简要分析土木工程简介及混凝土的耐久性

时间：2020-01-05

简要分析土木工程简介及混凝土的耐久性

一、土木工程简介混凝土引气剂缓凝*减水剂

土木工程的英文是Civil Engineering ,直译是民用工程，它是建造各种工程的统称。它既指建设的对象，即建造在地上，地下，水中的工程设施，也指应用的材料设备和进行的勘测，设计施工，保养，维修等**技术。

土木工程随着人类社会的进步而发展，至今已经演变成为大型综合性的学科，它已经出许多分支，如：建筑工程，铁路工程，道路工程，桥梁工程，特种工程结构，给水排水工程，港口工程，水利工程，环境工程等学科。土木工程共有五个**：建筑学，城市规划，土木工程，建筑环境与设备工程和给水排水工程。土木工程作为一个重要的基础学科，有其重要的属性：综合性，社会性，实践性，统一性。土木工程为国民经济的发展和人民生活的改善提供了重要的物质技术基础，对众多产业的振兴发挥了促进作用，工程建设是形成固定资产的基本生产过程。

古代的土木工程有很长的时间跨度，大致从公元前500年新石器时代出现原始的土木工程活动到16世纪末意大利的文艺复兴，导致土木工程走上迅速发展的道路为止，前后经历了两千多年。在这段时间内，由于科学理论发展及其缓慢，土木工程也没有突破习惯的发展远古时代，居住和交往的需要，人类开始了掘土为穴，架木为桥的原始的土木工程活动，我国黄河流域的仰邵文化遗址和西安半坡遗址发现了有供居住的浅穴和直径为5—6米的圆形房屋。中国古代的建筑多采用木结构，并逐渐形成了自己的风格，公元14世纪的建造的北京故宫是世界上较大的较完整的古代木结构宫殿建筑群，应县的木塔是世界上较高的木建筑。与此同时，欧洲的以石拱结构为主的古代房屋建筑也达到了很高的水平，意大利的比萨大教堂，法国的巴黎圣母院，罗马的圣彼得大教堂均反映了欧洲这一时期建筑施工和结构的较高成就。从17世纪中页到20 世纪40年代*二次世界大战结束为止的300年间，国外的建筑取得了长足的进步。土木工程进入了定量分析阶段。一些理论的发展，新材料的出现，新工具的发明，都使土木工程科学日渐完善和成熟。二战结束之后，许多地区经济起飞，现代科学日益进步，为进一步发展提供了强大的动力和物质基础。

人们生活水平的不断提高，必然要求越来越舒适的居住环境，所以，建筑的发展直接推动了土木工程的发展。远古时代，人们巢居穴处，后来石器的出现，人们开始利用工具建造简单的住房，到明清时期，中国的木结构建筑技术和规模都达到了**峰。

建筑工程就是兴建房屋规划，勘测，设计，施工的总称。目的是为人类的生产和生活提供场所。

房屋建筑一般包括十个部分：（1）埋在地下的基础和地下室（2）承载外力并把力传到基础的柱子，楼板，梁，框架墙，屋盖及支撑体系（3）四周的饿维护结构和中间的隔墙（4）房屋内外的装饰（5）控制环境的供暖，通风，空气调节，照明，防火隔声等系统（6）楼梯间，电梯或自动扶梯等垂直传输系统（7）闭路电视，电话，计算机网络等通讯体系（8）电力系统（9）卫生设备和给水排水系统（10）垃圾处理系统。

Pier Luigi Nervy说过：建筑结构说穿了，不过就是受力体的反力与内部应力如何与外力达到平衡。建筑**要解决的问题就是受力的问题。即称为建筑力学。建筑力学有可以分为：静力学，材料力学和结构力学三大力学体系。建筑力学是讨论和研究建筑结构及构件在荷载和其他因素影响的工作状况，也就是建筑的强度，刚度，稳定性。建筑材料在建筑中也有着举足轻重的作用。建筑材料是随着人类社会生产力和科学技术的提高而逐步发展起来的。人类较早穴居巢处，几乎没有建筑材料的概念，后进入到石器铁器时代，开始掘土凿石为洞，伐木搭竹为棚，利用较原始的材料建造较简陋的房屋。后来，用黏土烧制砖瓦，用岩石制石灰，石膏，建筑材料从**进入了人工阶段，为建造教大的房屋创造了条件。18世纪后，科学技术的发展促使建筑材料进入了一个新的发展阶段，钢铁，水泥，混凝土及其他材料的相继问世，为现代的建筑奠定了基础。20世纪后，建材性能和质量的弊端改善，品种的不断增加，以**材料为主的化学建材异军突起，一些具有特殊功能的建材材料应运而生，为房屋建筑提供了强有力的物质**。现在的建筑中，工程质量的优劣通常与所采用材料的优劣，性能及使用的合理与否有直接的联系，在满足相同技术指标和质量要求的前提下，选择不同的材料不同的使用方法，都对工程的造价有直接的影响。

在建筑过程中，建筑工程施工是一个重要的环节。建筑施工是将设计者的思想，意图及构思转化为现实的过程。一个工程的施工包括许多工种工程，诸如土方工程，桩基础工程，混凝土结构工程，钢机构工程，结构吊装工程，**工程等，各个工种工程都有自己的规律，都需要根据不同的施工对象及施工环境条件采用相应的施工技术，在土建施工的同时，需要与有关的水电，风暖及其他设备组成一个整体，各工程之间合理的组织与协调，更好的发挥投资的效益。土木工程施工时，要严格按照地区颁发的有关施工技术规范，进一步提高施工水平，**施工质量，降低工程成本。

支撑建筑的地层被统称为地基，建筑物在地面以下并将上部结构的自重与所承担的载荷传递到地基上的构件或部分构件称为基础。地基可分为**地基和人工地基，基础根据埋深分为深基础和浅基础，基础和地基的质量是**建筑物的安全和正常使用的关键所在，建筑物的地基在建筑物的载荷作用下既要保持整体的稳定性又要是地基产生的沉降在建筑物许可范围内，同时还要考虑修理基础的方法和必要的挡土挡水及相关措施。

随着人们生活的水平的不断提高，人们对自己所处的建筑空间也从质量上提出了更高的要求，要求环境的美观，有一定的舒适度。这就需要对建筑进行必要的装修。建筑装修要考虑建筑空间的使用要求，保护主体机构免受损害，给人以美的享受，满足消防疏散的要求，装饰材料和方案的合理性，施工技术和经济的可行性等。

总的土木工程是一门古老的学科，它已经取得了**的成就，未来的土木工程将在人们的生活中占据更重要的地位。在不久的将来，一些重大项目将会陆续兴建，插入云霄的摩天大楼，横跨大样的桥梁，更加方便的交通将不是梦想。科技的发展，以及地球不断恶化的环境必将促使土木工程向太空和海洋发展，为人类提供更广阔的生存空间。近年来，工程材料主要是钢筋，混凝土，木材和砖材，在未来，传统材料将得到改观，一些全新的更加适合建筑的材料将问世，尤其是化学合成材料将推动建筑走向更高点。同时，设计方法的**化，设计工作的自动化，信息和智能话技术的全面引入，将会是人们有一个更加舒适的居住环境。

二、混凝土的耐久性

混凝土是土建工程中用途较广、用量较大的建筑材料之一。近**来，混凝土的发展趋势是强度不断提高。发达地区愈来愈多使用50MPa以上的高强混凝土。**混凝土是21世纪的混凝土，是近期混凝土技术的主要发展方向。**混凝土具有很丰富的技术内容，其核心是**耐久性。

(1) 影响混凝土耐久性的主要因素

一般混凝土工程的使用年限约为50-100年，不少工程在使用10-20年後，有的甚至使用9年以後，即需要维修。用普通水泥混凝土所完成的工程不能满足耐久性(**耐久)要求的根本原因，在于混凝土本身的内部结构。

**，为满足混凝土施工工作性要求，即用水量大、水灰比高，因而导致混凝土的孔隙率很高，约占水泥石总体积的25%-40%，特别是其中毛细孔占相当大部分，毛细孔是水分、各种侵蚀介质、氧气、及其它有害物质进入混凝土内部的通道，引起混凝土耐久性的不足。

其次，水泥石中的水化物稳定性不足。波特兰水泥水化後的主要化合物是硷度较高的高硷性水化矽酸钙、水化铝酸钙、水化铝酸钙。此外，在水化物中还有数量很大的游离石灰，它的强度较低，稳定性较差，在侵蚀条件下，是**遭到侵蚀的部分。要大幅度提高混凝土的耐久性，就**减少或消除这些稳定性低的组分，特别是游离石灰。

(2) 提高混凝土耐久性的技术途径

1．提高混凝土的耐久性，**降低混凝土的孔隙率，特别是毛细管孔隙率，较主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。目前减少孔隙率的途径往往是掺入*减水剂。3.1 掺入*减水剂<BR>在**混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅度降低。

2．水泥在加水搅拌后，会产生一种絮凝状结构。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，就**在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂后，减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水泥?#27700;体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝状的絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。

3．掺入*活性矿物掺料。普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的不足，是混凝土不能**耐久的另一主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的。有些**细矿物掺料，其平均粒径小于水泥粒子的平均粒径，能填充于水泥粒子之间的空隙中，使水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透路。此外，还能改善集料与水泥石的界面结构和界面区性能

4．消除混凝土自身的结构破坏因素<BR>除了环境因素引起的混凝土结构破坏以外，混凝土本身的一些物理化学因素，也可能引起混凝土结构的严重破坏，致使混凝土失效。例如，混凝土的化学收缩和干缩过大引起的开裂，水化热过性过高引起的温度裂缝，铝的延迟生成，以及混凝土的碱集料反应等。因此，要提高混凝土的耐久性，就**减小或消除这些结构破坏因素。限制或消除从原材料引入的碱、SO3、C1-等可以引起结构破坏和钢筋蚀物质的含量，加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生，提高混凝土的耐久性。

5．**混凝土的强度。强度与耐久性是密切相关的，它们之间的本质联系是基于混凝土的内部结构，都与水灰比这个因素直接相关。在混凝土能充分密实条件下，随着水灰比的降低，混凝土的孔隙率降低，混凝土的强度不断提高，与此同时，随着孔隙率降低，混凝土的抗渗性提高，因而各种耐久性指标也随之提高。在现代的**混凝土中，除掺入*减水剂外，还掺入了活性矿物材料，它们不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游离氧化钙的含量。在大幅度提高混凝土强度的同时，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。

(3) 结论

**混凝土在配制上的特点是低水灰比，选用**原材料，除水泥、水和骨料外，**掺加足够数量的矿物集料和*减水剂，减少水泥用量，减少混凝土内部孔隙率，减少体积收缩，提高强度，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，甚至还可能导致成本的降低。应用耐久性高的**混凝土，由于强度提高，结构造价降低；又如掺入粉煤灰等工业废料取代部分水泥，可以降低混凝土材料成本。

一句话，理论的发展，新材料的出现，计算机的应用，**的引入等都将使土木工程、混凝土结构及与其有关的学科有一个新的飞跃。

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