水工混凝土结构耐久性研究探讨

发表时间：2017-12-11T16:20:36.247Z 来源：《基层建设》2017年第26期作者：贾贤云

[导读] 摘要：随着水工混凝土结构应用的不断推广，研究其结构耐用性凸显出重要意义。

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摘要：随着水工混凝土结构应用的不断推广，研究其结构耐用性凸显出重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了影响水工大体积混凝土耐久性的主要因素。在探讨混凝土的碳化及抗冻性的基础上，研究了水工混凝土结构耐久性对策。

关键词：水工混凝土；结构；耐久性；研究

引言：作为一种实际应用效果良好的结构，水工混凝土结构在近期得到了长足的发展。研究其耐久性相关课题，能够更好地优化该项工作的实践，从而有效保证水工混凝土结构在实际运用中的耐久性。本文从概述相关内容着手本课题的研究。

1 概述

随着我国国民经济的快速发展，水利工程建筑数量日益增加，大体积混凝土作为一种常见的建筑材料，具有承载力高、适应性强、造价低和易浇筑成型等优点，目前在城市水利基础设施建设中得到广泛的应用及推广。但在混凝土建筑过程中，由于设计不合理、施工质量差、人员操作失误等，加上施工单位对混凝土耐久性的认识不够深入，导致水工混凝土在使用过程中出现损坏的情况，严重威胁到水利工程的质量安全和功能的发挥，甚至会造成生命财产的损失。同时水利工程具有特殊的使用环境，对混凝土结构的耐久性要求越相对较高。因此，如何有效地提高水工混凝土结构的耐久性就成为了工程技术人员当前亟待解决的难题之一。通过分析影响混凝土结构耐久性的因素，提出有效的处理措施，对提高混凝土耐久性有所帮助。

混凝土耐久性是指混凝土结构在自然环境、使用环境和及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费巨大资金对其加固和处理以保证其安全、使用功能和外观要求的能力。它是混凝土的一个综合性指标，主要包括抗碳化性、抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性、抗碱骨料反应等性能，它是混凝土结构的基本功能之一，也是混凝土安全性。适用性、耐久性三个环节中比较薄弱的一个环节，它的好坏将直接影响到工程的使用寿命。

2 影响水工大体积混凝土耐久性的主要因素

2.1 裂缝

水工混凝土体积大，在硬化初期易产生大量水化热，形成温度应力，而此时混凝土抗拉能力弱导致产生裂缝；同时大体积混凝土还产生收缩裂缝，引起如渗漏溶蚀、环境水侵蚀、冻融破坏和钢筋锈蚀等病害的发生，这些病害与裂缝形成恶性循环，对建筑物的耐久性产生极大危害。

2.2 冻融循环

冻融破坏是混凝土在浸水饱和或潮湿状态下，温度正负交替变化使其内部孔隙水冻结膨胀、融解收缩产生疲劳应力，导致混凝土由表及里逐渐削蚀的破坏现象。经调查，我国有22%的中小型水工建筑物存在冻融破坏问题。

2.3 碳化与钢筋锈蚀

空气中的CO2和水中的碳酸组分都可能与水泥水化物发生反应，使之碳化，产生裂缝，使CO2等进入混凝土内部，加速碳化。碳化使混凝土中性化，导致钢筋失去保护膜而产生锈蚀，使结构承载力逐渐丧失。

3 混凝土的碳化及抗冻性研究

3.1 混凝土的碳化

混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中CO2气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面生成难溶的Fe2O3和FeO，称为钝化膜。碳化后使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。

3.2混凝土的抗冻性

混凝土的抗冻性是混凝土受到的物理作用的一方面，是反映混凝土耐久性的重要指标之一。对混凝土的抗冻性不能单纯理解为抵抗冻融的性质，不仅在严寒地区混凝土建筑物有抗冻的要求，温热地区混凝土建筑物同样会遭到干、湿、冷、热交替的破坏作用，经历时间长久会发生表层削落，结构疏松等破坏现象。处在干燥条件的混凝土显然不存在冻融破坏的问题，所以饱水状态是混凝土发生冻融破坏的必要条件之一，另一必要条件是外界气温正负变化，使混凝土孔隙中的水反复发生冻融循环，这两个必要条件，决定了混凝土冻融破坏是从混凝土表面开始的层层剥蚀破坏。

4水工混凝土结构耐久性对策探讨

由于混凝土结构所处的环境条件、结构形式、结构使用条件和结构表层保护措施、细部构造以及施工质量都影响着混凝土的耐久性。根据新编的《水工混凝土结构设计规范》（以下简称《规范》）的规定，水工混凝土耐久性设计主要会依据规范中的要求来对水工混凝土结构进行设计。

4.1对于混凝土结构所处环境进行分类别划分

对于永久性建筑物应该重点关注耐久性。根据不同的建筑环境条件进行划分。不同环境划分级别不同，大体划分为四类。对于建筑物设置时，可以根据具体所处的环境级别和耐久性需求进行设计，并在施工过程中根据具体环境进行施工质量控制，将环境类别适当提高或降低，但不应高于四类环境标准，当然也不能低于一类环境标准。对于混凝土耐久性要求不太高的临时性的建筑物可以不太过于注意环境因素。

4.2对于原材料的选择以及施工质量的控制

根据混凝土结构的耐久性需要，在选择正确的原材料的前提下，加强对于原材料质量的干预。当环境受外力侵蚀较厉害时，在选择原材料时应优先选择抗侵蚀的水泥；当对于有抗冻要求的混凝土结构时应考虑添加适量引气剂，同时采用大坝水泥，并掺入部分硅酸盐水泥。由于耐久性与混凝土结构的密实性有密切关系，所以对于混凝土的原料选择，施工过程以及养护有必须按照施工规定进行。

合理的结构形式有助于混凝土结构耐久性的增加。结构形式的选择应该根据具体的环境类别而定，当遇到环境条件类别为三、四类

混凝土结构耐久性浅谈

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：层次：专科起点本科专业：土木工程年级：学号：学生：指导教师：完成日期：2013 年11 月14 日

混凝土结构耐久性浅谈内容摘要混凝土由于其具有经济、耐久、节能等众多优点, 而成为重要的建筑材料, 其应用范围十分广泛。作为目前世界最大宗的人造建筑材料, 其在给人类带来巨大文明进步的同时 , 也面临由此造成的严峻的资源、能源和环境问题。传统意义上的混凝土由于自身结构材料和使用环境的特点, 还存在着严重的耐久性问题, 已不能满足混凝土行业的绿色可持续发展的要求。因此, 提高混凝土的耐久性是实现混凝土环保化、节约化的积极有效措施。本文综述了耐久性对混凝土的重要意义, 并着重分析了影响混凝土耐久性的主要因素。最后介绍了目前世界上提高混凝土的耐久性的研究结果以及目前国际上对混凝土的耐久性设计要求。关键词：耐久性；混凝土；影响因素

混凝土结构耐久性浅谈目录内容摘要 .................................................. ..................................................... ....................I 引言......................................... ......................................... ......................................... . 1 1 绪论......................................... ......................................... ......................................... . 2 1.1 混凝土耐久性问题的提出................................................... (2) 1.2 混凝土耐久性的概念 .................................... ........................................ (2) 2 混凝土结构耐久性问题的分析 ........................................... (3) 2.1 混凝土冻融破坏 .................................... ........................................ (3) 2.1.1 破坏机理 .......................... ............................. ............................. (3) 2.1.2 影响因素 .......................... ............................. ............................. (4) 2.2 混凝土渗透破坏 .................................... ........................................ (4) 2.2.1 破坏原因 .......................... ............................. ............................. (4) 2.2.2 影响因素 .......................... ............................. ............................. (5) 2.3 碱骨料反应 ..................................... ........................................ (5) 2.3.1 破坏原因 .......................... ............................. ............................. (5) 2.3.2 影响因素 .......................... ............................. ............................. (6) 2.4 混凝土的碳化 .................................... ........................................ (6) 2.4.1 破坏原因 .......................... ............................. ............................. (6) 2.4.2 影响因素 .......................... ............................. ............................. (7) 2.5 钢筋锈蚀 ..................................... ........................................ (7) 2.5.1 破坏原因 .......................... ............................. ............................. (7) 影响因素 ..........................

DB32江苏省水利工程混凝土耐久性规范

ICS 27.140 P 55 备案号：37611-2013 DB32 江苏省地方标准 DB32/T 2333-2013 水利工程混凝土耐久性技术规范 Technical specification for durability on concrete Of hydraulic engineering 2013-05-03发布 2013-07-30实施江苏省质量技术监督局发布

前言江苏地处江淮，滨临黄海，属亚热带向暖温带过渡地区，气温正负交替频繁，水环境复杂，水利工程混凝土受碳化、冻融、氯离子侵蚀、化学侵蚀等劣化作用影响日益显现。为提高水利工程混凝土耐久性，规范混凝土耐久性技术工作，参照国内相关标准，编制《水利工程混凝土耐久性技术规范》。本规范安装GB/T1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写》的要求进行编排。本规范附录A 为规范性附录。本规范有江苏省水利厅提出并归口。本规范起草单位：江苏省水利科学研究院，江苏省水利工程质量监督中心站，南京水利科学研究院，江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏省水利建设工程有限公司，江苏省江都水利工程管理处。本规范主要起草人：朱炳喜，顾文菊，王珍兰，梅国兴，肖志远，张福贵，章新苏，刘伟宝，翟高明，姚文泉，黄根民，蔡一平，陆明志，王小勇。本规范主要统稿人：朱炳喜，周金山。本规范主要审稿人：樊志远，黄海田，吴忠，周金山，王超俊，赵立华，张利昕。本规范由江苏省水利工程质量监督中心站负责解释。

目次 1范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (2) 4 总则 (3) 4.1 一般规定 (3) 4.2 设计使用年限 (3) 4.3 环境作用等级 (3) 5 设计要求 (5) 5.1 一般规定 (5) 5.2 混凝土强度 (5) 5.3 混凝土耐久性指标 (6) 5.4 混凝土结构构造 (7) 5.5 耐久性附加措施 (7) 6 施工要求 (8) 6.1 一般规定 (8) 6.2 原材料 (8) 6.2.1 胶凝材料 (8) 6.2.2 骨料 (9) 6.2.3 外加剂 (9) 6.2.4 水 (9) 6.3 混凝土配合比 (9)

混凝土结构耐久性研究

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

海工混凝土

一、前言为了建设全国乃至世界的物流中心和开发海洋自然资源，海洋工程的发展十分迅速。作为世人瞩目的工程，深水港项目对经济持续高速发展将起到十分重要的拉动作用。而作为深水港重要组成之一的东海大桥南起崎岖列岛小洋山岛的深水港区，北至上汇芦潮港的海港新城，跨越湾北部海域，全长31公里，是我国较为罕见的大型海洋工程。由于东海大桥是连接港区和大陆的集装箱物流输送动脉，对深水港的正常运转起到不可或缺的支撑保障作用，因此在国首次采用100年设计基准期。为了保证大桥混凝土在海洋严酷的环境中有较高的耐用寿命，采用了高性能混凝土技术方案。高性能海工混凝土即针对混凝土结构在海洋环境中的使用特点，通过合理的配制技术，形成耐久性能、施工性能、物理力学性能以及相关性能俱佳的混凝土材料。高性能海工混凝土的突出特点表现在其高耐久和耐腐蚀性能，尤其是混凝土抵抗氯离子侵蚀的性能方面。高性能海工混凝土与普通混凝土在原材料、配合比以及生产和施工工艺等方面有所差别。具体表现在，（1）高性能海工混凝土胶凝材料的原材料除水泥外，还要掺用至少一种矿物细掺料，并保证一定的胶凝材料用量，从而使得混凝土微结构得以优化，孔隙结构得以改善。（2）高性能海工混凝土通过高性能混凝土减水剂的合理使用，降低混凝土单方用水量，有利于形成混凝土致密结构。（3）高性能海工混凝土在保证其良好的施工性能和物理力学性能的同时，最大化地提高其耐久性能，尤其是抵抗海洋环境中的氯离子侵蚀作用。本文根据课题组在深水港东海大桥高性能海工混凝土技术的研制结论，着重分析矿物掺和材料在其中的应用。二、高性能海工混凝土专用掺和料的研究开发使用粉煤灰、硅粉和磨细矿渣等矿物掺和材料作为混凝土掺和料，并保证一定的掺量，可大幅度提高混凝土的部结构致密性，降低混凝土的渗透性，改善混凝土的耐久性能。研究首先选用地区有稳定供应源的高炉矿渣微粉、低钙粉煤灰以及硅灰材料，考察其与水泥复合胶凝体系的力学及耐久性能。 2.1 原材料及试验试验用水泥为H牌52.5RP.Ⅱ水泥，其主要物理性能指标见表1，主要化学成分见表2。表1 水泥其主要物理性能指标

混凝土结构耐久性设计浅析

混凝土结构耐久性设计浅析摘要：根据混凝土结构耐久性的定义及其设计的主要内容，介绍了影响混凝土结构耐久性的主要因素，阐述了现阶段混凝土结构耐久性设计的目标和、设计方法、混凝土结构耐久性的现场检验以及混凝土结构使用阶段的检测和维护要求，明确了通过混凝土结构耐久性设计保证混凝土结构达到规定的设计使用年限。关键词：混凝土；结构；耐久性设计；使用年限引言混凝土结构或构件的裂缝及破坏是影响建筑使用年限的主要原因，而建筑的使用年限是工程质量得以量化的集中表现。建筑的使用年限在量值上与混凝土结构的设计使用年限是相同的。通过混凝土结构耐久性设计来保证混凝土结构达到规定的设计使用年限，确保建筑拥有合理的使用寿命。一、混凝土结构耐久性及其设计内容混凝土结构的耐久性指的是在环境作用和正常维护、使用条件下，混凝土结构或构件在设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力[1]。混凝土结构失去其适用性和安全性能力的极限状态表现为：钢筋混凝土构件表面出现锈胀裂缝；结构表面混凝土出现可见的酥裂、粉化等。混凝土结构耐久性设计就是通过经验方法及定量方法，确定结构所处的不同环境，提出对混凝土材料的耐久性基本要求，确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度，明确不同环境条件下的耐久性技术措施，提出结构使用阶段的检测与维护要求[2]。二、影响混凝土结构耐久性的主要因素（一）混凝土自身特性影响混凝土材料的质量是影响结构耐久性的一个主要内因。混凝土材料中混凝土的水胶比、混凝土的密实度、氯离子含量和碱含量是混凝土材料质量影响混凝土结构耐久性的主要因素。有效胶凝材料含量的不确定性，混凝土的密实度不足，以及氯离子达到一定浓度后引起的钢筋脱钝和电化学腐蚀，都会严重影响混凝土结构的耐久性。混凝土构件的施工质量是影响结构耐久性的另外一个内因。钢筋混凝土构件中钢筋的保护层厚度、混凝土密实度及现浇混凝土构件的养护是混凝土构件施工质量影响混凝土结构耐久性的主要因素，钢筋混凝土构件中钢筋的保护层厚度太小，混凝土密实度的不足，新浇混凝土的养护达不到相应的标准，也都会影响混凝土结构的耐久性。（二）混凝土结构所处环境作用的影响直接与混凝土构件表面接触的局部环境作用是影响混凝土结构耐久性的外因。环境类别的不同，对混凝土结构的耐久性影响也不同。当结构和构件同时受到多种类别的环境作用时，均应考虑需满足各自单独作用下的耐久性要求[1]。（1）一般环境带来的影响

混凝土结构耐久性分析

混凝土结构耐久性分析摘要：耐久性是混凝土结构的重要指标之一，混凝土的耐久性是使用期内结构保证正常功能的能力，关系着结构物的使用寿命。文章分析了混凝土结构的耐久性问题，探讨了造成耐久性失效的原因，并针对耐久性问题提出了相关的防腐建议。关键词：混凝土；耐久性；影响因素；措施 abstract: the durability of concrete structure is one of the important indexes, the durability of concrete structure is the use of the guarantee period of the normal functioning ability, the relationship between the service life of structures. this paper analyzes the problems of the durability of the concrete structures, and probes into the causes of failure of cause durability, and in the light of the durability problem put forward relevant anti-corrosion suggestions. keywords: concrete; durability; influencing factors; measures 中图分类号：tu37文献标识码：a 文章编号：我国混凝土结构耐久性问题不容忽视。我国人口众多，过去为及时解决居住需要和促进工业生产，建造过不少质量不高的民用房屋和工业厂房，现有建筑物老化现象相当严重。影响结构耐久性的因素很多。首先讨论了混凝土耐久性的概念，接着从影响混凝土结

水工混凝土

水工混凝土姓名:陈林海学号:131601206指导老师:张鸣 [摘要]文章对水工混凝土作出了详尽和全面的阐述，从概念入手，对其发展历史，原材料，配合比设计方法，技术性能，常见问题与解决方法等方面着重介绍，加深大家对水工混凝土的认识和理解。 [关键词]水工混凝土发展历史原材料配合比设计方法技术性能常见问题与解决方法 [引言]水工混凝土是指经常性或周期性地受水作用的建筑物（或建筑物的一部分）所用的并能保证建筑物在上述条件下长期正常使用的混凝土。常用于水上、水下和水位变动区等部位。因其用途不同,技术要求也不同:常与环境水相接触时，一般要求具有较好的抗渗性；在寒冷地区、特别是在水位变动区应用时，要求具有较高的抗冻性；与侵蚀性的水相接触时，要求具有良好的耐蚀性；在大体积构筑物中应用时，为防止温度裂缝的出现，要求具有抵热性和低收缩性；在受高速水流冲刷的部位使用时，要求具有抗冲刷、耐磨及抗气蚀性等。长期的施工实践证明，在水工混凝土中掺入具有减水、缓凝及增加耐久性的外加剂，如木质素磺酸盐减水剂、糖蜜塑化剂、松香皂引气剂（在有抗冻性要求的地区或部位必须掺入），以及掺入适量的优质掺合料，如粉煤灰等，对改善混凝土拌合物的和易性及提高耐久性都具有明显效果。本文将从水工混凝土的发展历史、原材料、配合比设计方法、技术性能、常见问题与解决方法这五个方面来分析这种建筑材料。 [正文] 一．水工混凝土的发展历史 20 世纪30 年代，美国着手建设坝高211m 的胡佛坝，对水工混凝土进行全面研究，形成了一套完整的水工混凝土材料配制体系和柱状法坝体浇筑技术，实现了创世纪的技术创新。自1936 年胡佛坝建成半个多世纪，水工混凝土技术又有了很大发展，其中主要有: ①在水工混凝土中掺入掺和料、引气剂和减水剂; ②

【混凝土】结构耐久性研究现状

混凝土结构耐久性研究现状由于钢筋混凝土结构结合了钢筋抗拉与混凝土抗压的优点，表现出良好的受力性能，成为应用最普遍最广泛的结构形式，近年对水工结构、港工结构、桥梁结构、建筑结构的大量工程调查显示，钢筋混凝土结构表现出了严重的耐久性问题，许多既有钢筋混凝土结构工程往往达不到设计使用年限就需要进行加固修复，其中耐久性的降低是一大影响因素。钢筋混凝土结构耐久性问题的日益突出，引起了世界各国对加强钢筋混凝土结构耐久性研究的重视。耐久性是指在确定的环境和维修、使用条件下，构件在设计使用年限内保持适用性、安全性的能力。钢筋混凝土结构在其使用过程中经常会受到各种各样的腐蚀和损伤，降低了构件的耐久性和结构的可靠度，导致工程的实际使用寿命往往短于设计使用年限。影响耐久性的因素，混凝土的碳化，钢筋锈蚀，混凝土的冻融，碱－骨料反应等。我国在钢筋混凝土耐久性问题上尚缺少全国性的系统资料,但从一些调查资料和发表的有关文献来看,钢筋混凝土耐久性问题也是极其严重的。中国建筑科学研究院的调查表明,我国现役工业建筑物损坏严重,其结构的使用寿命一般不能保证50年,多数在25-30年左右就必须进行大修或加固。1994年铁路部门的统计表明,我国铁路存在有病害的钢筋混凝土桥2675座,其中的722座发生裂损；仅使用20年的北京西直门立交桥,由于长期在冬季使用化冰盐,部分梁柱锈蚀严重,现己拆除重建。从发达国家所取得的经验来看,钢筋混凝土耐久性问题造成的损失己是惊人的。美国标准局(NBS)1975年的调查表明,美国每年因腐蚀造成的各种损失为700多亿美元,蚀破坏的修复费,1998年度就需要2500亿美元。英国为解决海洋环境下钢筋混凝土结构的腐蚀与防护问题和修复已损伤的钢筋混凝土结构,每年耗资将近200亿英镑,而日本引以为自豪的新干线,在运行10年后也出现大面积的混凝土开裂、剥蚀现象,日本运输省曾检查了其103座混凝土港口码头,发现使用20年以上的都有大量的顺筋裂缝,目前日本每年用于房屋结构维修的费用就达400亿日元。混凝土结构耐久性降低首先起源于材料性能劣化，继而引起混凝土构件强度、刚度衰减，最后影响整个结构安全。由于客观条件，很多研究基于一般假设，如先钢筋锈蚀后加载试验，忽略荷载对混凝土力学性能劣化影响。在实际工程中绝大多数混凝土结构经受荷载和环境因素同时作用，混凝土在承受荷载时，混凝土本身力学性能退化；同时对钢筋保护作用降低，加速钢筋锈蚀，有效钢筋截面面积减小致使构件承载力降低，钢筋与混凝土黏结性能退化使得钢筋塑性不能充分发挥，降低结构延性。混凝土结构经受荷载和环境因素共同作用，荷载与环境等各因素产生的交互作用使得实际服役混凝土结构破坏过程复杂。研究荷载与环境综合作用下混凝土结构耐久性问题对实际工程更具有意义。混凝土结构在荷载与一般大气环境综合作用下，荷载对混凝土碳化影响不容忽视，混凝土碳化与荷载大小(应力水平)和荷载形式(拉、压应力)等有关。当荷载应力抑制混凝土内部微裂缝发展时，混凝土碳化减缓; 而当荷载应力扩展混凝土内部微裂缝时，混凝土碳化加速。荷载与特定大气环境( 如人工气候环境、盐雾大气环境、海洋大气环境等) 综合作用下构件耐久性研究成果甚少。张俊芝等试验研究了人工气候环境下承受荷载作用混凝土梁受压

提高混凝土结构耐久性的技术措施

提高混凝土结构耐久性的技术措施混凝土结构的设计寿命要求一般为40~50年，有的要求上百年。而现实中，处于腐蚀环境中的混凝土远远达不到设计寿命要求，有的在15~20年就出现了钢筋锈蚀破坏，甚至不足五年就开始修复。此方面的花费是惊人的，已经是一个重大经济问题。因此，提高混凝土结构耐久性的意义是不言而喻的。提高混凝土结构耐久性措施主要包括两大类：基本措施和补充措施。基本措施的基本内容是：通过仔细设计与施工，最大限度地提高混凝土本身的耐久性，在使用中保持低渗透性，以限制环境侵蚀介质渗透混凝土，从而预防钢筋锈蚀。 ①最大限度地改善混凝土本身性能，是提高混凝土结构耐久性的许多措施中最经济合理的。（1）结构采用耐久性设计。（2）提高混凝土保护层厚度和质量。（3）采用高性能混凝土。 ②补充措施是指：环境侵蚀作用特别严重时，或设计、施工不当，单靠上述基本措施还不能保护混凝土结构必要的耐久性时，需要另外增加的其他防护措施。有以下几方面：（1）采用耐腐蚀钢筋。（2）对混凝土进行表面处理。（3）混凝土中掺加阻锈剂。（4）电化学保护

结构设计 1、结构选型和细部设计频繁地干温交替会加剧钢筋锈蚀，所以在结构选型和细部设计时，应昼限制混凝土表面、接缝和密封处积水，加强排水，尽量减少受潮和溅湿的表面积。由于环境侵蚀介质在构件棱角或突出部分可以同时从多方面侵入混凝土，而凹入部分易积存侵蚀介质、应力异常，因此从提高混凝土结构耐久性角度出发，混凝土构件选型应力戒单薄、复杂和多棱角。预计腐蚀破坏严重的构件应便于检测、维护和更换。 2、控制裂缝不可控制的裂缝包括混凝土塑性收缩、沉降或过载造成的裂缝，常为较宽的裂缝，应针对成因采取措施预防开裂，即使难以预料也应加以引导，使其发生于次要部位或便于处理的位置。可控制裂缝是靠传统的结构设计知识，按结构几何尺寸与荷载可以合理预防和控制的裂缝。七、提高海工混凝土耐久性的技术措施国内外相关科研成果和长期工程实践调研显示，当前较为成熟的提高海洋钢筋混凝土工程耐久性的主要技术措施有：（1）高性能海工混凝土其技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和新型高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，低缺陷，高密实、高耐久的混凝土材料。高性能海工混凝土较高的抗

西南交通大学研究生混凝土耐久性考试答案2

1试述耐久性极限状态标志及耐久性极限状态的可靠指标取值答：混凝土结构发生耐久性破坏可近似认为是当混凝土发开裂到一定程度时混凝土与钢筋之间的粘结力发生破坏从而不能满足受力要求，我国《混凝土结构耐久性设计规》中将混凝土结构构件的耐久性极限状态分为三种：钢筋开始发生锈蚀的极限状态，钢筋发生适量锈蚀的极限状态和混凝土表面发生轻微损伤的极限状态，然而这个破坏程度很难定量描述，同时可知，氯离子浓度是影响钢筋锈蚀的主要因素，所以可以通过对氯离子浓度的定量描述来反映混凝土结构的耐久性能。在对氯离子侵蚀环境下的混凝土结构进行寿命预测时,保护层内部钢筋表面的氯离子浓度达到使钢筋开始锈蚀的临界浓度时,即认为结构开始进入失效状态,所以可近似将钢筋表面氯离子浓度达到临界值作为耐久性极限状态的标志。 2.论述混凝土产生裂缝原因及防止方法混凝土产生裂缝的主要原因可以分为内部材料原因和外部环境作用原因。 1）内部材料原因：材料原因引起的裂缝各类包括有: 干缩裂缝、中性化伴随钢筋腐蚀产生裂缝、氧化物使钢筋腐蚀产生裂缝、碱集料反应产生裂缝、水泥水化热产生裂缝。 2）外部环境作用原因：外部环境作用原因引起的裂缝各类包括有：冻融循环作用、干湿交替、盐结晶、施工原因引起的混凝土裂缝、养护条件不当引起的裂缝，结构设计不当引起的裂缝以及建筑物沉降不均引起的裂缝等。防止措施： 1）合理选择混凝土原材料和配合比，例如骨料品种、水泥品种等。 2）在混凝土中掺加外加剂，提高混凝土的密实度，或配置成高性能混凝土。 3）控制混凝土的搅拌质量和加强混凝土的早期养护条件以及合理的混凝土保护层厚度。4）优化结构设计，加强施工质量。 3.为什么在有盐环境及有干湿交替时耐久性环境等级较差? 答：混凝土是一种多孔材料，内部结构比较复杂，孔洞、微裂缝的分布和形态等对微观特征对混凝土的硫酸盐侵蚀有很大影响，干湿循环对混凝土产生疲劳破坏，干燥状态下水份蒸发，混凝土毛细孔内的硫酸钠溶液浓度上升，溶液过饱和产生析晶，体积膨胀使毛细孔内壁产生微裂缝，降低混凝土试件的抗渗透性；另一方面毛细孔内盐溶液的浓度增大促进了化学反应的速度，侵蚀产物生长速度加快，侵蚀产物富集体积膨胀微裂缝开展，也进一步降低混凝土的抗渗透性。 1）在干湿交替的条件下，潮湿时侵入混凝土孔隙中的盐溶液当环境转为干燥后因过饱和而结晶，还会产生极大的结晶压力使混凝土破坏。 2）盐在混凝土内部孔隙中形成的盐溶液浓度不同，导致渗透压不同，从而在混凝土内部

配合比对海工混凝土耐久性影响的试验研究

配合比对海工混凝土耐久性影响的试验研究 [摘要] 相当数量的海工混凝土结构因为耐久性不足而达不到预定服役年限，而氯离子是“罪魁祸首”。目前，矿物掺加料对于提高混凝土的抗渗性，尤其是提高抗氯离子扩散性能有着显著效果。文章结合具体实验，研究了矿物掺合料对混凝土强度的影响和氯离子扩散系数随矿物掺合料掺量的变化规律，并探讨矿物掺合料的最优掺量问题，为海工混凝土配合比设计提供了一些建议。 [关键词] 海工混凝土矿物掺合料氯离子扩散系数配合比设计[abstract] a considerable number of marine concrete structures because of insufficient durability and reach the scheduled service time, while the chloride ion is the “culprit”. at present, the mineral admixture materials to improve the impermeability of concrete, in particular, is to improve the resistance to chloride ion diffusion properties have a significant effect. based on specific experiments studied the influence of mineral admixtures on the strength of concrete and chloride ion diffusion coefficient variation with the mineral admixture content, and to explore the optimal dosage of mineral admixtures for marine concrete with than the design of a number of recommendations. [key words] marine concrete, mineral admixture, the chloride

混凝土耐久性

混凝土耐久性混凝土是水利水电工程建设及其它建筑工程中用途最广，用量最大的建筑材料之一。混凝土的强度和耐久性是混凝土结构的两个重要指标，在设计施工中往往把混凝土的抗压强度作为主要技术指标而对混凝土的耐久性重视不够。混凝土的耐久性是指组成混凝土的材料在长期使用过程中，抵抗其自身及环境因素长期破坏作用，保持其原有性能而不变质、不破坏的能力，主要指抗渗性、抗冻性、抗碳性、抗化学侵蚀及碱集料反应等。以下根据国内外已有研究成果对混凝土各项耐久性能指标的影响进行评述。 1. 混凝土工程耐久性不足的后果混凝土因其工程量大，将会因耐久性不足对未来社会造成极为沉重的负担。据美国一项调查显示，美国的混凝土基础设施工程总价值约为6万美元，每年所需维修费或重建费用约3千亿美元。美国50万座公路桥梁中20万座已损坏，平均每年有150～200座桥梁部分或完全坍塌，寿命不足20年；美国共建有混凝土水坝3000座，寿命30年，其中32%的水坝年久失修。美国对二战前后修建的混凝土工程，在使用30～50年后进行加固维修所投入的费用，约占建设总投资的40%～50%以上。中国50～60年代所建设的混凝土工程已使用40余年，如果我国混凝土工程的平均寿命30～50年计，在今后的10～30年内，为了维修建国以来所建基础设施的费用，将是极其巨大的。日前，我国的基础设施建设工程规模宏大，每年高达2万亿元人民币以上，约30～50年后，这些工程也将进入维修期，所需的维修费用或重建费将更巨大。作为21世纪的高性能混凝土，更要从提高混凝土耐久性入手，以降低巨额的维修和重建费用。 2. 影响混凝土耐久性的因素 2.1混凝土的抗渗性。混凝土的抗渗性，指混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土阻碍液体向其内部流动的能力越好，混凝土的抗渗性越好。混凝土的耐久性与水和其它有害化学液体流入其内部的数量、范围等有关，因此抗渗性能高的混凝土，其耐久性就高。 2.2混凝土的冻融破坏。当结构处于冰点以下环境时，部分混凝土内空隙中的水将结冰，产生体积膨胀，过冷的水发生迁移，形成各种压力，当压力达到一定程度时，导致混凝土的破坏。混凝土的抗冻性能与混凝土内部的气孔结构和气泡含量多少密切相关。气孔越少越小，破坏作用就越小，封闭气泡越多，抗冻性就越好。影响混凝土抗冻性的因素，除了气孔结构和含气量外，还与混凝土的饱和度、水灰比、混凝土的龄期、集料的空隙率及其间的含水率有关。 2.3混凝土的碳化。混凝土的碳化，是指混凝土中的Ca(OH)2与空气中的CO2起化学反应，生成中性的碳酸钙CaCO3。未碳化的混凝土呈碱性，混凝土中钢筋保持钝化最低（临界）碱度是PH值为11.50，碳化后的混凝土PH值为8.50～9.50。碳化使混凝土的碳度降低，同时，增加混凝土孔隙溶液中氢离子数量，使混凝土对钢筋的保护作用减弱。当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。钢筋锈蚀后，锈蚀产生的体积比原来膨胀2～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，锈蚀越严重，铁锈越多，膨胀力越大，最后导致混凝土开裂形成顺筋裂缝。裂缝的产生使水和CO2得以顺利的进入混凝土内，从而加速了碳化和钢筋的锈蚀。 2.4混凝土侵蚀性。当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学-物理和物理-化学变化，而逐步受到侵蚀，严重的使水泥石强度降低，以至破坏。常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀、一般酸性水腐蚀、碳酸腐蚀、硫酸盐腐蚀、镁盐腐蚀五类。淡水的冲刷，会溶解水泥石中的组分，使用使水泥石孔隙增加，密实度降低，造成对水泥石的破坏，因此，淡水冲刷会对水工建筑有一定影响；当水中溶有一些酸类时，水泥石就会受到溶淅和化学溶

混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展_金伟良

文章编号:1000-6869(2007)01-0007-07 混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展金伟良,吕清芳,赵羽习,干伟忠 (浙江大学结构工程研究所,浙江杭州310027) 摘要:由混凝土结构耐久性定义入手,首先评述现有的混凝土结构耐久性设计方法,提出耐久性设计的发展应结合结构全生命周期成本(SLCC)的理念;其次总结了结构耐久性的评估和寿命预测方法的研究现状,认为耐久性的评估与寿命预测需要研究确立反映结构使用寿命的耐久性指标,并建立基于动态评估方法的寿命评估体系;最后提出上述方面发展领域尚待解决的一些基本问题,包括:界定给定环境和使用要求下的混凝土结构耐久性失效极限状态;确定表征材料与结构耐久特征的指标与参数;建立耐久性动态检测数据分析理论等。关键词:混凝土结构;耐久性;结构全生命周期成本(S LCC);综述中图分类号:TU375 文献标识码:A Research progress on the durability design and life prediction of concrete structures JI N Weiliang,L B Qingfang,ZHAO Yuxi,GAN Weizhong (Department of Civil Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China) Abstract:This paper starts with the definition of concrete -struc tural durability.Then it presents that durability design method should be combined with the theory of Structural Life -Cycle C ost(SLC C)based on the survey of the recent durability design theories.Moreover,the current situation of evaluation and life prediction of durable concre te structures are summarized,which makes it necessary to determine a durability index reflecting service life and a dynamic life -assessment https://www.360docs.net/doc/7b3128580.html,st,several basic problems in this domain are brought forth,including definition of durability limit state for c oncrete structures under given environmental condition and usage require ment,determination of inde xes and parameters representing the durability characters of materials as well as structures and establishment of theory for analysis of durability dynamic detection data.Keywords:concrete structure;durability;structural life -cycle cost(SLCC);summary 基金项目:国家自然科学基金重点项目/氯盐侵蚀环境的混凝土结构耐久性设计与评估基础理论研究0(50538070) 资助。作者简介:金伟良(1961) ),男,浙江大学结构工程研究所所长,教授。收稿日期:2006年8月 0 概述混凝土结构是目前使用最为广泛的结构形式,由于混凝土结构材料自身和使用环境的特点,使混凝土结构不可避免地存在耐久性问题。自混凝土结构问世以来,大量的混凝土结构提前失效大多源于混凝土结构耐久性的不足。当前欧美等发达国家每年用于已有工程的维修费用都已占到当年土建费用总支出的1/2以上。我国在役以混凝土为主体的结构在数量上居于绝对支配地位,混凝土结构耐久性问题更加突出,存在着/南锈北冻0的耐久性破坏特征。5中国腐蚀调查报告6[1]指出,建筑部门的腐蚀年损失约为1000亿人民币,其经济损失以及对社会安定性的冲击力之大不言而喻。随着我国东部地区经济的持续增长和西部大开发发展战略的实施,我国正以前所未有的巨大投资进行 7 第28卷第1期建筑结构学报 Vol 128,No 112007年2月 Journal of Building Structures Feb 12007

海洋环境下混凝土耐久性

海洋环境下混凝土耐久性摘要：由于海洋环境的复杂性，跨海通道混凝土的耐久性也受到多方面因素的影响和机理作用。在总结海洋环境下混凝土的耐久性影响因素和作用机理的同时，结合杭州湾跨海大桥工程实际应用，提出了混凝土耐久性的有效技术措施。关键词：海洋混凝土耐久性杭州湾跨海大桥改革开放以来，东部沿海城市的经济迅速发展，高层结构、跨海大桥、海港码头、海底隧道乃至海上采油平台等重要工程迅速涌现。通常认为混凝土建筑物的无修补安全使用期可达100年，然而，海洋环境下混凝土由于受到海洋环境的冻融破坏、海水侵蚀、钢筋锈蚀、冰浪撞击、磨损等各种因素的影响使其过早被破坏，实际使用年限远远低于设计要求，使用寿命最短的不到10 年，因此，海洋环境下混凝土服役寿命的过早衰减和失效已成为当今面临的世界性难题，引起国内外混凝土科学与工程界的密切关注。海洋环境下耐久性的影响因素和作用机理 1.1 冻融作用海工混凝土抗冻耐久性方面存在的问题，一部分是混凝土材料共同的问题(如引气、孔结构和强度等)，另一些则是海洋环境中产生的特殊问题如盐结晶和海水化学腐蚀等。试验表明，在有盐溶液存在的情况下混凝土的饱水程度很高，因此，海工混凝土的冻融破坏更为严重，应从抗裂防渗和耐海水化学腐蚀两方面来保证海工混凝土抗海水冻融耐久性。 1.2 钢筋锈蚀破坏钢筋的锈蚀在混凝土耐久性问题中的地位日益突出。钢筋锈蚀破坏最严重是潮汐区中部上部位，我国南方海洋环境下混凝土破坏以钢筋锈蚀为主。钢筋锈蚀属电化学反应，其产生和发展必须同时满足(1)钝化膜破坏(2)足够量的氧(3)足够量的水分，三者缺一不可。 1.2.1混凝土抗渗性对钢筋锈蚀的影响抗渗性是影响混凝土耐久性的关键。提高混凝土的抗渗性是在一定范围内减小水灰比、增加养护期及掺砂渣、粉煤灰、硅灰等火山灰质材料，改善水泥石的孔径分布和孔结构，增加凝胶孔，使抗渗性提高， 1.2.2 混凝土碳化作用对钢筋锈蚀的影响混凝土碳化是指混凝土中的碱性物质Ca(oH)2 与空气中CO2 作用生成CaCO3。，使结构变化、碱度下降。混凝土碳化后引起钝化膜破坏、产生钢筋锈蚀，碳化后产生的收缩会加快钢筋锈蚀决定混凝土碳化速度的根本因素一是混凝

土木工程毕业论文浅谈钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响

浅谈钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响论文摘要:钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土桥梁耐久性损伤的最主要和最直接因素，也是混凝土桥梁耐久性破坏的主要形式之一。本文从锈蚀机理、影响因素和影响后果等方面进行了综述性讨论。钢筋锈蚀是一个比较普遍、并且严重威胁结构安全的耐久性问题。它在影响结构物耐久性因素中，占据主导地位。美国、英国、德国和日本等国每年均花费巨资用于混凝土结构的耐久性修复，其中钢筋锈蚀占有相当大的比例。我国也有相当数量的钢筋混凝土桥梁相继进入老化期，钢筋锈蚀的研究和防治显得非常重要。钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土桥梁耐久性损伤的最主要和最直接因素，也是混凝土桥梁耐久性破坏的主要形式之一。钢筋锈蚀对桥梁结构的破坏分为三个时期：前期是钢筋表面局部锈蚀出现锈斑、锈片等；中期是钢筋整个表面锈蚀，并产生膨胀，与保护层脱离，发生层裂；后期表现为钢筋铁锈进一步膨胀，混凝土本身发生破坏，出现顺筋胀裂，混凝土脱离，直至钢筋不断锈蚀，有效截面不断减小，桥梁结构承载力不断下降，钢筋混凝土构件丧失基本承载能力。一、钢筋混凝土桥梁中钢筋锈蚀机理正常情况下，由于初始混凝土的高碱性，钢筋混凝土桥梁结构力筋表面形成一层致密的钝化膜，使其处于钝化状态。但随着环境介质的侵入，钝化膜逐渐遭到破坏，从而导致腐蚀的发

生。力筋发生锈蚀需要三大基本要素：（一）力筋表面钝化膜的破坏；（二）充足氧的供应；（三）适宜的湿度（RH＝60～80％）。三个要素缺一不可，第一要素为诱发条件，而腐蚀速度则取决于氧气及水分的供应。钢筋的锈蚀一般为电化学锈蚀。发生电化学锈蚀必须具备3 个条件： 1、在钢筋表面形成电位差； 2、在阴极部位钢筋表面存在足够的氧气和水； 3、在阳极区，使阳极部位的钢筋表面处于活化状态，即钢筋表面的钝化膜遭到破坏。在氧气和水的共同作用下，钢筋表面不断失去电子发生电化学反应，逐渐被锈蚀，在钢筋表面生成红锈，引起混凝土开裂。对于钢筋混凝土桥梁，在一般环境条件下，钢筋的锈蚀通常由两种作用引起：一种是混凝土碳化作用；一种是氯离子的侵蚀。二氧化碳和氯离子对混凝土本身都没有严重的破坏作用，但是这两种环境物质都是混凝土中钢筋钝化膜破坏的最重要又最常遇到的环境介质：混凝土碳化使混凝土孔隙溶液中的Ca(OH)2含量逐渐减少，PH值逐渐下降，钝化膜逐渐变得不再稳定以至于完全被破坏，使钢筋处于脱钝状态；周围环境中的氯离子从混凝土表面逐渐渗入到混凝土内部，当到达钢筋表面的混凝土孔溶液中的游离氯离子浓度超过一定值（临界浓度）时，即使混凝土碱度再高，pH值大于11.5值，Cl-也能破坏钝化膜，从而使钢筋发生锈蚀。氯盐引起钢筋锈蚀的发展速度很快，远比碳化锈蚀严重，这种情况常发生在近海或海洋环境以及冬季经常使用除冰盐的环境。