簡要分析土木工程簡介及混凝土的耐久性

時間：2020-01-05作者：青島科力建材有限責任公司瀏覽：533

簡要分析土木工程簡介及混凝土的耐久性

一、土木工程簡介混凝土引氣劑 緩凝*減水劑 

土木工程的英文是Civil Engineering ,直譯是民用工程，它是建造各種工程的統(tǒng)稱。它既指建設(shè)的對象，即建造在地上，地下，水中的工程設(shè)施，也指應(yīng)用的材料設(shè)備和進行的勘測，設(shè)計施工，保養(yǎng)，維修等**技術(shù)。

土木工程隨著人類社會的進步而發(fā)展，至今已經(jīng)演變成為大型綜合性的學科，它已經(jīng)出許多分支，如：建筑工程，鐵路工程，道路工程，橋梁工程，特種工程結(jié)構(gòu)，給水排水工程，港口工程，水利工程，環(huán)境工程等學科。土木工程共有五個**：建筑學，城市規(guī)劃，土木工程，建筑環(huán)境與設(shè)備工程和給水排水工程。土木工程作為一個重要的基礎(chǔ)學科，有其重要的屬性：綜合性，社會性，實踐性，統(tǒng)一性。土木工程為國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活的改善提供了重要的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，對眾多產(chǎn)業(yè)的振興發(fā)揮了促進作用，工程建設(shè)是形成固定資產(chǎn)的基本生產(chǎn)過程。

古代的土木工程有很長的時間跨度，大致從公元前500年新石器時代出現(xiàn)原始的土木工程活動到16世紀末意大利的文藝復(fù)興，導(dǎo)致土木工程走上迅速發(fā)展的道路為止，前后經(jīng)歷了兩千多年。在這段時間內(nèi)，由于科學理論發(fā)展及其緩慢，土木工程也沒有突破習慣的發(fā)展遠古時代，居住和交往的需要，人類開始了掘土為穴，架木為橋的原始的土木工程活動，我國黃河流域的仰邵文化遺址和西安半坡遺址發(fā)現(xiàn)了有供居住的淺穴和直徑為5—6米的圓形房屋。中國古代的建筑多采用木結(jié)構(gòu)，并逐漸形成了自己的風格，公元14世紀的建造的北京故宮是世界上較大的較完整的古代木結(jié)構(gòu)宮殿建筑群，應(yīng)縣的木塔是世界上較高的木建筑。與此同時，歐洲的以石拱結(jié)構(gòu)為主的古代房屋建筑也達到了很高的水平，意大利的比薩大教堂，法國的巴黎圣母院，羅馬的圣彼得大教堂均反映了歐洲這一時期建筑施工和結(jié)構(gòu)的較高成就。從17世紀中頁到20 世紀40年代*二次世界大戰(zhàn)結(jié)束為止的300年間，國外的建筑**了長足的進步。土木工程進入了定量分析階段。一些理論的發(fā)展，新材料的出現(xiàn)，新工具的發(fā)明，都使土木工程科學日漸完善和成熟。二戰(zhàn)結(jié)束之后，許多地區(qū)經(jīng)濟起飛，現(xiàn)代科學日益進步，為進一步發(fā)展提供了強大的動力和物質(zhì)基礎(chǔ)。

人們生活水平的不斷提高，必然要求越來越舒適的居住環(huán)境，所以，建筑的發(fā)展直接推動了土木工程的發(fā)展。遠古時代，人們巢居穴處，后來石器的出現(xiàn)，人們開始利用工具建造簡單的住房，到明清時期，中國的木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)和規(guī)模都達到了**峰。

建筑工程就是興建房屋規(guī)劃，勘測，設(shè)計，施工的總稱。目的是為人類的生產(chǎn)和生活提供場所。

房屋建筑一般包括十個部分：（1）埋在地下的基礎(chǔ)和地下室（2）承載外力并把力傳到基礎(chǔ)的柱子，樓板，梁，框架墻，屋蓋及支撐體系（3）四周的餓維護結(jié)構(gòu)和中間的隔墻（4）房屋內(nèi)外的裝飾（5）控制環(huán)境的供暖，通風，空氣調(diào)節(jié)，照明，*隔聲等系統(tǒng)（6）樓梯間，電梯或自動扶梯等垂直傳輸系統(tǒng)（7）閉路電視，電話，計算機網(wǎng)絡(luò)等通訊體系（8）電力系統(tǒng)（9）衛(wèi)生設(shè)備和給水排水系統(tǒng)（10）垃圾處理系統(tǒng)。

Pier Luigi Nervy說過：建筑結(jié)構(gòu)說穿了，不過就是受力體的反力與內(nèi)部應(yīng)力如何與外力達到平衡。建筑**要解決的問題就是受力的問題。即稱為建筑力學。建筑力學有可以分為：靜力學，材料力學和結(jié)構(gòu)力學三大力學體系。建筑力學是討論和研究建筑結(jié)構(gòu)及構(gòu)件在荷載和其他因素影響的工作狀況，也就是建筑的強度，剛度，穩(wěn)定性。建筑材料在建筑中也有著舉足輕重的作用。建筑材料是隨著人類社會生產(chǎn)力和科學技術(shù)的提高而逐步發(fā)展起來的。人類較早穴居巢處，幾乎沒有建筑材料的概念，后進入到石器鐵器時代，開始掘土鑿石為洞，伐木搭竹為棚，利用較原始的材料建造較簡陋的房屋。后來，用黏土燒制磚瓦，用巖石制石灰，石膏，建筑材料從**進入了人工階段，為建造教大的房屋創(chuàng)造了條件。18世紀后，科學技術(shù)的發(fā)展促使建筑材料進入了一個新的發(fā)展階段，鋼鐵，水泥，混凝土及其他材料的相繼問世，為現(xiàn)代的建筑奠定了基礎(chǔ)。20世紀后，建材性能和質(zhì)量的弊端改善，品種的不斷增加，以**材料為主的化學建材異軍突起，一些具有特殊功能的建材材料應(yīng)運而生，為房屋建筑提供了強有力的物質(zhì)**。現(xiàn)在的建筑中，工程質(zhì)量的優(yōu)劣通常與所采用材料的優(yōu)劣，性能及使用的合理與否有直接的聯(lián)系，在滿足相同技術(shù)指標和質(zhì)量要求的前提下，選擇不同的材料不同的使用方法，都對工程的造價有直接的影響。

在建筑過程中，建筑工程施工是一個重要的環(huán)節(jié)。建筑施工是將設(shè)計者的思想，意圖及構(gòu)思轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的過程。一個工程的施工包括許多工種工程，諸如土方工程，樁基礎(chǔ)工程，混凝土結(jié)構(gòu)工程，鋼機構(gòu)工程，結(jié)構(gòu)吊裝工程，**工程等，各個工種工程都有自己的規(guī)律，都需要根據(jù)不同的施工對象及施工環(huán)境條件采用相應(yīng)的施工技術(shù)，在土建施工的同時，需要與有關(guān)的水電，風暖及其他設(shè)備組成一個整體，各工程之間合理的組織與協(xié)調(diào)，較好的發(fā)揮投資的效益。土木工程施工時，要嚴格按照地區(qū)頒發(fā)的有關(guān)施工技術(shù)規(guī)范，進一步提高施工水平，**施工質(zhì)量，降低工程成本。

支撐建筑的地層被統(tǒng)稱為地基，建筑物在地面以下并將上部結(jié)構(gòu)的自重與所承擔的載荷傳遞到地基上的構(gòu)件或部分構(gòu)件稱為基礎(chǔ)。地基可分為**地基和人工地基，基礎(chǔ)根據(jù)埋深分為深基礎(chǔ)和淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)和地基的質(zhì)量是**建筑物的安全和正常使用的關(guān)鍵所在，建筑物的地基在建筑物的載荷作用下既要保持整體的穩(wěn)定性又要是地基產(chǎn)生的沉降在建筑物許可范圍內(nèi)，同時還要考慮修理基礎(chǔ)的方法和必要的擋土擋水及相關(guān)措施。

隨著人們生活的水平的不斷提高，人們對自己所處的建筑空間也從質(zhì)量上提出了較高的要求，要求環(huán)境的美觀，有一定的舒適度。這就需要對建筑進行必要的裝修。建筑裝修要考慮建筑空間的使用要求，保護主體機構(gòu)免受損害，給人以美的享受，滿足消防疏散的要求，裝飾材料和方案的合理性，施工技術(shù)和經(jīng)濟的可行性等。

總的土木工程是一門古老的學科，它已經(jīng)**了**的成就，未來的土木工程將在人們的生活中占據(jù)較重要的地位。在不久的將來，一些重大項目將會陸續(xù)興建，插入云霄的摩天大樓，橫跨大樣的橋梁，較加方便的交通將不是夢想?？萍嫉陌l(fā)展，以及地球不斷惡化的環(huán)境必將促使土木工程向太空和海洋發(fā)展，為人類提供較廣闊的生存空間。近年來，工程材料主要是鋼筋，混凝土，木材和磚材，在未來，傳統(tǒng)材料將得到改觀，一些全新的較加適合建筑的材料將問世，尤其是化學合成材料將推動建筑走向較高點。同時，設(shè)計方法的**化，設(shè)計工作的自動化，信息和智能話技術(shù)的全面引入，將會是人們有一個較加舒適的居住環(huán)境。

二、混凝土的耐久性

混凝土是土建工程中用途較廣、用量較大的建筑材料之一。近**來，混凝土的發(fā)展趨勢是強度不斷提高。發(fā)達地區(qū)愈來愈多使用50MPa以上的高強混凝土。**混凝土是21世紀的混凝土，是近期混凝土技術(shù)的主要發(fā)展方向。**混凝土具有很豐富的技術(shù)內(nèi)容，其**是**耐久性。

(1) 影響混凝土耐久性的主要因素

一般混凝土工程的使用年限約為50-100年，不少工程在使用10-20年後，有的甚至使用9年以後，即需要維修。用普通水泥混凝土所完成的工程不能滿足耐久性(**耐久)要求的根本原因，在于混凝土本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

**，為滿足混凝土施工工作性要求，即用水量大、水灰比高，因而導(dǎo)致混凝土的孔隙率很高，約占水泥石總體積的25%-40%，特別是其中毛細孔占相當大部分，毛細孔是水分、各種侵蝕介質(zhì)、氧氣、及其它有害物質(zhì)進入混凝土內(nèi)部的通道，引起混凝土耐久性的不足。

其次，水泥石中的水化物穩(wěn)定性不足。波特蘭水泥水化後的主要化合物是鹼度較高的高鹼性水化矽酸鈣、水化鋁酸鈣、水化鋁酸鈣。此外，在水化物中還有數(shù)量很大的游離石灰，它的強度較低，穩(wěn)定性較差，在侵蝕條件下，是**遭到侵蝕的部分。要大幅度提高混凝土的耐久性，就**減少或消除這些穩(wěn)定性低的組分，特別是游離石灰。

(2) 提高混凝土耐久性的技術(shù)途徑

1．提高混凝土的耐久性，**降低混凝土的孔隙率，特別是毛細管孔隙率，較主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。目前減少孔隙率的途徑往往是摻入*減水劑。3.1 摻入*減水劑<BR>在**混凝土拌和物所需流動性的同時，盡可能降低用水量，減小水灰比，使混凝土的總孔隙，特別是毛細管孔隙率大幅度降低。

2．水泥在加水攪拌后，會產(chǎn)生一種絮凝狀結(jié)構(gòu)。施工中為了保持混凝土拌和物所需的工作性，就**在拌和時相應(yīng)地增加用水量，這樣就會促使水泥石結(jié)構(gòu)中形成過多的孔隙。當加入減水劑后，減水劑的定向排列，使水泥質(zhì)點表面均帶有相同電荷。在電性斥力的作用下，不但使水泥?#27700;體系處于相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，還在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，同時使水泥絮凝狀的絮凝體內(nèi)的游離水釋放出來，因而達到減水的目的。

3．摻入*活性礦物摻料。普通水泥混凝土的水泥石中水化物穩(wěn)定性的不足，是混凝土不能**耐久的另一主要因素。在普通混凝土中摻入活性礦物的目的，在于改善混凝土中水泥石的膠凝物質(zhì)的組成，消除游離石灰的目的。有些**細礦物摻料，其平均粒徑小于水泥粒子的平均粒徑，能填充于水泥粒子之間的空隙中，使水泥石結(jié)構(gòu)較為致密，并阻斷可能形成的滲透路。此外，還能改善集料與水泥石的界面結(jié)構(gòu)和界面區(qū)性能

4．消除混凝土自身的結(jié)構(gòu)破壞因素<BR>除了環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞以外，混凝土本身的一些物理化學因素，也可能引起混凝土結(jié)構(gòu)的嚴重破壞，致使混凝土失效。例如，混凝土的化學收縮和干縮過大引起的開裂，水化熱過性過高引起的溫度裂縫，鋁的延遲生成，以及混凝土的堿集料反應(yīng)等。因此，要提高混凝土的耐久性，就**減小或消除這些結(jié)構(gòu)破壞因素。限制或消除從原材料引入的堿、SO3、C1-等可以引起結(jié)構(gòu)破壞和鋼筋蝕物質(zhì)的含量，加強施工控制環(huán)節(jié)，避免收縮及溫度裂縫產(chǎn)生，提高混凝土的耐久性。

5．**混凝土的強度。強度與耐久性是密切相關(guān)的，它們之間的本質(zhì)聯(lián)系是基于混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，都與水灰比這個因素直接相關(guān)。在混凝土能充分密實條件下，隨著水灰比的降低，混凝土的孔隙率降低，混凝土的強度不斷提高，與此同時，隨著孔隙率降低，混凝土的抗?jié)B性提高，因而各種耐久性指標也隨之提高。在現(xiàn)代的**混凝土中，除摻入*減水劑外，還摻入了活性礦物材料，它們不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游離氧化鈣的含量。在大幅度提高混凝土強度的同時，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。

(3) 結(jié)論

**混凝土在配制上的特點是低水灰比，選用**原材料，除水泥、水和骨料外，**摻加足夠數(shù)量的礦物集料和*減水劑，減少水泥用量，減少混凝土內(nèi)部孔隙率，減少體積收縮，提高強度，提高耐久性。混凝土工程的**耐久化，并不意味混凝土成本一定增加，甚至還可能導(dǎo)致成本的降低。應(yīng)用耐久性高的**混凝土，由于強度提高，結(jié)構(gòu)造價降低；又如摻入粉煤灰等工業(yè)廢料取代部分水泥，可以降低混凝土材料成本。

一句話，理論的發(fā)展，新材料的出現(xiàn)，計算機的應(yīng)用，**的引入等都將使土木工程、混凝土結(jié)構(gòu)及與其有關(guān)的學科有一個新的飛躍。 


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