负温混凝土耐久性与结构损伤评价参数
第３１卷 第１０期２００９年５月
武 汉 理 工 大 学 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＷＵＨＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．３１ Ｎｏ．１０ Ｍａｙ．２００９
ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－４４３１．２００９．１０．０１１
负温混凝土耐久性与结构损伤评价参数
杨英姿，高小建，邓红卫，巴恒静
（哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨１５０００１）
摘 要： 研究了掺与未掺防冻剂混凝土在不同养护制度下混凝土抗压强度（Ｒ）、混凝土５０次冻融循环强度损失率（Δｆ）及混凝土渗透系数（Ｐ）。参照防冻剂标准ＪＣ４７５，提出以（Ｒ、Δｆ、Ｐ）２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）０２８，（Ｒ、Δｆ、Ｐ）－７＋２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）０２８和（Ｒ、Δｆ、Ｐ）－７＋２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）作为负温混凝土结构损伤评价参数。结果表明，（Ｒ、Δｆ、Ｐ）－７＋２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）２８的提出弥补了防冻剂标准ＪＣ４７５的不足。上述评价参数全面、合理，能够评判防冻剂的种类对负温混凝土结构的损伤程度，提出了从混凝土长期耐久性出发时未来防冻剂的设计方向，指明适当延长正温养护时间是提高混凝土耐久性的重要措施。
关键词： 负温混凝土； 结构损伤； 评价参数； 防冻剂中图分类号： ＴＵ５２８．３１
文献标识码： Ａ
文章编号：１６７１－４４３１（２００９）１０－００３９－０５
ＤｕｒａｂｉｌｉｔｙａｎｄＥｖａｌｕａｔｉｏｎＰａｒａｍｅｔｅｒｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤａｍａｇｅｏｆ
ＣｏｎｃｒｅｔｅａｔＳｕｂｚｅｒｏＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ＹＡＮＧＹｉｎｇ－ｚｉ，ＧＡＯＸｉａｏ－ｊｉａｎ，ＤＥＮＧＨｏｎｇ－ｗｅｉ，ＢＡＨｅｎｇ－ｊｉｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ（Ｒ），ｌｏｓｓｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｆｔｅｒ５０ｆｒｅｅｚｅ－ｔｈａｗ－ｃｙｃｌｅｓ
（Δｆ）ａｎｄｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ（Ｐ）ｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｗｉｔｈａｎｄｗｉｔｈｏｕｔａｎｔｉ－ｆｒｅｅｚｉｎｇａｄｍｉｘｔｕｒｅｕｎｄｅｒｇｏｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ（Ｒ、Δｆ、Ｐ）２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）０２８，（Ｒ、Δｆ、Ｐ）－７＋２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）０２８ａｎｄ（Ｒ、Δｆ、Ｐ）－７＋２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）２８ａｒｅｃｈｏｓｅｔｏｅｖａｌｕａｔｅｓｔｒｕｃ－ｔｕｒｅｄａｍａｇｅｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅａｔｓｕｂｚｅｒｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅ（Ｒ、Δｆ、Ｐ）－７＋２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）２８ｍａｋｅｕｐｆｏｒｔｈｅｌａｃｋ
ｏｆａｎｔｉ－ｆｒｅｅｚｉｎｇａｄｍｉｘｔｕｒｅｓｔａｎｄａｒｄｏｆＪＣ４７５．Ｔｈｅｓｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｃｏｍｐｌｅｔｅａｎｄａｒｅａｂｌｅｔｏｊｕｄｇｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｙｐｅｏｆａｎｔｉｆｒｅｅｚｅｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄａｍａｇｅｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｉｆｐａｙｉｎｇｍｕｃｈｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｏｎｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｄｉｒｅｃ－
ｔｉｏｎｏｆａｎｔｉｆｒｅｅｚｅｗａｓｇｉｖｅｎ．Ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｐｒｅ－ｃｕｒｉｎｇｔｉｍｅｗａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅａｓｕｒｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｃｏｎｃｒｅｔｅａｔｓｕｂｚｅｒｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄａｍａｇｅ； ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒ； ａｎｔｉｆｒｅｅｚｅ
收稿日期：２００８－１２－１８．基金项目：国家自然科学基金（５００７８０１９）．作者简介：杨英姿（１９６７－），女，博士，副教授．Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｙｚ６＠ｙａｈｏｏ．
ｃｏｍ．ｃｎ负温混凝土是一种特殊的混凝土，同标养条件下相比，任何一种新拌混凝土经历负温阶段其后期强度及
各项指标必将遭到某种程度损失，其内部结构受到某种程度损伤，冬季施工技术的关键在于如何将这种损伤降低到某一合理的范围，使其较接近标养条件下混凝土的各项指标。因此防冻剂的真正作用也应该在于将经历负温的混凝土的强度、耐久性等各项指标的损失或结构的损伤降低到最低限度。在防冻剂检验标准
ＪＣ４７５中已做明确规定，如Ｒ２８（ＲＣＡ／ＲＣ×１００）、Ｒ－７＋２８（ＲＣＡ／ＲＣ×１００）、Ｒ－７＋５６（ＲＣＡ／ＲＣ×１００）、Ｐｒ（ＰＣＡ／ＰＣ×１００）、Ｈｒ（ＨＣＡ／ＨＣ×１００）、Δｆｒ（ｆＣＡ／ｆＣ×１００），这些参数都是用来表征防冻剂的作用及经历负温的防
冻剂混凝土内部结构损伤的程度。值得注意的是掺防冻剂的负温转正温后的混凝土与其自身标养混凝土在性能指标上存在较大的差异，在ＪＣ４７５防冻剂标准未作任何规定［１，２］。那么，配合比完全相同的混凝土，一个经历负温阶段，一个标养，后期强度差异较大就说明负温给混凝土结构带来某种程度的劣化。因而，基于掺与未掺防冻剂的混凝土在预养时间、坍落度及防冻剂种类改变的条件下混凝土的抗压强度、抗冻性、抗渗性试验数据的基础上，探讨负温混凝土结构损伤的程度，提出更全面合理负温混凝土结构损伤的评价参数［３－６］。
１ 实 验
１．１ 配合比设计
依据ＧＢ８０７６和ＪＣ４７５—９２的规定进行配合比设计，基准（未掺防冻剂）混凝土及防冻剂混凝土坍落度为（３±１）ｃｍ，同时为了与大坍落度负温混凝土作对比又设计了一基准混凝土Ｃ，其坍落度为（８±１）ｃｍ，水泥用量选为３３０ｋｇ／ｍ３，砂率为３８％及４２％。主要采用以下２种防冻剂进行试验：１）ＨＦ（Ｈｉｇｈａｎｔｉ－ＦｒｅｅｚｉｎｇＡ－
ｇｅｎｔＡｄｍｉｘｔｕｒｅ），总掺量为８．２６％（占水泥质量），配置比例为ＮａＮＯ２（６％）＋ＮａＣｌ（２％）＋Ｍ（０．２５％）＋ＡＥ（０．０１％），其中Ｍ是Ｍｉｇｈｔｅｒ１００高效减水剂，日本花王公司生产；ＡＥ是ＡＥ２０２引气剂，日本花王公司生产；２）ＨＲ（ＨｉｇｈＲｅｄｕｃｉｎｇ－ＷａｔｅｒＡｄｍｉｘｔｕｒｅ），总掺量为５％（占水泥质量），主要由防冻组分、早强组分及高掺量的高效减水剂组成。
混凝土具体的配合比见表１。混凝土采用强制式搅拌，每一配合比的所有试件（用于力学性能测试和耐久性试验）应尽量保证在同一次试验中成型完毕。各种混凝土材料及试验环境温度均应保持在（２０±２）℃。正温养护是指在正温标准温度下的养护。恒负温养护是指经历了不同正温标准养护时间的混凝土进入恒负温的冰箱（－１５℃），一段龄期后取出再转入正温标养。试件的成型尺寸为１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍ。
表１ 混凝土配合比设计
样品编号外加剂
种类
外加剂
掺量／％
水泥／
（ｋｇ?ｍ－３）
粗骨料／
（ｋｇ?ｍ－３）
细骨料／
（ｋｇ?ｍ－３）
砂率／
％
水灰比
坍落度／
ｃｍ
ＢＭ０．４３３０７１５１１６５３８０．５３５１９．２
Ｃ——３３０７８９．６１０９０．４４２０．６８．２
ＤＨＦ８．２６３３０７１５１１６５３８０．４５３．６
ＥＨＦ＋０．３５％８．６１３３０７８９．６１０９０．４４２０．５０２０．４
ＦＨＲ５３３０７１５１１６５３８０．３９３．８
ＧＨＲ５３３０７８９．６１０９０．４４２０．４７１８
注：ＨＦ为高防冻盐类防冻剂；ＨＲ为高减水率防冻剂；Ｍ为高效减水剂。
１．２ 耐久性试验
耐久性试验主要包括混凝土的抗冻性试验、混凝土抗渗性试验。抗冻性能试验采用慢冻法即“气冻水融”，并以５０次冻融循环后混凝土强度损失率作为评判指标。鉴于水压法利用抗渗标号或抗渗高度对渗透性近似的试件很难做出快速准确的判断以及电通量方法等不适合于检测掺有防冻剂混凝土的抗渗性。参照ＰａｓｃｈｍａｎｎＨ采用有机溶剂作为渗透液研究掺硅灰的高性能混凝土的渗透性的方法来评价负温混凝土的抗渗性。该方法快速、准确、可重复操作、低造价，且不受混凝土化学成份及孔溶液化学成份的影响。具体方法是：所有配合比的混凝土在标养室养护３个月时进行渗透性试验。钻芯取样试件尺寸直径为７０ｍｍ，高为８０ｍｍ。选用二氯甲烷作为渗透液。取芯后的试件在１００℃烘箱烘干２４ｈ，称重（精确到０．１ｇ）并测量试件尺寸（直径与高），然后放入盛有二氯甲烷（化学试剂纯）液体中。（二氯甲烷易挥发，试验在通风橱内进行），浸泡７２ｈ后取出，立即将试件用塑料膜包裹，然后用电子天平称取质量。根据式（１）进行渗透量计算，以３个试件的平均值为混凝土的渗透系数的试验结果。
Ｐ＝（Ｇ－Ｇ０）／Ｓ（１）式中，Ｐ为混凝土有机液体渗透系数，ｋｇ／ｍ２；Ｇ为渗透后试件质量，ｋｇ；Ｇ０为渗透前试件质量，ｋｇ；Ｓ为试件的表面积，ｍ２。
０４ 武 汉 理 工 大 学 学 报 ２００９年５月
２ 结果与分析
２．１ 未掺防冻剂的混凝土
对上述配合比的混凝土在养护至规定龄期时进行抗压强度试验、冻融循环及抗渗性试验。Ａ组的正温标养的混凝土作为基准混凝土，Ｒ０２８是指基准混凝土２８ｄ的抗压强度值，ｆ０２８是基准混凝土５０次冻融循环强度损失率，Ｐ０２８指基准混凝土２８ｄ的渗透系数。
表２ 未掺防冻剂负温混凝土结构损伤评价参数
编号预养时间／ｈ抗压强度比／％Ｒ＋２８／Ｒ０２８
Ｒ－７＋２８／Ｒ０２８Ｒ－７＋２８／Ｒ＋２８５０次冻融强度损失率比／％
Δｆ＋２８／Δｆ０２８
Δｆ－７＋２８／Δｆ０２８Δｆ－７＋２８／Δｆ２８渗透性系数比／％Ｐ２８／Ｐ０２８
Ｐ－７＋２８／Ｐ０２８
Ｐ－７＋２８／Ｐ２８
１２９０
９０１４６１４６１３０１３０２４１００
９８９８１００
１２７１２７１００
１２２１２２４８９９９９１１０１１０１１０１１０７２
８５８５１２６１２６１１８１１８Ｂ
６
７１７４２６７１９６１４７１２８１２８３
８６１７０１２５１３０１１３２４９６
８９９３１３６２４６１８０１１５１２７１１０４８８６８９２１８１６０１２５１０８７２
８６
８９１５２１１２１２４１０８Ｃ
１００
—
—
１５５—
—
１０９—— 由表２可见，Ａ组混凝土预养６ｈ后其Ｒ－７＋２８／Ｒ０２８的值为８０％，若损失２０％可以接受的话，Δｆ－７＋２８／Δｆ０２８的比值为１４６％，Ｐ－７＋２８／Ｐ０２８比值为１３８％，则不能被接受，说明混凝土在负温阶段肯定受到冻害，结构受到损伤。对于Ａ组预养４８ｈ的混凝土的抗压强度、抗冻性及抗渗性指标比较令人满意，其各项指标的损失情况降到了较低的范围，可以肯定该组混凝土在负温阶段其结构损伤也是较小的，Ｂ组混凝土与Ａ组水
灰比相同仅是依靠高效减水剂导致二者的工作性不同。从抗压强度比指标上看，Ｂ组各配合比同Ａ组相比均有不同程度降低，其抗压强度指标降低幅度不是很大，但Δｆ＋２８／Δｆ０２８、Δｆ－７＋２８／Δｆ０２８、Δｆ－７＋２８／Δｆ２８确有较大的变化，可以看出抗冻性、抗渗性的指标比抗压强度指标描述负温混凝土结构损伤程度敏感。２．２ 掺防冻剂的混凝土
由表３可见，坍落度为（３±１）ｃｍ的Ｄ组负温混凝土在抗压强度比，５０次冻融强度损失率比及渗透性系数的３个评价参数方面均能很好满足要求，如Ｒ－７＋２８／Ｒ０２８的变化范围为９１％—９３％，Ｒ－７＋２８／Ｒ＋２８的变化范围９６％—９８％，Ｐ－７＋２８／Ｐ０２８的变化范围９５％—１０２％，Ｐ－７＋２８／Ｐ２８为１０４％—１１１％都说明经历的负温阶段并不使混凝土受到明显的损伤，但其Ｒ２８／Ｒ０２８的值为９５％，在水灰比明显降低情况下，其强度也降低，说明该防冻剂对混凝土的结构是有劣化作用的。可能的原因是防冻剂的掺入影响了水泥的水化进程，也可能是防冻剂大量盐类的掺入对混凝土显微结构带来不利影响。但Ｄ组能够很好地满足ＪＣ４７５标准的各项要求，且其各项性能随着预养时间变化不敏感，故被广泛认为是优质的防冻剂，且市场上主要流通的高寒冷地区用的防冻剂也大都属于此类。Ｅ组的Ｒ２８／Ｒ０２８、Ｒ－７＋２８／Ｒ０２８、Δｆ２８／Δｆ０２８、Δｆ－７＋２８／Δｆ０２８、Ｐ２８／Ｐ０２８、Ｐ－７＋２８／Ｐ０２８等指标远远优于Ｄ组，从防冻剂ＪＣ４７５的指标要求来看也能很好满足要求，因而表面看起来Ｅ的防冻剂质量远好于Ｄ的防冻剂质量，但是其Ｒ－７＋２８／Ｒ＋２８、Δｆ－７＋２８／Δｆ２８、Ｐ－７＋２８／Ｐ２８特别是预养时间２ｈ、４ｈ时其比值为８１％—８６％，３０３％—１９４％，１２１％—１０６％，即其经历负温后自身的强度、耐久性有较大幅度的损失。因此可以说负温度对混凝土结构带来损伤。关于这一点，防冻剂标准中没有此项检测指标，故不能捕捉这样重要的信息。当预养时间增至６ｈ、８ｈ其所有结构损伤评价参数都能很好满足要求，且达到最令人满意的程度，但防冻剂标准中ＪＣ４７５—９２对－１５℃时预养时间的规定仅为２ｈ，ＪＣ４７５—２００４中预养时间规定为４ｈ，该防冻剂经防冻剂标准的评判为不合格产品，不能在实际工程中应用。如何对这２种防冻剂做取舍，其实质问题是把负温防冻剂混凝土强度、耐久性及结构损伤程度放在一个什么样的位置来考虑的问
１
４第３１卷 第１０期 杨英姿，等：负温混凝土耐久性与结构损伤评价参数
题。
Ｆ、Ｈ是大坍度情况下负温混凝土结构损伤评价指标，其中分子是以Ａ作为基准混凝土的，分母是以Ｃ作为基准混凝土的，最值得注意的是所有评价参数随着预养时间的变化而发生明显的变化，即使高防冻组分掺量的Ｆ组也不例外。当以Ｃ作为基准混凝土，Ｆ、Ｈ预养２ｈ的负温混凝土所有指标均不能满足要求，即混凝土的结构的损伤程度较大。因此对负温防冻泵送剂的检验及负温泵送混凝土的实际施工中其预养时间的选取是一个十分重要的问题。Ｈ组在Ｒ２８／Ｒ０２８、Ｒ－７＋２８／Ｒ０２８、Δｆ２８／Δｆ０２８、Δｆ－７＋２８／Δｆ０２８、Ｐ２８／Ｐ０２８、Ｐ－７＋２８／Ｐ０２８都优于Ｆ组，但同Ｄ、Ｇ相类似的是，Ｈ组的Ｒ－７＋２８／Ｒ０２８、Δｆ－７＋２８／Δｆ０２８、Ｐ－７＋２８／Ｐ０２８等与Ｆ组相比处于劣势。
表３ １５℃负温防冻剂混凝土结构损伤评价参数
编号
预养
时间／ｈ
抗压强度比／％
Ｒ＋２８／
Ｒ０２８
Ｒ－７＋２８／
Ｒ０２８
Ｒ－７＋２８／
Ｒ＋２８
５０次冻融强度损失率比／％
Δｆ＋２８／
Δｆ０２８
Δｆ－７＋２８／
Δｆ０２８
Δｆ－７＋２８／
Δｆ２８
渗透性系数比／％
Ｄ９０／
Ｄ０９０
Ｄ－７＋９０／
Ｄ０９０
Ｄ－７＋９０／
Ｄ９０
Ｄ２
４
６
８
９５
９１９６
９２９７
９１９５
９３９８
７１
９１１２８
９６１３５
９３１１６
１０８１５１
９２
１００１０９
９９１０８
１０２１６１
９５１０４
Ｅ２
４
６
８
１４１
１１４８１
１２２８６
１３６９７
１４３１０１
３１
９５３０３
６１１９４
１２３６
３．８１２
７３
８９１２１
７８１０６
７３１００
６８９０
Ｆ２
４
６
８
７７／１０２
４９／６５６４
６７／８９８７
７６／１０９９
８２／１１１０７
１６４／１０６
１９５／１２１１９
１５０／９７９１
１４４／９３８９
１２９／８３７８
１２６／１１６
１６４／１５１３０
１３７／１２１０８
１３４／１２１０７
１３１／１２１０４
Ｈ２
４
６
８
１０９／１４５
６８／８８６１
７８／１０７１
８５／１１７８
９２／１２８５
６５／４２
１６２／１０２５０
１５４／１０２３９
１３９／９０２１５
９０／５８１３９
１００／９１
１４０／１２１４０
１２２／１１１２３
１０７／９８１０８
１０４／９５１０４
２．３ 负温混凝土结构损伤评价参数的讨论
根据上述试验数据的分析，以（Ｒ、Δｆ、Ｐ）２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）０２８、（Ｒ、Δｆ、Ｐ）－７＋２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）０２８、（Ｒ、Δｆ、Ｐ）－７＋２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）２８等比值作为评价负温混凝土结构损伤程度的评价参数，是可行而且是全面的，它注意到依据防冻剂标准作为检验指标时忽略到的问题，即防冻剂混凝土经历负温条件转正温后与其自身正温标养条件下的各项性能指标相比是否有较大的损失。因为防冻剂标准中就对抗压强度比、渗透压力比，５０次冻融强度损失率比有明确要求，只是需要增加防冻剂混凝土在正温标养条件下的抗渗性、抗冻性等性能指标。其实（Ｒ、Δｆ、Ｐ）－７＋２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）２８就是上述评价参数中前２项的比值。依据试验数据看单纯靠抗压强度比的作为评判结构损伤程度是不全面的，因为有时在抗压强度比上满足指标要求的混凝土其抗渗性或抗冻性都出了问题。因而单以某一检验内容评判混凝土的结构损伤程度是不合适的。
另一个重要的问题就是混凝土结构损伤评价参数的界定问题，即每一项检验内容中的各比值应取在什么范围或者结构损伤至什么程度我们依然可以接受它。这是十分复杂的，需要依据实际工程的要求及大量的试验室、实际工程的长期混凝土力学性能及耐久性方面的数据才能给予界定。目前仅能依靠的是防冻剂
ＪＣ４７５中关于防冻剂合格品或一等品的指标要求给予界定。
依据上述混凝土结构损伤评价参数，空白低塑性混凝土在预养４８ｈ后能够使在负温阶段的结构损伤降到了最低范围，但在自然养护条件未掺防冻剂混凝土其结构必然遭受较大程度的损失，实际施工过程中如何尽量保证标养４８ｈ条件，是降低未掺防冻剂混凝土结构损伤的关键。２种防冻剂混凝土尽管它们在一些条件下都能够很好满足防冻剂标准中一等品或合格品的要求，但是其是否能实现将混凝土结构损伤程度降到最低限度，是令人怀疑的。因而从这一角度说这２种防冻剂均存在着问题。因此，是严格遵循现有防冻剂的标准，在规定温度－１５℃时，严格遵守预养时间，依靠７％—９％的掺量的防冻组分来满足Ｒ－７＋２８／Ｒ０２８、２４ 武 汉 理 工 大 学 学 报 ２００９年５月
Δｆ－７＋２８／Δｆ０２８、Ｄ－７＋９０／Ｄ０９０等指标而不惜牺牲Ｒ＋２８／Ｒ０２８、Δｆ－７＋２８／Δｆ２８等作为代价；还是对预养时间加以调整，在实际施工中以最大努力保证混凝土在正温的停留时间，并使用低掺量防冻组分以保证其良好的耐久性。这需要我们做出选择。
ＪＣ４７５—２００４对Ｒ－７作了明确的规定，其主要目的是考查负温下防冻剂混凝土的强度，从实际情况上看是十分必要的，但是以预养４ｈ然后进入恒负温度，且负温下强度要持续增长，非大掺量的盐类不可，否则难以满足标准要求。对于依赖于预养时间的高减水型防冻剂，因预养时间及Ｒ－７问题早已被拒之门外。防冻剂标准中关于预养时间的确定是在研究不同负温条件下防冻剂混凝土降温速度不同，混凝土内部达到规定温度时的时间所得到结果，以及多年在东北、华北、西北地区工程实践的，防冻剂混凝土达到规定温度下试验室６０ｍ－１裸露面系数的混凝土内部降温允许的度时积与工程上大于２０ｍ－１裸露面系数的混凝土内部降温允许的度时积量之差而增添的工程实践经验数。就其规定而言是合理的，但它为防冻剂的设计带来了新问题，特别是对于高寒地区的防冻剂的设计与应用。因而高寒地区混凝土冬期施工应作特别的规定，如规定温度－１５℃以下时不建议采用负温养护法施工，而应采用综合蓄热法等施工方法。这样才对高寒地区冬期施工的混凝土工程给予根本上的质量保证。
鉴于上述２种防冻剂各自存在的问题，对于目前规定温度－１５℃条件下的实际施工环境，依据现存防冻剂标准，最佳的防冻剂是介于ＨＦ与ＨＲ之间，也可以说在ＨＲ的基础上适当放大防冻组分掺量即可完全胜任各项指标的要求。
３ 结 论
ａ．提出以（Ｒ、Δｆ、Ｐ）２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）０２８、（Ｒ、Δｆ、Ｐ）－７＋２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）０２８、（Ｒ、Δｆ、Ｐ）－７＋２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）２８
作为负温混凝土的结构损伤评价参数，该评价参数全面、合理。特别是（Ｒ、Δｆ、Ｐ）－７＋２８／（Ｒ、Δｆ、Ｐ）２８的提出弥补了防冻剂标准ＪＣ４７５的不足。
ｂ．高防冻盐类组分的防冻剂导致混凝土Ｒ２８／Ｒ０２８、Δｆ－７＋２８／Δｆ２８等指标出现不同程度劣化；而高减水组分防冻剂的混凝土结构损伤程度更依赖于预养时间。
ｃ．依据现有防冻剂标准，高寒地区的优质防冻剂应是介于高防冻盐类防冻剂（ＨＦ）与高减水组分防冻剂（ＨＲ）之间的某一配制比例。若实现将负温防冻混凝土结构损伤程度降至最低限度的目标，高寒地区混凝土冬期施工方法应优先推荐采用综合蓄热法等，同时防冻剂标准中关于预养时间规定可适当放宽。
ｄ．按混凝土耐久性设计防冻剂、防冻泵送剂是未来的发展趋势，预养时间及检验指标是今后防冻剂、防冻泵送剂的修订主体。
参考文献
［１］ ＪＣ４７５—２００４，防冻剂标准［Ｓ］．北京：［ｓ．ｎ．］，２００４．
［２］ 朱卫中．负温混凝土科学技术研究再反思［Ｊ］．低温建筑技术，２００２（３）：１－４．［３］ 索默Ｈ．高性能混凝土的耐久性［Ｍ］．科学出版社，１９９８．
［４］ 刘志国，巴恒静．二氯甲烷评价混凝土渗透性研究［Ｊ］．工业建筑，２００５（６）：６６－６７．
［５］ 杨少伟，杨英姿，邓红卫，等．负温混凝土早期结构损伤程度研究［Ｊ］．混凝土，２００４（７）：１２－１５．
［６］ 朱卫中，钮长仁，王 剑．负温高强混凝土冻结损伤结构模糊可靠度分析［Ｊ］．低温建筑技术，２００１（３）：１－４．
３
４第３１卷 第１０期 杨英姿，等：负温混凝土耐久性与结构损伤评价参数
浅谈混凝土结构耐久性问题
④ XXXXXXX（XX）现代远程教育 毕业设计（论文）题目：浅谈混凝土结构耐久性问题 学习中心：XXXXXX 年级专业：函授XXX 专升本 学生姓名：XXX 学号：XXXXXXXXX 指导教师：X X X职称：副教授 导师单位：威海职业学院 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院 论文完成时间：2012 年 6 月30 日
XXXXXXX（XX）现代远程教育 毕业设计（论文）任务书 发给学员xxx 1．设计(论文)题目：浅谈混凝土结构耐久性问题 2．学生完成设计(论文)期限：2012 年 1 月30 日至2012 年6 月30 日3．设计(论文)课题要求： 1）、重点论述提高我国中小型出口企业国际竞争力的对策 2）、论文字数不少于6000字。 3）、论文要求结构完整，思路清晰，论据缺凿，论点明确，有说服力。 4）、要从安全角度分析，从各个方面去论述。 5)、针对论文所重点阐述的内容，广泛查阅相关资料，为论文的写作奠定坚实的基础，提供有力的证据。 4．实验（上机、调研）部分要求内容： 如果条件具备，可深入企业进行实际调研，写出调研报告，为论文写作提供充分的素材 5．文献查阅要求： 广泛查阅与本文相关的文献材料，为论文写作奠定坚实的基础，通知注意文献材料的真实性。 6．发出日期：2012 年 1 月30 日 7．学员完成日期：2012 年 6 月30 日 指导教师签名： 学生签名：
摘要 混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内,在各种环境条件作用下,不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。影响混凝土结构耐久性的因素有很多，本文通过从混凝土的渗透破坏、冻融破坏、侵蚀性介质的腐蚀、碱骨料反应、碳化和钢筋锈蚀六个方面论述了混凝土发生耐久性失效的原因及影响因素，对混凝土耐久性问题进行了研究。最终提出从混凝土材料的选择、结构设计和质量的生产控制三方面进行提高混土耐久性的处理措施。混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用，随着混凝土结构应用领域越来越广泛，大量的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，混凝土耐久性发生失效现象日趋严重。 关键词：混凝土；耐久性；影响因素；措施
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
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：奥鹏学习中心 层次：专科起点本科 专业：土木工程 年级： 2013年春季 学号： 131511303972 学生： 指导教师：王伟 完成日期： 2015年1月 26日
混凝土结构耐久性浅谈 内容摘要 混凝土结构是应用非常广泛的一种结构形式，但是由于其结构自身和使用环境的特点，使得混凝土存在严重的耐久性问题。混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。影响结构耐久性的因素很多，砼质量及其保护层是内在因素；环境与载荷作用则是外在因素，不同的原因会造成不同的后果。首先通过对国内外钢筋混凝土工程耐久性现状的介绍，讨论了混凝土耐久性的概念，接着分析了影响混凝土耐久性的因素﹑混凝土缺陷检测﹑提高混凝土耐久性的措施，最后对现有混凝土结构设计施工的思考。 关键词：混凝土结构耐久性；环境；混凝土的碳化
目录 内容摘要 ........................................................................................................................... I 引言 .......................................................................................... 错误！未定义书签。 1 绪论 .......................................................................................................................... IV 1.1 混凝土耐久性问题的提出 ........................................................................... IV 1.2 混凝土耐久性的概念 ................................................................................... IV 2 混凝土结构耐久性问题的分析 ................................................................................V 2.1 混凝土冻融破坏 .............................................................................................V 2.1.1 破坏机理 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.1.2 影响因素 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.2 混凝土渗透破坏 ........................................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 破坏原因 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.2.2 影响因素 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.3 碱骨料反应 ................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.1 破坏原因 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.3.2 影响因素 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.4 混凝土的碳化 ............................................................... 错误！未定义书签。 2.4.1 破坏原因 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.4.2 影响因素 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.5 钢筋锈蚀 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.5.1 破坏原因 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.5.2 影响因素 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.6 化学侵蚀 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.6.1 产生原因 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.6.2 影响因素 ............................................................ 错误！未定义书签。 3 提高混凝土耐久性的措施 ........................................... V 3.1 原材料的选择................................................ V 3.2 预防钢筋的锈蚀............................. 错误！未定义书签。 3.3 避免或减轻碱集料反应....................... 错误！未定义书签。
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
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
混凝土结构耐久性设计与施工指南
中国土木工程学会标准CCES 01－2004 混凝土结构 耐久性设计与施工指南 Guide to Durability Design and Construction of Reinforced Structures 2004年1月
前言 鉴于工程安全性与耐久性对我国当前大规模土建工程建设的重要意义，中国工程院土木水利与建筑学部于2000年提出了一个名为“工程结构安全性与耐久性研究”的咨询项目，旨在联络国内专家，就我国土木和建筑工程结构安全性与耐久性的现状与亟待解决的问题进行探讨，并为政府部门提供技术政策方面的建议。考虑到混凝土结构的耐久性问题最为突出，而现行的设计与施工规范在许多方面又不能保证工程的耐久性需要，所以项目组决定联系各方专家，组织成立编审组，着手编写混凝土结构耐久性设计与施工的指导性技术文件，供工程设计、施工与管理人员使用。与此同时，国家建设部建筑业司和科技司也委托中国土木工程学会与清华大学土木系就建筑物耐久性与使用年限的课题进行研究。这份《混凝土结构耐久性设计与施工指南》，就是依托上述项目和课题，在国内众多专家的共同参与下编审完成的。环境作用下的混凝土结构劣化机理非常复杂，许多方面还认识不清，而且耐久性问题又具有相当大的不确定性与不确知性。在这种情况下，提出指南这样的指导性技术文件，可能更便于设计、施工人员能够结合工程的具体特点使用。《指南》的初稿、讨论稿和送审稿曾分别在2001年、2002年两次学术会议上和在会后广泛征求过意见并经多次修改。由于时间和认识上的限制，不足之处，有待今后定期补充。 2003年6月，中国土木工程学会报请国家建设部组织领导小组和专家组对指南送审稿进行审查和鉴定，并获得通过；经中国土木工程学会研究认定，本指南作为中国土木工程学会技术标准。 本指南将每年做局部修订补充，并发布于中国土木工程学会网站(https://www.360docs.net/doc/381098757.html,)。 对指南在使用过程中发现的问题，请将意见和建议寄：清华大学土木系结构工程实验室（邮编100084，电子信箱Jiegou@https://www.360docs.net/doc/381098757.html,）转有关编写人。 指南编审组 2003年
【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
混凝土结构耐久性影响因素
浅谈影响混凝土结构的耐久性主要因素及防护措施随着混凝土的广泛应用，混凝土的耐久性也越来越受到人们的关注了，在实际工程中，混凝土工程质量的优劣对整个工程质量有着举足轻重的影响。混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用于整个20世纪，发现混凝土的耐久性问题则是在60至70年代。一些发达国家的混凝土桥使用了三四十年后，纷纷进入老化期。人们始料不及的是混凝土材料在不利的环境、运用条件下，出现了一系列影响结构耐久性的物理、化学现象，如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等等。我国七十年代后期建造的混凝土桥梁亦发现有严重的开裂现象。因而混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程师们不容忽视的一个问题。 混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。下面从影响混凝土结构耐久性的主要因素和提高耐久性的技术措施两个方面来探讨混凝土的耐久性问题。 影响混凝土耐久性的主要因素有这么几点： （1）抗冻失效。 原因：混凝土的抗冻性等级过低。寒冷地区，有较长的冰冻期，渗入到混凝土中的水结冰又融化，如此反复，使混凝土的裂缝不断扩大，导致结构慢性破坏作用。冻融的结果，加剧了碱-骨料反应、盐腐蚀的破坏作用。碱-骨料反应、盐腐蚀、冻融作用是混凝土结构的三大主要破坏因素，都因水进入混凝土内部引起。混凝土结构是多孔的，在塑性期或硬化初期会因水分蒸发造成早期开裂。在以后的使用过程中，早期产生的裂缝会随着反复荷载的冲击逐渐扩展。如果没有完善的防水系统，带有腐蚀性物质的水就会从孔隙渗入到混凝土中和从裂缝中流入到混凝土中。在混凝土内部产生的损害，它导致混凝土性质改变。 处理方法：1，调整配合比方法。主要适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法：①选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且在早期放出强度最高，一般3d抗压
混凝土结构耐久性设计与施工指南
中国土木工程学会标准CCES 01-2004 混凝土结构耐久性设计与施工指南 一、 《混凝土结构耐久性设计与施工指南》 CCES 01－2004的2005年修订版，已于2005年10月由中国建筑工业出版社正式出版 2005年修订版说明 根据《指南》第一版(CCES 01－2004)使用过程中征集到的意见、建议以及近期获得的新的信息，这一修订版对原有条文作了局部的修改、补充和必要的订正，并以单印本的形式正式发行，取代原先刊载于文集《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（中国建筑工业出版社2004年5月第一版）中的条文。与第一版相比，修订版增添了一些新的条文和附录，篇幅增加近40％。读者如欲继续使用指南第一版中的条文内容，请注意新的修订版中已作出的更改，后者可从以下网站查得： 中国土木工程学会 https://www.360docs.net/doc/381098757.html, 2005年9月 二、 《指南》2005年修订版的主要修改内容 持有《指南》第一版的读者如欲继续使用或参考第一版的条文，请注意修订版中已作出的局部修改，其中与第一版有较大区别的，可下载修订版中的如下条文。至于修订版中的增加内容，可参阅新出版的指南，主要有：对于不同环境类别和作用等级下的混凝土原材料品种与用量的范围作了限定；对混凝土养护和钢筋保护层厚度的合格验收要求作了补充；新增了附录C（氯离子侵入混凝土过程的Fick模型）和附录D（后张预应力混凝土体系的耐久性要求）。 1 环境类别与环境作用等级 修订版对环境类别和环境作用等级有个别调整，相关条文如下，与之对应的第一版中条文为3.0.4条。
3.1.1 结构所处的环境按其对钢筋和混凝土材料的不同腐蚀作用机理分为5类（表3.1.1）。 表3.1.1 环境分类 类别 名称 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅴ1Ⅴ2Ⅴ3碳化引起钢筋锈蚀的一般环境 反复冻融引起混凝土冻蚀的环境 海水氯化物引起钢筋锈蚀的近海或海洋环境 除冰盐等其他氯化物引起钢筋锈蚀的环境 其他化学物质引起混凝土腐蚀的环境: 土中和水中的化学腐蚀环境 大气污染环境 盐结晶环境 注：氯化物环境（Ⅲ和Ⅳ）对混凝土材料也有一定腐蚀作用，但主要是引 起钢筋的严重锈蚀。反复冻融（Ⅱ）和其他化学介质（Ⅴ1、Ⅴ2、Ⅴ3） 对混凝土的冻蚀和腐蚀，也会间接促进钢筋锈蚀，有的并能直接引起 钢筋锈蚀，但主要是对混凝土的损伤和破坏。 3.1.2 环境作用按其对配筋（钢筋和预应力筋）混凝土结构侵蚀的严重程度分为6级（表3.1.2）。 表3.1.2 环境作用等级 作用等级 作用程度的定性描述 A B 可忽略 轻度
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
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/381098757.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
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。
浅谈钢筋混凝土结构的耐久性
浅谈钢筋混凝土结构的耐久性 钢筋混凝土结构是我国目前应用最为广泛的结构形式，其耐久性对我国的土建工程建设有着极为重要的意义。调查表明，国内大多数建筑物在使用20到30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命甚至不足20年。耐久性不足所造成的损失是巨大的，我们必须予以重视。文章浅述了影响钢筋混凝土结构耐久性的因素，并提出一些改善措施。 标签：耐久性；影响因素；措施分析 结构的耐久性是指：在正常使用和正常维护的情况下，结构构件具有足够的耐久性能，以抵抗锈蚀及风化等作用。目前，钢筋混凝土结构在世界范围内应用及其广泛，由其耐久性不足而造成的损失更是不容忽视。因此，对于钢筋混凝土结构耐久性的探讨，是十分迫切和必要的。 1 影响钢筋混凝土耐久性的因素 混凝土结构的性能劣化，在大多数情况下，并非是由力学因素直接引起，而是源于自然环境、使用环境、结构材料内部因素间的物理化学作用。影响钢筋混凝土结构耐久性的因素可从以下几个方面谈起。 1.1 混凝土的碳化 混凝土是由砂、石、水泥、水按照一定配合比配合拌制的。水泥水化产生大量水化热，将混凝土中参与反应后剩余的水份蒸发出来。这使得混凝土内部存在了微小的空隙，形成一定的渗透通道。空气中的二氧化碳扩散到混凝土间隙，与水作用形成碳酸，并与水泥水化产生碱性物质反应，生成碳酸钙等物质；在自由水的作用下，碳酸钙逐渐沉淀在混凝土内部的空穴中，即为混凝土的碳化。一般情况下，混凝土碳化对混凝土本身没有很大的危害，反而会使其强度有所提高。但相反，混凝土碳化却会使结构内部的碱性环境破坏，PH值降低，钢筋锈蚀发生得愈加容易。 1.2 钢筋锈蚀 一般情况下，混凝土中的高碱性环境可以使钢筋表面形成一层惰性的水化氧化铁薄膜。该薄膜性质稳定，可以阻止钢筋的锈蚀。通常，当这一薄膜保持完整时，钢筋就有着良好的抗锈蚀能力。然而，当混凝土碳化深度到达钢筋表面，高碱性环境破坏，钢筋保护层附近的PH值降低，氧化铁薄膜就会破坏。同样，氯离子与氧离子的作用亦会破坏氧化铁薄膜。从而使得钢筋锈蚀很快开始并发展。 1.3 冻融循环 混凝土是一种多孔隙的复合材料。通过毛细作用，外部水分沿着混凝土中的
浅析混凝土结构耐久性
浅析混凝土结构耐久性 发表时间：2017-11-16T17:46:33.433Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：曹梦婷[导读] 摘要：混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。混凝土结构是应用非常广泛的一种结构形式，但是由于其结构自身和使用环境的特点，使得混凝土存在严重的耐久性问题。为此，研究混凝土结构的耐久性显得意义重大。 天津一建机施钢结构工程有限公司 300300 摘要：混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。混凝土结构是应用非常广泛的一种结构形式，但是由于其结构自身和使用环境的特点，使得混凝土存在严重的耐久性问题。为此，研究混凝土结构的耐久性显得意义重大。 关键词：混凝土；耐久性；措施 混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期效果而言，这些问题结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。 1、混凝土结构耐久性问题的分析 1.1混凝土冻融破坏 1.1.1破坏机理 （1）静水压假说：硬化混凝土的孔隙有凝胶孔、毛细孔、空气泡等。各种孔隙之间的孔径差异很大。水转变为冰时体积膨胀9％，在冰冻过程中，混凝土孔隙中的部分孔溶液冰冻膨胀，迫使未结冰的孔溶液从结冰区向外迁移。孔溶液在可渗透的水泥浆体结构中移动，必须克服粘滞阻力，因而产生静水压，形成破坏应力。 （2）渗透压假说：渗透压假说认为，由于混凝土孔溶液中含有钠、钾、钙等盐类，大孔中的部分溶液先结冰后，未冻溶液中盐的浓度上升，与周围较小孔隙中的溶液之间形成浓度差。这个浓度差的存在使小孔中溶液向已部分冻结的大孔迁移。即使是浓度为0的孔溶液，由于冰的饱和蒸汽压低于同温下水的饱和蒸汽压，小孔中的溶液也要向已部分冻结的大孔溶液中迁移。可见渗透压是孔溶液的盐浓度差和冰水饱和蒸汽压差共同形成的。 1.1.2影响因素 （1）水灰比：水灰比越大，使凝土孔隙率越大，导致混凝土的吸水率增大，最终导致混凝土结构冻融破坏严重； （2）孔结构和孔隙特征：连通毛细孔易吸水饱和，使混凝土冻害严重；若为封闭孔，则不易吸水，冻害就小； （3）饱水度：若混凝土的孔隙非完全吸水饱和，冰冻过程产生的压力促使水分向孔隙处迁移，从而降低冰冻膨胀应力，对混凝土破坏作用就小； （4）混凝土自身强度：在相同的冰冻破坏应力作用下，混凝土强度越低，冻害程度就越高。 1.2 混凝土渗透破坏 1. 2.1破坏原因 随着水分迁移的深入，水与毛细孔壁摩擦阻力增大，渗水速度随渗透深度的增加成比例下降。当水达到混凝土相反的一侧时，毛细孔压力就会改变方向，阻碍水分的渗出。若压力差大于孔壁摩擦阻力和毛细阻力，则水将从混凝土相反的一侧滴出；若压力差小于摩擦阻力和毛细孔阻力，则水的迁移为毛细孔迁移，此时的迁移速度取决于混凝土背水面水分的蒸发速度。 1.2.2影响因素 （1）混凝土的水灰比会影响混凝土孔隙的大小和数量，进而直接影响混凝土结构的密实性。水灰比越小，混凝土越密实，其抗渗性越好，反之亦然。 （2）由于骨料和水泥浆的界面处易产生裂隙和较大骨料下方易形成孔穴，因此在水灰比相同时，混凝土骨料的最大粒径越大，其抗渗性能越差； （3）蒸汽养护的混凝土，其抗渗性较潮湿养护的混凝土要差。在干燥条件下，混凝土早期失水过多，容易形成收缩裂缝，因而降低混凝土的抗渗性。 （4）水泥的品种、性质也影响混凝土的抗渗性能。水泥的细度越大，水泥硬化体孔隙率越小，强度就越高，则其抗渗性越好； （5）在混凝土中掺入某些外加剂，如减水剂等，可减小水灰比，改善混凝土的和易性，因而可改善混凝土的密实性，即提高了混凝土的抗渗性能； 1.3混凝土的碳化 1.3.1破坏原因 混凝土的碳化反应结果有两个方面：一方面，反应生成碳酸钙和其他固态物质会堵塞在混凝土孔隙中，使混凝土的孔隙率下降，大孔减少，从而减弱了后续CO2的扩散，使混凝土密实度提高；另一方面，孔隙中的Ca(OH)2浓度及PH值降低，导致钢筋脱钝而锈蚀。 1.3.2影响因素 （1）材料方面：不同的水泥，其矿物组成、混合材量、外加剂、生料化学成分不同，直接影响水泥的活性和混凝土的碱度，对碳化速度有着重要的影响。 （2）环境条件：当温度下降较大时，混凝土表面收缩产生拉力，一旦超过混凝土的抗拉强度，使得混凝土表面开裂，为二氧化碳和水分渗入创造条件，加速混凝土碳化；另外，温度高时，二氧化碳在空气中的扩散系数较大，为其余氢氧化钙反应提供了有利条件，阳光的照射加速了其反应的碳化速度。 2、提高混凝土耐久性的措施 2.1 混凝土材料