渗透，这就是所谓的开槽密封法。开槽密封法通常与表面涂装法配合使用。另一种保护钢筋的方法就是注浆法。通过灌注密封剂堵塞裂缝来防止氯离子的渗透，密封剂一般为环氧类，聚酯类，丙烯酸类和聚氨酯类材料。注浆法成功与否与密封剂和列缝表面之间的粘和强度有很大的关系，也与裂缝的移动量是否会造成密封剂或周围混凝土开裂有关。 4.碳化反应 混凝土的碳化反应是环境中的酸性气体与水泥水化反应产生物之间的化学反应。一般情况下，空气中二氧化碳的含量比较低（大约0.03%左右），而工业环境的二氧化碳含量往往比较高。二氧化碳通过渗透进入到混凝土的毛细孔并溶解在毛细孔水中的氢氧化钙发生反应，使混凝土的PH值下降到10左右，结果使混凝土对钢筋的保护能力丧失，钢筋表面的氧化膜受到破坏。钢筋被去钝后，如果环境是酸性或弱碱性的，同时又潮气和氧气存在，则钢筋就会开始腐蚀. 高质量的混凝土的碳化反应速度很慢，估计每年仅为1mm左右。环境潮湿度不断地由湿变干，由干变湿的碳化反应的必要条件，如果混凝土长期浸泡在水里，碳化反应时不会发生的。碳化反应的控制 高密实度的混凝土是抵御碳化反应的最佳材料。而高密实度，低透气性的涂装材料或浸渍材料可以为混凝土提供额外的保护。对于碳化深度较深（碳化前锋已接近钢筋）的旧混凝土来讲，设置表面屏障可以为其提供有效的防护。通过设置透气性较低的表面屏障，结构内部未碳化的混凝土可以使已经碳化的混凝土再碱性化，将碳化的前锋向外推。混凝土上的裂缝可以令碳化以较快的速度向钢筋周围区域发展，弹性涂装材料（裂缝桥联）或裂缝密封剂（开槽密封）可以控制碳化的发展。最近，电化学技术的发展提供一种可以向混凝土碳化区注入碱性的技术。在混凝土表面安装带有导电网的碱性胶团，导电网与钢筋连接形成回路，在回路上加入电流，可以将碱性离子带入混凝土内部使其再碱性化。这个过程需要几天活几星期才能完成。5. 冻融破坏5.1 冻融破坏发生的条件： （1）混凝土的结构内发生冻融温度循环（2）混凝土疏松多孔，其中的空洞和毛细孔中充满水 冻融破坏通常发生在经常与水接触的表面，对结构立面的破坏多发生在淹没在水中的结构水线附近。当温度下降，结构空隙中的水转化成冰时，体积逐渐膨胀，这种膨胀会产生一种张力，使周围的水泥基质断裂，造成结构破损。这种结构破损是从外向里一小片，一小片地破损。 5.2冻融破坏的发展速度与如下因素有关：（1）与混凝土的空隙度成正比。（2）与环境的潮湿度成正比。（3）与冻融循环次数成正比。（4）与混凝土中空气的含量成反比。（5）如果水平表面易于存水会加速破坏。（6）与骨料的空隙程度和吸水度成正比。5.3 冻融破坏的控制： 措施1. 将潮湿气体从维修区后面引出，在表面进行必要的保护。 措施2. 通过设置阻隔层阻止潮湿气体进入混凝土。 阻隔层可以是涂层和帷幕注浆。 措施3. 表面修补深过结冰线可以消除病害成因。6. 气蚀破坏气蚀可以造成混凝土表面的严重磨损。其原因是在高速水流中，当压力变化时会在水中产生很多气泡，这些气泡与水流些气泡与水流一共向下流动，当他们进入高压区时就会爆裂而产生强大的冲击力，从而造成混凝土表面磨损。这些气泡的产生及随后的爆裂称为气蚀现象，气泡爆裂产生的能量造成“气蚀破坏”。 气泡往往产生在弯曲处以及漩涡的中心，“气蚀破坏”可以将混凝土表面的水泥层彻底磨除而露出更为坚硬的骨料。如果水流的速度更快，气穴的破坏力会更大，以至于可以将大量的混凝土磨损掉。通过时混凝土表面尽量光滑，避免 混凝土表面有突出物阻挡水流等办法，可以避免或减轻气穴破坏。 磨损是由于摩擦而给混凝土表面带来的破坏。一般来说，混凝土表面往往是被均匀磨损的，既包括水泥覆盖层，也包括骨料。下列因素可以提高混凝土抗磨损能力（1）混凝土的抗压度（2）骨料的性能（3）表面终饰方法（4）使用保护涂层（5）养护 总结 由于混凝土经常暴露在环境中，所以环境因素对混凝土质量有着较大的影响。这也造成了混凝土维修与保护的困难程度，其中包括钢筋的氧化，氯离子的渗透破坏，碳化反应，气蚀等。所以混凝土的保护是一个综合性的课题。而且混凝土的配制过程中要严格控制配制比例，同时对配料的质量有严格的要求，才能保证建筑物的牢固性。做为建筑的施工人员，要严格遵守施工条例，保证施工质量。【参考文献】 彼得 H.伊文思著 张红滨 译 混凝土维修与保护技术图解 机械工业出版社 顾祥林 著 混凝土结构 同济大学出版社 牛荻涛 著 混凝土结构耐久性与寿命预测 科学出版社 金伟良 赵羽习 著译 混凝土结构耐久性 科学出