冷却塔钢筋混凝土耐久性分析

Indust rial Const ruct ion V ol.40,Supplement,2010

工业建筑 2010年第40卷增刊

冷却塔钢筋混凝土耐久性分析

刘志明郑永来

(同济大学水利系,上海 200092)

摘要:混凝土冷却塔在石化及电力等行业被广泛应用。然而混凝土塔体存在着严重的腐蚀问题。对腐蚀原因进行了详细分析,其中碳化腐蚀、溶蚀、酸性腐蚀、微生物腐蚀、冻融腐蚀是造成塔体结构破坏的主要原因。并对工程实际表现进行了展示。这几种腐蚀方式形成一个超叠加效应,对冷却塔结构耐久性造成了很大影响。最后,对冷却塔混凝土耐久性的保护提出了建议。

关键词:冷却塔;混凝土耐久性;腐蚀因素

DURABILITY ANALYSIS OF REINFORC ED CONCRETE

OF C OOLING TOWER

L iu Zhiming Zheng Yo ng lai

(Department of H ydraulic Eng ineering ,T o ng ji U niversity,Shanghai 200092,China)

Abstract:In the electr ic pow er and petr ochemical industr ies,co ncr et e cooling tow ers have been extensively applied.H ow ever,the concrete co oling to wer s suffer fr om sever e cor ro sion .In the ar ticle,the causes of cor ro sion ar e analyzed in detail,especially the carbonation cor rosion,the dissolution cor rosio n,the acid mater ial co rro sion,t he micr oo rg anism co rro sion and fr eezing co rr osio n.All these fact ors pro mote each o ther.T he simply over lap of all facto rs is infer ior to the comprehensiv e effects,which give rise to gr eat effect to t he structure dur ablity of coo ling tow er.A t last ,some co nclusio ns and sug g estions hav e been put for wa rd to defend them.

Keywords:coo ling tow er;durability of concrete;co rro sive facto rs

作者:刘志明,男,硕士研究生。E -m ail:z himliu @163 com 收稿日期:2009 10 15

0 引言

自然通风冷却塔是火电厂工业循环水冷却的重要设施,是电厂的标志性构筑物。冷却塔由塔筒(包括上环梁、下环梁)、支撑塔筒的支柱(人字形或X 型)、淋水构件(包括中央竖井、主水槽、分水槽、配水槽以及支撑上述水槽及淋水填料的梁柱)等部分组成。我国自二十世纪四十年代以来建造了许多冷却塔,随着时间的推移,由于自然或施工质量的问题,这些冷却塔的使用状况并不容乐观,存在不同程度的损伤,许多冷却塔需要鉴定和加固。分析这些损伤的成因对于延长冷却塔的使用寿命,进而解决冷却塔混凝土耐久性问题显得十分必要。

混凝土结构破坏的原因主要有:钢筋腐蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境的物理化学作用。冷却塔因其特殊的结构而具有特别的损坏特征,塔体不同的部位损坏的特征也各不相同。在现实中,不仅混凝土碳化能够引起钢筋腐蚀破坏,而且气候反应、化

学腐蚀、生物腐蚀互相作用也造成了混凝土的腐蚀,

这些因素都严重威胁着冷却塔结构的耐久性。1 塔筒结构混凝土的碳化与钢筋去钝化1 1 混凝土碳化的原理

空气中的二氧化碳气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道,气相扩散到混凝土中部分充水中,与其中的空隙液所溶解的氢氧化钙进行中和反应。反应后,毛细孔周围水泥石中的羟钙石补充溶解为Ca 2+和OH -,反向扩散到空隙液中,与继续扩散进来的CO 2反应,一直到附近水泥石中的羟钙石和硅酸钙C S H 凝胶体均与CO 2发生中和反应时,这层混凝土的毛细孔中不再发生反应。该层空隙液的PH 值降为8 5~9,即已碳化。浅层混

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凝土碳化后,大气中的继续沿毛细孔道与深层混凝土进行碳化反应。由于钢的钝化膜在pH 值小于11 5时就不稳定了,因此当混凝土碳化深度达到钢筋表面时,钢筋钝化膜就遭到破坏,使其中钢筋去钝化,钢筋开始锈蚀[2]。1 2 塔筒结构的碳化

从冷却塔的鉴定中可发现,塔筒外侧混凝土碳化严重,许多钢筋开始锈蚀。而塔筒内侧混凝土碳化轻微。究其原因,与塔筒内外混凝土所处环境有关。

1)冷却塔特殊的结构使其塔筒外壁混凝土碳化非常严重。相对巨大半径,冷却塔塔筒的壁厚就显得非常薄,因此筒壁受温度影响变形较大。塔筒内壁恒温10!,外壁温度变化较大,烈日下向阳面最高温度可能达到50!以上,使得塔筒横截面成蛋型,加上自重应力的影响,使得塔筒外侧沿子午向产生许多微裂缝;许多地区如东南沿海一带相对湿度在70%左右,适于混凝土碳化;塔筒外壁温度高,又处于高空,风速偏大;而且火电厂附近空气中CO 2偏高,且存在SO 2、SO 3、H 2S 等酸性气体;诸多因素都会加深混凝土碱性的降低,促进钢筋去钝化,加速了钢筋腐蚀。所以,塔筒外壁腐蚀破坏非常严重,称为冷却塔损坏最明显的特征。如在连云港某冷却塔的鉴定中发现塔筒外壁混凝土碳化深度平均达15mm,局部碳化深度达到30mm,钢筋开始锈蚀。锈蚀严重的部位, 18和 20的钢筋已分别锈蚀至13 5mm 和15 2mm 。如图1所示。文献[4]中冷却塔的塔筒外壁及人字柱表面混凝土的碳化和腐蚀深度为22~34mm,锈蚀严重的部位,原 14钢筋仅余有 8。文献[5]中冷却塔的塔筒外壁 25, 20的钢筋已分别锈蚀至 19 8和 18 0

图1 塔筒外壁钢筋腐蚀

2)塔筒混凝土内壁碳化非常轻微。塔筒内部湿度很大,内壁混凝土几乎是湿的,混凝土的毛细孔完全充水,因为气相扩散与液相扩散的速度差四位数,

所以混凝土很难碳化。在连云港冷却塔的鉴定中发

现塔筒内壁混凝土碳化深度只有3m m,钢筋未见

明显损伤,如图2所示。文献[4]中冷却塔的塔筒内壁及淋水构件表面混凝土的碳化和腐蚀深度为6mm

以下。

图2 塔筒内壁

2 混凝土腐蚀破坏的机理

混凝土的腐蚀是一个很复杂的物理的、化学的过程。冷却塔混凝土的腐蚀是多种原因的综合。主要有化学腐蚀、微生物腐蚀和冻融侵蚀三种形式。这些腐蚀都对混凝土结构表层强度有较大影响[2]。2 1 混凝土的溶蚀型腐蚀和酸性腐蚀

塔筒外部的降雨和塔筒内部的循环水流都会引起溶蚀型混凝土腐蚀。水泥水化产物最容易被溶解的是Ca(OH )2。Ca(OH )2被溶蚀会促使水泥水化产物的水解。当混凝土中的CaO 损失33%时,混凝土就会破坏。

火电厂冷却塔附近CO 2、SO 2、SO 3、H Cl 等酸性气体浓度偏高,特别是烟塔合一冷却塔。采用烟塔合一技术的排烟冷却塔,其环境介质的腐蚀性将比常规冷却塔更严重。经过脱硫、脱硝后的净烟气进入自然通风冷却塔内,与水蒸气混合后排入大气,,气中的腐蚀介质(CO 2、SO 2、SO 3、H Cl 及H F)将与水蒸气接触,冷凝结的水滴回落到冷却塔,并在冷却塔筒壁形成大的液滴。溶有腐蚀介质的液滴呈弱酸性(局部pH 值可能达到1),易与混凝土中的Ca (OH )2反应,对冷却塔产生酸性腐蚀。当pH 值介于3~6之间时,混凝土腐蚀的速度近似与时间的平方根成正比。

据资料和现场勘查发现,塔体破坏严重的部位集中在长期有水冲蚀的混凝土表面,如塔筒外壁,支撑主水槽的梁和立柱,中央竖井,主水槽,分水槽等。破坏特点:混凝土表面开裂、发酥,甚至于成片剥落,且在表面有严重的析碱泛白现象。如图3、图4所示。

图3 塔筒外壁混凝土腐蚀

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图4 淋水构件混凝土腐蚀

2 2 混凝土的微生物腐蚀

微生物指各类微小的单细胞、多细胞生物,如藻类、菌类等。冷却塔塔内光照充足,通风良好,湿度较大,是藻类生长的理想场所。特别是在塔筒内壁喉部以上部位,藻类繁殖非常严重,如图5所示。在塔内可看到大量掉落在水槽上的从上部剥落藻类。藻类的生长会引起其他微生物的共同繁殖,组成生物群落。生物群落新陈代谢会对塔壁混凝土产生腐蚀。另外,那些落入循环水的藻类、菌类等有机物残体会对循环水进行污染,产生一些酸性液体,进而对

水槽等淋水构件造成腐蚀。

图5 塔筒内壁微生物繁殖

2 3 混凝土的冻融腐蚀

混凝土是由水泥砂浆和粗骨料组成的毛细孔多孔体。毛细孔中的自由水是导致混凝土遭受破坏的主要因素。处于饱水状态的混凝土受冻时,其毛细孔壁同时承受膨胀压及渗透压两种压力。当这两种压力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土就会开裂。在反复冻融循环作用后,混凝土中的损伤会不断扩大,逐步积累。经过一定的冻融循环后,混凝土的裂缝会互相贯通,其强度也逐渐降低,使混凝土结构由表及里遭受破坏。

冷却塔内部为恒温10!,所以不会发生冻融现象。而塔筒外部在冬季雨雪天气,冷却塔特殊的外形使得喉部残留水较少,而下部塔壁混凝土毛细孔水处于饱和状态。据资料和现场勘查发现,喉部表层混凝土状态明显好于下部塔筒表层。

3 腐蚀方式相互影响

冷却塔混凝土耐久性的失效原因主要由上述几种侵蚀方式造成,但这几种方式并非孤立的各自作用,而是相互促进。溶蚀和酸性腐蚀使混凝土表面变得疏松,使得混凝土表面空隙率加大,加快了混凝土的碳化,也加快了钢筋腐蚀;而混凝土表面空隙率的增加,同时也增加了混凝土表面的吸水率,在寒冷

气候下,加剧了混凝土的冻融破坏。微生物生长增加了混凝土表面的含水量,一定程度上增加了混凝土碳化和冻融的危险性;其腐烂变质会产生一些酸性物质,也会加大混凝土的溶蚀。冻融作用更加剧了混凝土表面的破坏,是内部的混凝土裸露出来,为混凝土的进一步碳化和溶蚀创造了条件。钢筋锈蚀后体积增大(从理论上说,如果有充足水分,铁锈体积可达钢材体积的7倍),这会在混凝土内产生很大的应力,使混凝土开裂。因此,这几种侵蚀方式是互相影响,形成一个恶性循环,其破坏力比单一复试方式的简单叠加要严重得多。在塔筒局部破坏严重部位,会出现较大孔洞,洞内钢筋全部锈蚀,如图6所

示。

图6 筒壁孔洞

4 结语

本文讨论了影响火电厂冷却塔寿命和导致混凝土腐蚀的主要因素,分析了各个因素:碳化侵蚀、溶蚀、酸性腐蚀、镁盐腐蚀、微生物腐蚀、冻融腐蚀等的侵蚀机理,并与实际侵蚀状况进行了比较。这几种侵蚀方式是互相促进,形成一个恶性循环,其破坏力比单一的破坏要严重得多。冷却塔特殊的结构使得其混凝土耐久性差,使用寿命受到严重影响。特别是随着冷却塔新技术烟塔合一和海水冷却的推广,对冷却塔混凝土的耐久性更提出了新的挑战。建议对冷却塔进行定时检修加固。塔体混凝土的几种侵蚀方式相互影响,故应在局部混凝土开始侵蚀时就将其修补加固。塔内的微生物要定时清除;混凝土开裂处,钢筋要除锈,并用水泥砂浆修补;若有大面积较深的损坏,可在除去松动的表层,并冲洗后喷射混凝土加固。人字柱是冷却塔受力最敏感的部位,

(下转第802页)

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图5 温度应力分布 M Pa

A=-0.57,B=-0.17,C=0.23,D=0.62,E =1.02,F=1.42,G=1.82,H=2.21,I=2.

图6 降温2h 后温度应力分布 M Pa A=-0.71,B=-0.44,C=-0.16,D=0.11,E =0.38,F=0.65,G=0.92,H=1.19,I=1.46

力,这是由于温度突降,表面混凝土发生突然收缩的结果。最大拉应力值约为2 61M Pa,大于C40混凝土的抗拉强度2 40M Pa 。

事实上,表面混凝土收缩时会受到相邻混凝土的约束,而两端的混凝土自由不受约束,因此混凝土的最大拉应力应出现在降温表面的中间位置。图5中最大拉应力虽然出现在混凝土上表面的中部,但显然受到了骨料的影响,特别是靠近边界处的骨料影响更大,在这些骨料的上界面也出现了很大的应力,温度裂缝可能在这些位置首先形成,应力曲线随着骨料而分布,表现出来的宏观裂缝随着骨料而弯曲延伸。图5中还显示了由于骨料和水泥砂浆的热胀系数不同,在试件内部一些接触处出现了拉应力。

由图6可以看出,经过降温2h 以后,混凝土试件的温度应力等值线发生了较大变化,其最大拉应力从2 61M Pa 减小到1 46M Pa,减小了约1 15M Pa 。这主要是因为温度相对稳定以后,混凝土的收缩变形得到了一定程度的满足,温度应力发生了

松弛的结果。

3 结语

将混凝土的骨料和水泥砂浆作为不同属性的材料,并在两者之间界面上引入接触单元的模拟方法是从细观层面上来研究混凝土的材料特性。文中详细介绍了混凝土结构细观模型的建立,并从细观角度探讨了混凝土浇筑早期结构内部的应力场分布,以及在混凝土表面出现温度骤降时,结构表面的应力场分布,对混凝土温度裂缝控制的宏观研究提供了有益的参考。

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(上接第798页)

若出现混凝土开裂等损坏,可采用粘贴扁钢或包裹碳纤维布等方式加固。

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钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施

钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施一.钢筋混凝土结构防腐蚀的意义钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的优点，造价较低，在土建工程中应用范围非常广泛。在钢筋混凝土结构中，钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构过早被破坏的主要原因之一。新鲜混凝土是呈碱性的，其PH值一般大于12.5，在此碱性环境中钢筋容易发生钝化作用，使钢筋表面产生一层钝化膜，能阻止混凝土中钢筋的锈蚀。但当有二氧化碳、水汽和氯离子等有害物质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，从而导致混凝土的PH值降低，就出现PH值小于9这种情况，钢筋表面的钝化膜就会被逐渐破坏，钢筋就会发生锈蚀，并且随着锈蚀的加剧，会导致混凝土保护层开裂，钢筋与混凝土之间的黏结力破坏，钢筋受力截面减少，结构强度降低等，从而导致结构耐久性的降低。据调查，我国20世纪90年代前兴建的海港工程，一般10～20年就会出现钢筋严重腐蚀破坏，结构使用寿命基本上都达不到设计基准期要求。我国50年代至70年代建的海港工程，高桩码头不到20年，甚至7～8年就出现严重钢筋锈蚀破坏，海工混凝土结构破坏已成为我国港口建设中不得不重视并迫切需要解决的问题。国外学者曾用“5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;在发现钢筋锈蚀时采取措施需要追加维修费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;严重破坏时将追加维修费125美元。我国海洋工程中广泛使用的钢筋混凝土结构因腐蚀引起破坏的情况同样严重。除海洋环境本身属于强腐蚀环境因素外，环境的日益恶化、相关的混凝土结构耐久性规定标准偏低、施工质量不能保证等因素，致使我国混凝土结构大部分在使用10年左右即出现较严重的腐蚀破坏，给国家建设和经济发展造成了巨大的损失。因此，如何采取有效的防腐蚀技术措施，防止钢筋混凝土结构过早出现钢筋锈蚀破坏，确保建筑物达到预期的使用寿命是国内外学术界、工程界极为关切的热点。二.钢筋的锈蚀原理及分类 1．钢筋的锈蚀条件：钢筋混凝土构件内钢筋的锈蚀需要三个条件：（1）钢筋表面碱性钝化膜破坏。正常情况下钢筋是包裹在砼之内的，砼则由于水泥的水化反应造成其初始碱性（含有一定Ca（OH）2）较强，正常情况下钢筋在这种碱性环境下不会发生氧化腐蚀。当PH值大于1O时，钢筋腐蚀的速度很慢，当PH值小于5时，其锈蚀的速度就快。由此可见，只有当钢筋混凝土构件内的钢筋周围碱性钝化膜因砼碳化或其它原因导致破坏后，才可能出现腐蚀。

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

钢筋混凝土耐久性的影响因素及对策研究

钢筋混凝土耐久性的影响因素及对策研究关键词：钢筋混凝土；耐久性；影响因素长期以来，混凝土作为土建工程中用途最广，用量最大的建筑材料之一，在近百年的发展中，其强度不断提高。但是，在提出高强度的同时，混凝土结构的耐久性问题也愈来愈被人们所关注。人们一直以为混凝土是非常耐久的材料，直到20世纪70年代末期，发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后20~30年，甚至在更短的时期内就出现劣化。我国建设部的一项调查表明，国内大多数工业建筑物在使用25~30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15~20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，一般可维持50 年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30~40年。桥梁、港口等基础设施工程的耐久性问题更为严重，由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。海港码头一般使用10年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落，需要大修。当前，我国的基础设施建设工程规模宏大，投入资金每年高达2万亿元人民币以上，约30~50 年后，这些工程将进入维修期，所需的维修费或重建费用将更为巨大。有专家估计，我国“大干”基础设施工程建设的高潮还可延续20年，由于忽视耐久性问题，迎接我们的还会有“大修”20 年的高潮，这个高潮可能不用很久就将到来，其耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资。因此，提高混凝土耐久性，延长工程使用寿命，尽量减少维修重建费用是建筑行业实施可持续发展战略的关键。 1 影响钢筋混凝土耐久性的因素及其破坏机 1.1 混凝土耐久性的概念混凝土耐久性是指混凝土在设计寿命周期内，在正常维护下，必须保持适合于使用，而不需要进行维修加固，即指混凝土在抵抗周围环境中各种物理和化学作用下，仍能保持原有性能的能力。混凝土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，这一正常功能不仅仅包括结构的安全性，而且更多地体现在适用性上。混凝土耐久性主要包括以下几方面：一是抗渗性。即指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。抗渗性对混凝土的耐久性起着重要的作用，因为抗渗性控制着水分渗入的速率，这些水可能含有侵蚀性的化合物，同时控制混凝土受热或受冷时水的移动。二是抗冻性。混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下，经受多次抵抗冻融循环作用，能保持强度和外观性的能力。在寒冷地区，尤其是在接触水又受冻的环境下的混凝土，要求具有较高的抗冻性能。三是抗侵蚀性。混凝土暴露在有化学物质的环境和介质中，有可能遭受化学侵蚀而破坏。一般的化学侵蚀有水泥浆体组分的浸出、硫酸盐侵蚀、氯化物侵蚀、碳化等。四是碱集料反应。某些含有活性组分的骨料与水泥水化析出的KOH和NaOH 相互作用，对混凝土产生破坏性膨胀，是影响混凝土耐久性最主要的因素之一。 1.2 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，但实际中有不少工程在使用10~20年，有的甚至在使用几年后即需要维修，这就是由于混凝土耐久性低（不足）造成的。影响混凝土耐久性的原因错综复杂，除去社会因素、人为因素外，技术方面的主要因素有以下几点。 1.2.2 混凝土的碳化混凝土的碳化又称为混凝土的中性化，几乎所有混凝土表面都处在碳化过程中。它是空

钢筋混凝土结构耐久性问题综合分析

广东建材２００５年第９期 “耐久性”是混凝土结构应具有的一项基本功能。混凝土结构因耐久性不足而未能达到设计使用年限就提前损坏，势必会造成重大经济损失和严重社会影响。经调查，我国已经使用３０～４０年的大量工业建筑，尤其露天工业建筑，几乎都进行了加固大修，甚至拆除重建；港口码头建筑一般只能使用不足２０年就因钢筋锈蚀严重而加固大修。在海边盐渍地上建设的房屋、厂房、地下建筑，甚至包括混凝土电线杆，使用不足１０年就严重破损或断裂。大量研究结果表明，钢筋混凝土结构破坏（失效）除自然灾害或意外事故外，其耐久性降低主要源于以下几个方面或其复合作用：钢筋腐蚀、混凝土碳化、冻融循环、碱－骨料反应、机械磨损、温湿度变化、腐蚀性化学品（硫化物、氯化物）等。笔者认为，钢筋混凝土结构耐久性降低的实质是其组成材料在使用过程中经受（抵抗）各种破坏因素的作用（破坏力）而未能保持其功能。结构耐久性性能降低都必然会体现在结构的基本材料即钢筋和混凝土上。本文试着从材料自身的角度出发，分析影响钢筋混凝土结构耐久性的因素。１钢筋 ⑴钢筋锈蚀。一般情况下，混凝土中的高碱性溶液（ＰＨ值一般在１２．５～１３．５之间）可以使钢筋表面形成一层惰性的水化氧化铁薄膜，该惰性薄膜可以阻止钢筋的锈蚀。当该保护层完整时，腐蚀就不会发生。通常，钢筋表面氧化铁薄膜的破坏主要有两个原因：一是因混凝土碳化，使钢筋混凝土结构保护层的ＰＨ值降低，进而破坏氧化铁薄膜；二是氯离子与氧离子的作用而破坏氧化铁薄膜。氧化铁薄膜破坏后，铁原子与水和氧气发生化学反应生成铁锈，包括Ｆｅ（ＯＨ）３、Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｆｅ３Ｏ４ ?Ｈ２Ｏ、Ｆｅ２Ｏ３等，造成钢筋的锈蚀。 ⑵预应力钢筋的应力腐蚀。应力腐蚀是指金属和合金在腐蚀介质和拉应力的同时作用下引起的金属破裂。这种裂缝不仅可以沿着晶界发展，而且也可穿过晶粒。由于裂缝向金属内部发展，使金属结构的机械强度大大降低，严重时能使金属设备突然损坏。出现应力腐蚀的条件如下：存在一定的拉应力；金属本身对应力腐蚀具钢筋混凝土结构耐久性问题综合分析车龙兰罗嗣海（核工部东华理工学院３４４０００）孟少平（南京东南大学３３００２９）摘要：材料的耐久性是指材料与环境相互作用过程中的行为特征及其在时间上的反映，其耐久性必定会体现在结构的耐久性能上。本文从材料自身角度出发综合分析了钢筋混凝土结构耐久性降低的原因，并介绍了相应的防护措施。关键词：材料钢筋混凝土耐久性应该指出，当前有关耐久性的研究中，混凝土材料学和工程结构学常常是脱离的，对同一个问题的习惯思路往往有很大区别，甚至有时连定义都不相同。材料专家对材料劣化在结构上造成的后果常常难以分析，而工程结构专家不熟悉如何在材料上下工夫改善结构的耐久性。混凝土施工是运用混凝土材料实现设计意图的中间环节，同时也是混凝土材料生产过程的最终环节。因此，施工既是结构设计得到充分体现的必要保证，也是混凝土材料使用性能得以正常发挥的重要保证。由此看来，从事施工管理的工程师不仅要熟悉结构设计，也要十分熟悉混凝土材料，才能做好管理工作。目前，许多学者呼吁，混凝土技术的发展，需要既懂结构又懂材料的新型高级技术人才。混凝土科研人员必然要从事密切结合重大工程项目的研究，这些项目的完成又必须与设计和施工人员合作。值得指出的是，我国“九五”期间，重大科技攻关项目“重点工程混凝土安全性的研究”所取得的科技成果及经济效益，就是我国水泥混凝土材料方面的科研人员，通过跨行业的联合攻关而作出的贡献。材料学与工程学共同倡导的“混凝土安全性专家系统的研究”已在全国兴起。２１世纪的混凝土工程不仅要符合可持续性发展，而且需要安全性和耐久性。● !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 水泥与混凝土１９－－

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 ..........................

混凝土的耐久性研究

混凝土的耐久性研究摘要：随着城市化建设力度加快，混凝土以价格低廉、性能优越在基础设施中成为了首选的施工材料，具有用量大、用途广等特点。对于混凝土结构，它的耐久性是施工质量以及安全的重要保障[1]。碳化、钢筋腐蚀、冻融及碱-骨料反应等构成混凝土耐久性的主要内容, 而耐久性与强度作为混凝土的两个重要指标，在施工与设计中，受各种因素影响，对混凝土耐久性的重视力度明显缺乏。针对这种情况，为了促进混凝土施工持续发展，必须在环境保护与基础设施上，提高混凝土施工的耐久性。本文从混凝土的抗冻性、混凝土的碳化、碱集料反应、耐磨性、钢筋锈蚀等5个方面对混凝土耐久性影响因素改善措施等方面进行了深度研究和探索,通过从结构形式、原材料、细节构造、工艺措施等方面进行综合对比，从施工、设计与维修上提升施工质量。关键词：混凝土耐久性；抗冻性；碳化；钢筋锈蚀；碱骨料反应； Abstract:LiFePO4is an important cathode material for lithium-ion batteries. Regardless of the biphasic reaction between the insulating end members, Li x FePO4, optimization of the nanostructured architecture has substantially improved the power density of positive LiFePO4 electrode. The charge transport that occurs in the interphase region across the biphasic boundary is the primary stage of solid-state electrochemical reactions in which the Li concen-trations and the valence state of Fe deviate significantly from the equilibrium end members. Complex interactions among Li ions and charges at the Fe sites have made understanding stability and transport properties of the intermediate domains difficult. Long-range ordering at metastable intermediate eutectic composition of Li2/3FePO4has now been discovered and its superstructure determined, which reflected predomi-nant polaron crystallization at the Fe sites followed by Li+redistribution to optimize the Li Fe interactions. Keywords: cathode material; LiFePO4; lithium ion battery; metastable mesophase; Li2 / 3FePO4; solid material

耐久性分析

三亚市凤凰水城道路工程桥梁结构耐久性设计的探讨赵巍（上海市政工程设计研究总院海南分院海口）摘要：随着国际旅游岛的建设和发展，海南的城市建设在相当一段时期内成为行业内人士关注的热点。桥梁作为城市建设的重要组成部分，其耐久性也成为海南国际旅游岛长期稳定发展不容忽视的影响因素。本文以三亚凤凰路桥梁设计为依托，分析了影响桥梁结构耐久性的因素，从设计角度提出了桥梁在耐久性方面的设计原则和改进方向。关键字：桥梁设计耐久性腐蚀 1. 前言混凝土结构是世界上应用最为广泛的结构形式之一。长期以来，由于“重强度薄耐久”设计思想的影响，我国某些地区已建的部分钢筋混凝土桥梁在服务一段时间后，出现了结构开裂、膨胀，钢筋锈蚀，混凝土老化、疏松等等的缺陷和问题。这些耐久性问题的出现从表面看不影响结构的稳定，但如不加维修任其发展，则将直接影响到结构的安全度，特别是近一两年，一些桥梁重大事故的发生，给国民经济和人民生命财产造成了重大的损失。因此，桥梁在设计过程中，一定要注重耐久性的设计。目前我国正处于桥梁等基础设施建设的高峰时期，特别是海南地区国际旅游岛的建立，将有大量的待建桥梁及建筑设施面临着如何确保寿命周期的耐久、安全和经济的严峻问题，关于桥梁耐久性问题的研究十分紧迫并且具有现实的意义。 2. 耐久性的定义依据桥梁的重要性、使用期限、所处工作环境等因素考虑，提出了耐久性设计的概念。结构耐久性是指结构在可能引起其性能变化的各种作用（荷载、环境、材料内部因素等）下，在预定的使用年限和适当的维修条件下，能够长期抵御性能劣化的能力。结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。混凝土结构因耐久性差等原因造成的负面影响和经济损失，近年来引起了越来越多的学者和工程技术人员的关注。2004年，交通部颁布《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004），明确提出了桥梁100年设计基准期的要求。2006年9月交通部出台了《公路工程钢筋混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07—01－2006），2006年10月天津市出台了《天津市钢筋混凝土桥梁耐久性设计规程》（DB/T29－165－2006），这些规程和规范的颁布实施，对保障桥梁耐久性起到了指导性作用。规范提出：混凝土结构除承受荷载的作用外，同时要承受环境因素的作用。荷载与各

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

混凝土结构的腐蚀及防腐措施

混凝土结构一直被认为是一种节能、经济、用途极为广泛的人工耐久性材料,是目前应用较为广泛的结构形式之一.但随着结构物的老化和环境污染的加剧,其耐久性问题越来越引起国内外广大研究者的关注.由于勘察、设计、施工及使用过程中多因素影响,很多混凝土结构都先后出现病害和劣化,使结构出现了各种不同程度的隐患、缺陷或损伤,导致结构的安全性、适用性、耐久性降低,最终引起结构失效,造成资金的巨大浪费.从国外情况来看[1],美国与钢筋腐蚀有关的损失占总腐蚀的40%;前苏联工业建筑的腐蚀损失占工业固定资产的16%,仅混凝土和钢筋的腐蚀损失占GDP的1·25%; 1999年,澳大利亚公布的腐蚀损失为GDP 的4.2%.除此之外,北欧、英国、加拿大、印度、日本、韩国及海湾地区等不少国家都存在以基础结构设施为主的腐蚀.中国面临的问题同样很严峻.根据中国工程院2001~2003年《中国工业和自然环境腐蚀调查与对策》中的统计, 1998年中国建筑部门(包括公路、桥梁建筑)的腐蚀损失为1000亿人民币[2].近年来,中国建筑行业的发展速度突飞猛进,一批批建筑物拔地而起,但钢筋混凝土基础的耐久性问题也逐渐暴露出来.所以,重视和加强钢筋混凝土基础结构的腐蚀性与防腐措施的研究已迫在眉睫. 1 腐蚀机理分析 1·1 混凝土的腐蚀机理混凝土的腐蚀是一个很复杂的物理的、物理化学的过程.由于混凝土腐蚀机理的复杂性,对混凝土腐蚀的分类还没达成一个共同的认识,但一般都倾向于采用前苏联学者B·M.莫斯克文为代表所提出的分类方法[3].将混凝土的腐蚀分为3类:溶蚀性腐蚀、某些盐酸溶液和镁盐的腐蚀、结晶膨胀型腐蚀. 所以,混凝土的腐蚀机理可从以下3类入手:物理作用、化学腐蚀、微生物腐蚀. 1·1·1 物理作用物理作用是指在没有化学反应发生时,混凝土内的某些成分在各种环境因素的影响下,发生溶解或膨胀,引起混凝土强度降低,导致结构受到破坏.物理作用主要包括2类:侵蚀作用和结晶作用. (1)侵蚀作用:当环境中的侵蚀性介质(如地下软水,河流、湖泊中的流水)长期与混凝土接触时,将会使混凝土中的可溶性成分(如Ca(OH)2)溶解.在无压力水的环境下,基础周围的水容易被溶出的Ca(OH)2饱和,使溶解作用终止.侵蚀作用仅仅发生在混凝土表面,影响不大.但在

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

钢筋混凝土结构的腐蚀与维护

钢筋混凝土结构的腐蚀与维护摘要：钢筋混凝土是重要的建筑材料之一，其腐蚀是影响工程结构耐久性、可靠性的至关重要的因素。在建筑工程中，由于多种因素的影响，腐蚀无处不在。为深入了解钢筋混凝土结构的腐蚀，本文从影响钢筋混凝土结构的腐蚀性介质，腐蚀原因进行分析，进一步指出钢筋混凝土结构的防腐维护措施。关键词：钢筋混凝土；结构；腐蚀；原因；维护措施一、钢筋混凝土结构的腐蚀的类型 1、溶蚀性腐蚀水泥水化物生成物中的Ca(OH)2最容易被渗入的水溶解，又促使水化硅酸钙、水化铝酸盐等碱性化合物发生水解，最终完全破坏水泥石结构。某些酸盐溶液渗入混凝土，生成无凝胶型的松软物质，易被水溶蚀。水泥石的溶蚀程度随渗流速度增大而增大，溶蚀后，胶结能力减弱，混凝土材料的整体性被破坏。 2、结晶膨胀性腐蚀含有硫酸盐的水渗入混凝土中，与水泥水化产物Ca(OH)2起置换反应生成硫酸钙（CaSO42H2O）以溶液形式存在。硫酸钙再与水化物铝硫酸盐起作用生成含有多个结晶水的水化铝硫酸钙，体积膨胀1.5倍以上，在混凝土结构中产生内应力，造成极大的膨胀性破坏作用。 3、电化学腐蚀钢筋与潮湿介质、水、土壤接触时，表面覆盖一层水膜，水中溶有来自空气中的各种离子，这样便形成了电解质。首先钢筋中的铁素体失去电子即Fe→Fe2++2e成为阳极，渗碳体成为阴极。在酸性介质中H+得到电子变成H2跑掉；在中性介质中，由于氧的还原作用使水中含有的OH-随之生产不溶于水的Fe(OH)2；进一步氧化成Fe(OH)3及其脱水产物Fe2O3，即红褐色铁锈的主要成分。二、钢筋混凝土结构腐蚀的原因 1、混凝土结构腐蚀 1.1环境介质的侵蚀环境介质对混凝土的侵蚀主要是对水泥石的侵蚀。当混凝土结构处在有侵蚀介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学、物理与物理化学变化，而逐步受到侵蚀，严重的使水泥石强度降低，以致破坏。常见的侵蚀介质可分为淡水腐蚀、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，

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

混凝土耐久性的主要因素与其提高的措施

混凝土耐久性的主要因素与其提高的措施混凝土耐久性是指混凝土构件在长期使用条件下抵抗各种破坏因素作用而保持其原有性能的性质。近年来，随着混凝土技术的发展，高性能混凝土的研究与应用普遍得到人们的重视，混凝土耐久性的研究则是其核心的研究内容。标签：混凝土耐久性；主要因素；提高措施 1.影响混凝土耐久性的主要因素 1.1混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土在压力水的作用下抵抗渗透的能力。如果混凝土的抗渗性不好、溶液性的物质能浸透混凝土、与混凝土的胶结材料发生化学反应而使混凝土的性能劣化。在钢筋混凝土中、由于水分与空气的渗透、会引起钢筋的锈蚀。钢筋的锈蚀导致其体积增大、造成钢筋周围的混凝土保护层的开裂与剥落、使钢筋混凝土结构失去其耐久性。渗透性对混凝土的抗冻性也有重要的影响。因为渗透性决定了混凝土可能为水饱和的程度。渗透性高的混凝土、其内部孔隙为水分充满、在水的冰冻压力作用下、混凝土内部结构更易于产生损伤与破坏。因此可以说、混凝土的抗渗性是其耐久性的第一道防线。混凝土与其微观结构的劣化和侵蚀性介质的传输有关、混凝土的渗透性取决于其自身的微结构和饱和水程度、是决定混凝土性能劣化的关键因素。因此可能通过检测混凝土的渗透性来评估其耐久性。 1.2混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性决定于水泥石的抗冻性和骨料的抗冻性。从冰冻对水泥石和骨料的作用可以看出诸多因素影响混凝土的抗冻性。这些因素包括：水分迁移路径的距离、混凝土的孔结构、混凝土的饱和度、混凝土的抗拉强度以及冷却速度等。提高混凝土的抗冻性可以采用以下措施；（1）引气：这是因为在水泥石受到冻融作用时、水分迁移所引起的压力、可以由引入的微细气泡得到释放。一般说来、混凝土的抗冻性随着阴气量的增加而增加。而当含气量一定时、气泡尺寸、气泡数量和气泡的间距都会影响混凝土的抗冻性能。（2）控制水灰比：水泥石内的大孔隙量与水灰比和水化程度有关。一般说来、水灰比小、水化程度高则水泥石中的孔隙越少。由于表面张力的原因、大孔隙内的水比小孔隙内的水更易于結冰、因此、在同等条件下、水灰比大的水泥石内可结冰的水更多、发生冻融破坏的几率更大。（3）降低饱和度：混凝土的饱和度对冻融破坏有很大的影响、干燥的或部分干燥的混凝土不容易受到冻融破坏。一般存在一个临界饱和度、当混凝土的含

高性能混凝土的耐久性技术分析2

高性能混凝土的耐久性技术分析韩韶硕方0708-3 17号摘要:介绍了混凝土耐久性破坏的主要因素以及提高其耐久性的途径,从氯离子的扩散性、胶凝材料与集料的界面结构、胶凝材料的水化热及矿物细掺料协调混凝土的膨胀与强度的发展等方面对高性能混凝土的耐久性进行了分析,以推广高性能混凝土的应用。关键词:高性能混凝土,耐久性,膨胀剂,矿物细掺料 0 引言高强混凝土[1]是指用常规的水泥、砂石作为原材料,使用常规的工艺生产配置,主要靠外加高效减水剂或同时掺加一定数量的活性矿物材料,使拌合料具有良好的工作性,并在硬化后具有高强性能现代混凝土。高强混凝土于1964年首先在日本兴起的。由于现代混凝土克服了以往不能预拌生产和泵送施工等问题,所以很快在世界各地推广应用。 1. 材料 1.1水泥高性能混凝土所用的水泥要求质量稳定、需水量低、活性较高,且具有良好的流变性能[2]。一般来说,高性能混凝土必须使用525号以上的普通硅酸盐水泥或中热硅酸盐水泥。C50~C55的高强混凝土采用优质砂石集料时,依托高效减水剂和掺合料,采用425号水泥是完全可以制得的,而C60及以上的高性能混凝土采用525号水泥为宜。 1.2集料配置高强混凝土的集料与普通混凝土的要求不同,集料本身水化热,7 d龄期时各双掺试样水化热大于对应单掺试样的水化热。试验数据表明,低钙粉煤灰较磨细矿渣具有更好的降低水化热的效果,而高钙粉煤灰由于具有较高活性,较磨细矿渣的水化热要高;这个规律在CSA存在时及CSA与细掺料复掺情况下仍然成立。双掺膨胀剂与细掺料不仅能降低体系总的水化热,特别是可以较大幅度地降低体系的早期水化热,降低了混凝土的温升和内外温差,同时在混凝土内部形成的膨胀应力又可以在一定程度上补偿混凝土的冷缩,从而形成“抗放兼施”的对于大体积混凝土的裂缝控制措施,这对早期的水化热控制和温度裂缝控制无疑是有好处的。 2混凝土耐久性破坏的主要因素混凝土耐久性主要是指混凝土建筑物在使用期间抵抗环境介质的侵蚀而导致混凝土结构丧失安全使用功能的能力。由于环境介质的不同遭破坏的主要因素有:碳化作用、钢筋锈蚀、硫酸盐侵蚀、碱骨料反应、冻融循环、延迟钙矾石形成、火灾等。事实上混凝土结构物的破坏往往不是单一因素造成的,而常常是多种因素复合作用结果。因此,混凝土耐久性问题应根据其环境与条件综合分析、预防、处理。 3提高混凝土耐久性的主要途径提高混凝土耐久性的主要途径有两个方面:1)提高混凝土抵抗侵蚀性介质进入其内部的能力即低渗透性;2)提高混凝土结构内部主要组分在侵蚀介质作用下的稳定性即尺寸稳定性。几乎所有耐久性问题最终均可归结为混凝土材料的渗透性和尺寸稳定性。 4 高性能混凝土的耐久性技术分析 4.1大大提高混凝土的抗渗透性影响混凝土耐久性的各种破坏过程几乎都与水有密切的关系,因此,混凝土的抗渗透性被认为是评价混凝土的耐久性的重要指标。侵蚀性离子在混凝土中的传输严重影响着混凝土的耐久性,最典型的为氯离子,其在钢筋和混凝土界面的富集会导致钢筋腐蚀,因而侵蚀性氯离子的扩散系数是用来评价高性能混凝土渗透性以至耐久性的重要参数之一。通过试验和分析