混凝土结构耐久性研究

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耐久性混凝土研究报告

耐久性混凝土研究报告

耐久性混凝土研究报告耐久性混凝土研究报告一、研究背景混凝土是一种常用的建筑材料,其耐久性对于建筑结构的长期稳定性至关重要。

然而,由于外界环境的影响,例如温度变化、湿度、化学物质的侵蚀等,混凝土结构容易发生损坏和腐蚀,降低了其使用寿命和安全性。

因此,耐久性混凝土的研究非常重要。

二、研究目的本报告旨在通过研究耐久性混凝土的材料特性和施工技术,探讨如何提高混凝土结构的耐久性,延长其使用寿命。

三、研究方法1. 材料选取:选择常用的水泥、骨料和添加剂等作为研究对象。

2. 实验设计:通过对不同组合比例的混凝土进行试验,分析不同材料对混凝土耐久性的影响。

3. 实验数据分析:通过对试验数据的统计分析和对比,总结提高混凝土耐久性的关键因素。

四、研究结果1. 材料特性:通过实验发现,添加适量的粉煤灰和矿渣粉可以显著提高混凝土的耐久性,减少裂缝和渗透问题。

2. 施工技术:采用适当的混凝土浇注技术和养护方法,可以改善混凝土的抗渗性和抗裂性。

五、研究结论通过研究耐久性混凝土的材料特性和施工技术,可以得到以下结论:1. 添加适量的粉煤灰和矿渣粉是提高混凝土耐久性的有效方法,可以减少混凝土的渗透性和裂缝。

2. 采用合适的混凝土浇注技术和养护方法,可以改善混凝土的工作性能和耐久性。

3. 对于长期处于潮湿环境的混凝土结构,应增加防水层和抗渗设施,以防止水分侵蚀。

六、研究建议基于以上研究结论,我们提出以下建议:1. 进一步研究和应用新型的混凝土材料和添加剂,以提高混凝土的耐久性和抗裂性。

2. 完善混凝土施工技术和养护措施,加强对混凝土的质量控制和监测。

3. 加强混凝土结构的维修和保养,及时处理损坏和裂缝问题,延长结构的使用寿命。

七、研究创新点本研究通过对耐久性混凝土的材料特性和施工技术的研究,提出了一些创新点:1. 添加适量的粉煤灰和矿渣粉可以有效改善混凝土的耐久性。

2. 采用合适的混凝土浇注技术和养护方法可以提高混凝土的工作性能。

混凝土框架结构的耐久性能研究

混凝土框架结构的耐久性能研究

混凝土框架结构的耐久性能研究一、研究背景与意义混凝土框架结构是建筑领域中常用的一种结构形式,其具有承载能力强、施工便利、耐久性好等优点,因此在各类建筑中广泛应用。

然而,随着时间的推移,混凝土框架结构也会受到外界环境和内部因素的影响,其耐久性能也逐渐下降,甚至可能导致结构失效。

因此,研究混凝土框架结构的耐久性能,对于保障建筑结构的安全稳定具有重要的意义。

二、影响混凝土框架结构耐久性能的因素(一)环境因素1.气候条件:温度、湿度、降雨等环境因素的变化都会对混凝土框架结构的耐久性能产生影响。

2.大气环境:雨水、氧气、二氧化碳等大气成分的作用会导致混凝土框架结构表面的化学反应,加速其老化。

3.土壤条件:土壤中的含水量、化学物质等成分,会对混凝土框架结构的基础产生影响。

4.人为因素:人为活动如机械碰撞、污染物排放等也会对混凝土框架结构的耐久性能产生影响。

(二)混凝土材料因素1.混凝土配合比:混凝土配合比的不合理会导致混凝土框架结构的强度、耐久性能下降。

2.混凝土强度等级:混凝土强度等级的选择不当,也会导致混凝土框架结构的耐久性能下降。

3.混凝土的弹性模量:混凝土的弹性模量对混凝土框架结构的耐久性能有着重要的影响。

4.混凝土龄期:混凝土的龄期也会影响其耐久性能,龄期较短的混凝土其耐久性能较差。

(三)结构设计因素1.结构设计的合理性:结构设计的合理性包括对于荷载的考虑、结构的几何形态等方面,会直接影响混凝土框架结构的耐久性能。

2.钢筋的保护措施:钢筋的保护是保障混凝土框架结构耐久性能的重要因素之一。

3.结构连接方式:结构连接的方式也会对混凝土框架结构的耐久性能产生影响。

三、混凝土框架结构耐久性能的评价指标1.强度和变形:强度和变形是最基本的评价指标,主要体现混凝土框架结构的承载性能。

2.耐久性:耐久性是评价混凝土框架结构耐久性能的重要指标,主要包括抗冻性、抗硫酸盐侵蚀性、抗碳化性等。

3.可靠性:可靠性是评价混凝土框架结构耐久性能的重要指标,主要体现其使用寿命和安全性能。

混凝土结构耐久性

混凝土结构耐久性

混凝土结构耐久性混凝土是一种广泛应用于建筑、基础设施和其他工程领域的材料。

在这些应用中,混凝土结构的耐久性是至关重要的。

本文将探讨混凝土结构的耐久性问题,包括其原因、评估方法以及提高混凝土结构耐久性的措施。

一、混凝土结构耐久性问题的原因混凝土结构在使用过程中可能面临各种耐久性问题,主要原因如下:1. 化学侵蚀:混凝土结构常常暴露在恶劣的化学环境下,如酸雨、海水等。

这些化学物质会侵蚀混凝土表面,导致其性能下降。

2. 冻融循环:在低温环境下,水分进入混凝土内部,当温度下降时,水分会结晶膨胀,造成混凝土的龟裂和损坏。

3. 碳化:混凝土中的碱性物质会与空气中的二氧化碳反应,产生碳酸盐,在一定条件下会导致混凝土内部腐蚀。

4. 碱-骨料反应:由于某些骨料中含有反应性矿物,当其与混凝土中的碱性物质反应时,会导致混凝土内部膨胀,从而引发开裂和损坏。

二、混凝土结构耐久性评估方法为了评估混凝土结构的耐久性,工程师常常采用以下方法:1. 现场检测:通过对混凝土结构进行现场测量和观察,来判断其表面是否有明显的破坏和腐蚀迹象。

2. 现场取样:工程师可能会在混凝土结构上进行取样,并送至实验室进行化学分析和物理性能测试,以评估混凝土结构的健康状况。

3. 非损伤性测试:采用超声波、雷达等技术,对混凝土结构进行非损伤性测试,以检测混凝土内部的损伤情况。

4. 数学模型:通过建立数学模型,模拟混凝土结构在不同环境条件下的性能变化,从而预测其耐久性和寿命。

三、提高混凝土结构耐久性的措施为了提高混凝土结构的耐久性,可以采取以下措施:1. 添加防护涂层:在混凝土表面施工防护涂层,可以有效地抵抗化学侵蚀和渗水,延长混凝土结构的使用寿命。

2. 使用防水剂:在混凝土中添加防水剂,可以阻止水分进入混凝土内部,从而减少冻融循环和碳化等问题的发生。

3. 选择抗裂措施:在混凝土结构中使用纤维增强材料等抗裂措施,可以减少龟裂和损坏的风险。

4. 控制混凝土配合比:合理控制混凝土中水灰比和骨料含量等配合比参数,可以提高混凝土的密实性和耐久性。

混凝土结构耐久性设计与评估方法研究

混凝土结构耐久性设计与评估方法研究

混凝土结构耐久性设计与评估方法研究混凝土结构在现代建筑中扮演着重要的角色,然而,长期使用和环境因素的影响可能会对混凝土结构的耐久性造成不利影响。

为确保混凝土结构的长期稳定性和安全性,对其耐久性进行全面的设计和评估至关重要。

本文旨在研究混凝土结构耐久性的设计原则与评估方法,以提供可行的技术指导。

混凝土结构耐久性设计的核心原则是从材料的角度考虑,并综合考虑结构的特点、使用环境和预期寿命。

首先,正确选择混凝土材料,特别是水灰比和骨料的选择对混凝土的耐久性至关重要。

低水灰比可以提高混凝土的密实性,减少孔隙度,从而降低渗透性和氯离子的侵入。

同时,骨料的选择也会影响混凝土的耐久性,细碎的骨料可以增加混凝土的强度和密实性。

其次,在混凝土结构的设计过程中,需要考虑外部环境的影响。

这包括气候条件、环境湿度、氯离子侵入等因素。

在设计过程中,需要根据使用环境的特点选择适当的抗氯离子渗透性材料,如添加氯离子阻滞剂或覆盖隔离层。

此外,使用防水剂和防潮剂也可以在一定程度上提高混凝土的耐久性。

混凝土结构耐久性评估的目的是检测和评估结构的状况,以预测其未来的耐久性和维修需求。

评估方法可以通过非破坏性测试和破坏性测试进行。

非破坏性测试主要包括超声波测试、地电阻测试、红外热成像技术等,可以检测混凝土结构中的缺陷、裂缝和腐蚀情况。

破坏性测试通常使用负载试验和取样检测等,可以提供更详细的结构强度和稳定性方面的信息。

此外,耐久性评估还需要考虑结构使用年限和维修计划。

通过对结构使用年限的预测和维修需求的评估,可以制定合理的维修计划,确保结构的长期稳定性和安全性。

这包括定期的巡检和维修,以及在需要时进行局部修复或全面重建。

总结起来,混凝土结构耐久性设计与评估需要综合考虑材料性能、环境条件和使用年限等因素。

正确选择混凝土材料和适当的添加剂可以改善混凝土的耐久性。

评估方法既可以使用非破坏性测试,也可以使用破坏性测试,以提供全面的结构状况信息。

维护和维修计划的制定是确保混凝土结构长期稳定性和安全性的重要步骤。

混凝土结构材料的耐久性评估与优化研究

混凝土结构材料的耐久性评估与优化研究

混凝土结构材料的耐久性评估与优化研究引言:混凝土是建筑工程中广泛使用的一种结构材料,具有承重能力强、耐久性好等优点。

然而,随着时间的推移,混凝土结构材料会受到外界环境因素的侵蚀,导致其性能逐渐下降。

为了确保混凝土结构的稳定性和可靠性,需要进行耐久性评估与优化研究。

本文将通过介绍耐久性评估的方法和优化研究的内容,探讨混凝土结构材料的耐久性问题以及优化策略。

一、耐久性评估方法1.1 物理性能测试混凝土结构材料的物理性能测试是评估其耐久性的重要手段之一。

例如,应进行强度测试、容重测试、吸水性测试等,以评估混凝土的强度、结构紧密度和水分渗透性。

这些测试结果可以为混凝土结构材料的耐久性提供有力的依据。

1.2 化学性能分析混凝土结构材料遭受环境侵蚀时,会发生化学反应,进而影响其性能。

通过进行化学性能分析,例如酸碱性测试、电化学腐蚀测试等,可以了解混凝土材料在特定环境下的耐久性。

同时,该分析还可以确定其中的微量元素和矿物组成,为后续优化提供参考。

1.3 加速腐蚀试验为了模拟混凝土结构材料长期暴露于不同环境条件下的情况,可以进行加速腐蚀试验。

通过控制试验条件,例如湿度、温度等,可以加速混凝土的腐蚀过程,并评估其耐久性。

这种方法能够快速获取材料的性能数据,提高评估效率。

二、混凝土结构材料的耐久性问题2.1 混凝土碳化混凝土碳化是由于二氧化碳和水进入混凝土中,造成碱性物质被中和,从而导致混凝土内钢筋腐蚀的一种现象。

混凝土碳化会降低混凝土的强度和耐久性,甚至导致混凝土结构的失效。

因此,应通过加入合适的控制剂,减缓混凝土碳化的速度,提高混凝土结构的耐久性。

2.2 混凝土氯盐侵蚀混凝土结构在海洋环境或受盐湖影响的地区使用时,会受到氯盐的侵蚀。

氯盐会破坏混凝土中的氧化锈蚀层,进而导致钢筋腐蚀,使混凝土结构损坏。

为了解决这一问题,可以使用添加剂,如氯离子抑制剂、混凝土密封剂等,减少混凝土的孔隙度,从而抑制氯离子的进入,提高混凝土的耐久性。

混凝土框架结构的耐久性分析

混凝土框架结构的耐久性分析

混凝土框架结构的耐久性分析混凝土框架结构是现代建筑中常用的一种结构形式,其具有稳定性好、承载能力高、耐久性强等优点。

然而在长期使用过程中,混凝土框架结构也会面临着各种各样的问题,比如裂缝、腐蚀、变形等。

因此,对于混凝土框架结构的耐久性分析显得尤为重要。

本文将从以下几个方面来探讨混凝土框架结构的耐久性分析。

一、混凝土框架结构的耐久性问题混凝土框架结构在使用过程中,可能会面临以下几个方面的耐久性问题:1.混凝土的抗压强度会随着时间的推移而降低,从而导致结构的承载能力下降。

2.混凝土内部的钢筋易被氧化、锈蚀,导致钢筋断裂或失效,从而使得结构的稳定性受到影响。

3.混凝土表面的裂缝会影响混凝土的整体强度,同时也会进一步加速结构的老化。

4.在地震、风灾等自然灾害的作用下,混凝土框架结构易受到破坏,从而影响其耐久性。

二、混凝土框架结构的耐久性分析方法为了确保混凝土框架结构的耐久性,需要对其进行全面的耐久性分析。

常用的分析方法如下:1.力学分析法通过对混凝土框架结构进行力学分析,确定其受力状态和应力分布情况,从而评估其耐久性。

2.材料试验法通过对混凝土和钢筋等材料进行试验,测定其物理力学性能,从而评估混凝土框架结构的耐久性。

3.现场检测法通过对混凝土框架结构进行现场检测,包括外观检查、测量、取样分析等方法,从而评估其耐久性。

4.结构模拟法通过建立混凝土框架结构的模型,进行计算仿真分析,从而评估其耐久性。

三、提高混凝土框架结构的耐久性的方法为了提高混凝土框架结构的耐久性,需要从以下几个方面入手:1.材料选用应选择优质的混凝土和钢筋等材料,并严格按照标准进行配比和施工,确保材料质量。

2.结构设计结构设计应满足工程使用要求,并考虑地震、风灾等自然灾害的影响,保证结构的稳定性和耐久性。

3.施工过程施工过程中应注意质量控制,保证施工质量,同时应注意施工安全。

4.维护保养结构完工后,应加强维护保养,及时处理混凝土表面的裂缝和钢筋的腐蚀问题,保证结构的耐久性。

混凝土结构的耐久性研究

混凝土结构的耐久性研究

混凝土结构的耐久性研究【摘要】一段时期以来,混凝土结构安全质量事故频繁出现,混凝土结构的耐久性问题已经引起了社会各界的广泛关注。

本文主要分析了混凝土结构的安全性能,了解混凝土结构耐久性的相关问题,探索相关的解决方法和对策。

【关键词】混凝土;结构;耐久性混凝土在现代建筑中被广泛应用,它主要起着承受结构自重和外部荷载的作用,通常和钢筋一起组合使用。

钢筋在混凝土结构中主要承受拉力并赋予结构以延性,补偿混凝土抗拉能力低、易开裂和脆断的缺陷;而混凝土主要承受压力并保护其内部钢筋不至于锈蚀。

两者共同作用发挥其结构功能。

混凝土主要起着对结构及其构件在外力作用下防止破坏、倒塌,保护人员和设备不受损伤的能力。

混凝土结构的耐久性直接影响这些设施的存活寿命。

一段时期以来,混凝土结构安全质量事故频繁出现,混凝土结构的安全性和耐久性问题已经引起了社会各界和国家政府的广泛关注。

分析混凝土结构的安全性能,了解混凝土结构的安全现状,寻求混凝土结构安全存在的问题、根源,探索解决的途径、方法和对策,并对混凝土的安全性和耐久性提供技术对策和建议有着重要的意义。

一、混凝土结构的耐久性和安全性(一)安全性:混凝土结构设计必须有足够的安全保证。

这是由于结构需要承受的负荷以及机构的材料性能,设计计算方法,施工质量等均存在着许多不确定性。

所以规范规定了结构必须承受的负荷设计值应该是上述标准值乘以大于1的荷载安全系数加以放大;同时在确定结构构件所具有的承载能力时,应该将材料强度的标准值除以大于1的材料强度分项系数加以缩小。

显然,荷载的标准值和荷载与材料强度的安全系数规定的越高,就表示结构的安全设置水准越高,设计的结构就越安全。

(二)耐久性:混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施的世界性问题,应当引起我国有关主管部门和设计施工单位的足够重视。

混凝土结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性,而且更多地体现在适用性上。

混凝土结构耐久性研究的回顾与展望

混凝土结构耐久性研究的回顾与展望

混凝土结构耐久性研究的回顾与展望一、本文概述混凝土,作为一种广泛应用的建筑材料,其结构耐久性问题一直是工程领域的研究热点。

随着全球基础设施建设的快速发展,混凝土结构的耐久性问题愈发凸显,对其性能衰减机制、预防策略以及修复技术的研究与应用显得尤为重要。

本文旨在回顾混凝土结构耐久性研究的历程与主要成果,分析当前研究的热点与难点,并对未来的研究方向进行展望。

文章将首先概述混凝土结构耐久性研究的重要性,随后梳理国内外在这一领域的研究进展,以期为推动混凝土结构耐久性研究的进一步发展提供有益的参考。

二、混凝土结构耐久性研究的回顾混凝土结构耐久性研究的历史可以追溯到20世纪初,当时主要关注的是混凝土材料的基本性能和强度。

然而,随着时间的推移,工程师们开始注意到混凝土结构在自然环境和使用条件下会逐渐出现损伤和劣化,从而影响其使用性能和安全性。

这一认识促使了对混凝土结构耐久性问题的深入研究。

在20世纪中期,研究者们开始系统地研究混凝土结构的耐久性,涉及混凝土材料的耐久性、钢筋的锈蚀、氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀等多个方面。

这一阶段的研究主要集中在实验室环境下模拟混凝土结构的耐久性试验,以及对损伤和劣化机理的初步探索。

进入21世纪,随着计算机技术的飞速发展,数值模拟和有限元分析等技术在混凝土结构耐久性研究中得到了广泛应用。

这使得研究者能够更精确地模拟和预测混凝土结构在不同环境和荷载条件下的耐久性能,为工程实践提供了有力支持。

随着全球环境问题的日益严重,混凝土结构耐久性研究的视角也逐渐拓展到可持续性和环境影响方面。

例如,研究者开始关注混凝土材料的环境友好性、废弃混凝土结构的回收利用、以及新型耐久性材料和技术的研发等。

混凝土结构耐久性研究已经经历了从简单到复杂、从单一到综合的发展历程。

然而,随着工程实践的不断深入和全球环境问题的日益严峻,混凝土结构耐久性仍然面临着诸多挑战和问题需要解决。

因此,未来的研究需要更加全面、深入和创新,以推动混凝土结构耐久性的持续改进和提升。

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混凝土结构耐久性1.1 混凝土结构耐久性问题的重要性钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的优点,造价较低,且一直被认为是一种非常耐久性的结构形式,其应用范围非常广泛。

然而,从混凝土应用于建筑工程至今的150年间,大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效,达不到预定的服役年限。

这其中有的是由于结构设计的抗力不足造成的,有的是由于使用荷载的不利变化造成的,但更多的是由于结构的耐久性不足导致的。

特别是沿海及近海地区的混凝土结构,由于海洋环境对混凝土的腐蚀,尤其是钢筋的锈蚀而造成结构的早期损坏,丧失了结构的耐久性能,已成为实际工程中的重要问题。

早期损坏的结构需要花费大量的财力进行维修补强,甚至造成停工停产的巨大经济损失。

耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用状态下失效的最主要原因。

国内外统计资料表明,由于混凝土结构耐久性病害而导致的损失是巨大的,并且耐久性问题越来越严重。

结构耐久性造成的损失大大超过了人们的估计。

国外学者曾用“五倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性,即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元,那么就意味着:发现钢筋锈蚀时采取措施将追加维修费5美元;混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元;严重破坏时采取措施将追加维修费125美元。

因此,钢筋混凝土结构耐久性问题是一个十分重要也是迫切需要加以解决的问题,通过开展对钢筋混凝土结构耐久性的研究,一方面能对已有的建筑结构物进行科学的耐久性评定和剩余寿命预测,以选择对其正确的处理方法;另一方面可对新建项目进行耐久性设计,揭示影响结构寿命的内部与外部因素,从而提高工程的设计水平和施工质量。

因此,它既有服务于服役结构的现实意义,又有指导待建结构进行耐久性设计的理论意义,同时,对于丰富和发展钢筋混凝土结构可靠度理论也具有一定的理论价值。

正因为混凝土结构耐久性的问题如此重要,近年来世界各国均越来越重视混凝土结构的耐久性问题,众多的研究者对混凝土结构耐久性展开了研究,取得了系列研究成果,而材料层面的成果尤为显著。

迄今为止,已经形成了混凝土结构耐久性研究框架,如图1-1所示。

本章将着重介绍混凝土结构耐久性研究中成熟的相关研究成果。

图1-1 混凝土结构耐久性研究框架⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧耐久性评估耐久性设计结构层次构件承载力的变化粘结性能衰退模型混凝土锈胀开裂模型构件层次钢筋锈蚀碱-集料反应冻融破坏氯盐腐蚀混凝土碳化材料层次工业环境土壤环境海洋环境大气环境环境层次混凝土结构耐久性1.2混凝土碳化1.2.1混凝土碳化的定义所谓混凝土的碳化是指空气中二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作用,使其成分、组织和性能发生变化,使用机能下降的一种很复杂的物理化学过程。

影响结构耐久性的因素很多,其中混凝土碳化是一个重要的因素。

通常情况下,早期混凝土具有很高的碱性,其PH值一般大于12.5,在这样高的碱性环境中埋置的钢筋容易发生钝化作用,使得钢筋表面产生一层钝化膜,能够阻止混凝土中钢筋的锈蚀。

但当有二氧化碳和水汽从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时,和混凝土材料中的碱性物质中和,从而导致了混凝土的PH值的降低。

当混凝土完全碳化后,就出现PH<1这种情况,在这种环境下,混凝土中埋置钢筋表面的钝化膜被逐渐破坏,在其它条件具备的情况下,钢筋就会发生锈蚀。

钢筋锈蚀又将导致混凝土保护层开裂、钢筋与混凝土之间粘结力破坏、钢筋受力截面减少、结构耐久性能降低等一系列不良后果。

由此可见,进行混凝土的碳化规律分析,研究由碳化引起的混凝土化学成分的变化以及混凝土内部碳化的进行状态,对于混凝土结构的耐久性研究具有重要的意义。

1.2.2混凝土碳化的机理混凝土的基本组成是水泥、水、砂和石子,其中的水泥与水发生水化反应,生成的水化物自身具有强度(称为水泥石),同时将散粒状的砂和石子粘结起来,成为一个坚硬的整体。

在混凝土的硬化过程中,约占水泥用量的三分之一将生成氢氧化钙(Ca(OH)2),此氢氧化钙在硬化水泥浆体中结晶,或者在其空隙中以饱和水溶液的形式存在。

因为氢氧化钙的饱和水溶液是PH值为12.6的碱性物质,所以新鲜的混凝土呈碱性。

然而,大气中的二氧化碳却时刻在向混凝土的内部扩散,与混凝土中的氢氧化钙发生作用,生成碳酸盐或者其它物质,从而使水泥石原有的强碱性降低,PH值下降到8.5左右。

混凝土碳化的主要化学反应式如下:CO2+H2O→H2CO3 (1-1)Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3+2H2O (1-2)1.2.3影响混凝土碳化的因素混凝土的碳化是伴随着CO2气体向混凝土内部扩散,溶解于混凝土孔隙内的水,再与各水化产物发生碳化反应这样一个复杂的物理化学过程。

研究表明,混凝土的碳化速度取决于CO2气体的扩散速度及CO2与混凝土成分的反应性。

而CO2气体的扩散速度又受混凝土本身的组织密实性、CO2气体的浓度、环境湿度、试件的含水率等因素的影响。

所以碳化反应受混凝土内孔溶液的组成、水化产物的形态等因素的影响。

这些影响因素可归结为与混凝土自身相关的内部因素和与环境相关的外界因素。

对于服役结构物来说,由于其内部因素已经确定,因此影响其碳化速度的主要因素是外部因素,如CO2的浓度、环境温度和湿度。

概况地说,混凝土碳化的影响因素为:1.混凝土本身的密实度:混凝土密实度越大,碳化速度越慢;2.二氧化碳的浓度:二氧化碳浓度越大碳化速度越快比;3.环境温度:环境温度越高,碳化速度越快;4.环境湿度:环境相对湿度在50~70%时,碳化速度最快。

1.2.4混凝土的碳化规律1.混凝土的碳化规律国内外学者对混凝土碳化进行了深入的研究,在分析碳化试验结果的基础上,国内外公认的碳化深度D与碳化时间t的关系式为:(1-3)式中,α为碳化速度系数;D 为混凝土碳化深度(mm );t 为测定D 的碳化时间(年)。

碳化速度系数体现了混凝土的抗碳化能力,它不仅与混凝土的水灰比、水泥品种、水泥用量、养护方法、孔尺寸与分布有关,而且还与环境的相对湿度、温度及二氧化碳浓度有关。

2. 碳化规律应用1——自然锈蚀和快速碳化之间的关系。

(1-4) 式中, D 1、D 2分别为测得的和要预测的混凝土碳化深度;C 1、C 2为测定D 1和预测D 2时的碳化浓度;t 1、t 2为测定D 1和预测D 2时的碳化时间。

例1-1:某混凝土结构物在建造时,为了估计二氧化碳侵入混凝土结构的速度,预留了混凝土试块进行混凝土快速碳化试验。

碳化箱浓度是结构物实际环境二氧化碳浓度的400倍,混凝土试块在放入碳化箱5天后测得其碳化深度为10mm 。

试问:实际结构使用30年后的碳化 深度。

解:已知 D1= 10 mm; t2 = 30×365 天;t1 = 5天; C2/C1 = 1/400 ;则: D2 = 10× [ 30×365 /( 5× 400)]=23.4(mm ).3. 碳化规律应用2——自根据实测碳化深度推测以后情况(1-5)式中, D 1、D 2分别为测得的和要预测的混凝土碳化深度;t 1、t 2为测定D 1和预测D 2时的碳化时间。

例1-2:某结构物使用10年以后测其碳化深度为15mm ,试问:该结构物使用30年后的碳化深度。

解: 已知D1 =15mm; t1 = 10年; t2 =30年; 则:D2=15(30/10) =26(mm). 1.2.5 碳化深度和混凝土强度之间的关系分析混凝土强度是确定混凝土结构构件抗力的基本参数,它随时间的变化规律是建立服役结构抗力变化模型的基础。

一般来说,混凝土强度在初期随时间增大,但增长速度逐渐减慢,在后期则随时间下降。

在对服役结构的抗力进行评价时,所关心的是结构在经过一个服役期后,混凝土强度是高于设计强度还是低于设计强度,具体值又是多少,这些问题是服役结构抗力评价需要解决的问题。

一般大气环境下混凝土的腐蚀主要是碳化腐蚀。

碳化降低混凝土的碱性,随着时间的推移,碳化的发展使混凝土失去对钢筋的保护作用,从而引起钢筋锈蚀;另一方面,随着时间的变化,碳化对混凝土强度本身也有一定的影响。

为了了解碳化后混凝土本身强度的变化,须进行了混凝土的抗压和劈拉试验。

通过试验研究分析,有下列结论:随着碳化龄期的增长,混凝土的抗压强度也随之提高;同一龄期碳化试件的抗压强度均比未碳化试件的抗压强度高。

从这一点来看,混凝土的碳化对抗压强度本身并没有破坏作用。

1.3 氯离子对混凝土结构的侵蚀我国海域辽阔,海岸线很长,大规模的基本建设都集中于沿海地区,而海边的混凝土工程由于长期受氯离子侵蚀,混凝土中的钢筋锈蚀现象非常严重,已建的海港码头等工程多数t D α=αD D t t 2121=221121t C t C D D =都达不到设计寿命的要求。

在我国北方地区,为保证冬季交通畅行,向道路、桥梁及城市立交桥等撒除冰盐,大量使用的氯化钠和氯化钙,使得氯离子渗入混凝土,引起钢筋锈蚀破坏。

我国还有广泛的盐碱地,腐蚀条件更为苛刻。

在1991年召开的第二届国际混凝土耐久性会议上,Mehta教授在《混凝土耐久性-五十年进展》主旨报告中指出:“当今世界混凝土破坏原因,按重要性递减顺序排列是:钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用。

”而来自海洋环境和使用防冰盐中的氯离子,又是造成钢筋锈蚀的主要原因。

1.3.1氯离子对混凝土的作用机理1.破坏钝化膜水泥水化的高碱性使混凝土内钢筋表面产生一层致密的钝化膜。

以往的研究认为该钝化膜是由铁的氧化物构成,最近研究表明,该钝化膜中含有Si-O键,对钢筋有很强的保护能力。

然而,此钝化膜只有在高碱性环境中才是稳定的,当PH<11.5时,钝化膜就开始不稳定;当PH<9.88时,钝化膜生成困难或已经生存的钝化膜逐渐破坏。

Cl-是极强的去钝化剂,Cl-进入混凝土到达钢筋表面,吸附于局部钝化膜处时,可使该处的PH值迅速降低,可使钢筋表面PH值降低到4以下,破坏了钢筋表面的钝化膜。

2. 形成腐蚀电池如果在大面积的钢筋表面上具有高浓度氯化物,则氯化物所引起的腐蚀可能使均匀腐蚀。

但是,在不均质的混凝土中,常见的局部腐蚀。

Cl-对钢筋表面钝化膜的破坏发生在局部,使这些部位露出了铁基体,与尚完好的钝化膜区域形成单位差,铁基体作为阳极而受腐蚀,大面积钝化膜区域作为阴极。

腐蚀电池作用的结果使,在钢筋表面产生蚀坑,由于大阴极对应于小阳极,蚀坑发展十分迅速。

3. 去极化作用Cl-不仅促成了钢筋表面的腐蚀电池,而且加速了电池的作用。

Cl-与阳极反应产物Fe2+结合生成FeCl2,将阳极产物及时地搬运走,使阳极过程顺利进行甚至加速进行。

通常把使阳极过程受阻称作阳极极化作用,而加速阳极极化作用称作去极化作用,Cl-正是发挥了阳极去极化作用。

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