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
1 引言
1.1 研究背景和意义
水泥混凝土以其原材料易得、易浇注成型、适应性强、性价比高、综合能耗低等优点而成为当今世界上应用最广泛、用量最大的建筑材料，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。尽管现代材料科学发展日新月异,但仍然没有科学家能预言可替代水泥混凝土的建筑材料新品种。并且从近几年的混凝土结构设计以及施工过程来看，考虑的最多的是承载力，很多时候却忽略了耐久性，最终对工程使用年限也造成了很大的影响和浪费。实现混凝土工程的高耐久和长寿命是效益巨大的节能减排和可持续发展之举措, 混凝土的耐久性成为影响混凝土技术未来发展的关键技术已成为共识。
从世界范围看，大量混凝土结构过早出现严重劣化引起了世界范围内对混凝土耐久性的高度关注，不仅是因为需要花费巨资修补加固甚至重建，还在于当今世界人口膨胀、能源供应紧张、环境污染、温室效应导致的气候变暖和生态恶化对可持续发展的迫切需要[2]。混凝土耐久性成为关注焦点，促进了世界范围内混凝土理论和技术的快速发展和进步，实现混凝土技术的可持续发展成为研究热点。
1.2 混凝土耐久性介绍
混凝土的耐久性是指混凝土抵抗气候作用、化学侵蚀、磨损、或任何其它破坏过程的能力，在暴露于环境中时，耐久性混凝土应保持其形态、质量、和使用功能[3]，是混凝土经久耐用的重要性指标。
混凝土耐久性是在规定年限以及各种环境下，不需要任何额外费用能保障正常使用与安全性。将工程使用周期与混凝土耐久性联系，作为使用期间内部功能正常使用的保障，它不仅体现在混凝土耐久性上，还表现在适用性上，所以提升混凝土耐久性，能帮助国家节省资源、增强使用年限。
1.2.1 混凝土耐久性影响因素
从对混凝土造成破坏以及损坏的原因来看，包括内部缺陷、外部环境以及混凝土材料。外部条件有日晒、风雨、干湿、寒暑等气象环境，以及极端温度的磨蚀、化学介质的影响等；内部缺陷包括混凝土渗透以及碱骨料影响等，在组成料中，不同的水泥石热与骨料会造成不同的体积变化。因为外观环境是客观的，根本不能改变，所以必须从提高混凝土的耐久性出
发，尽量控制混凝土的内部缺陷，保障组成材料的完整性，这样才能提升混凝土施工质量、性能，降低和减少内部缺陷，拉长混凝土的应用年限。
2 混凝土的抗冻性
2.1 受冻破坏机理
在寒冷地区混凝土的破坏多数与冻融作用或者冻融及钢筋锈蚀的复合作用有关。混凝土的抗冻性已成为混凝土耐久性中最主要的问题。在我国北方地区混凝土受冻融作用破坏的实例屡见不鲜。与国外相比我国在抗冻性方面的研究工作还做得很少 , 存在很大空白急待我们去填补。
2.1.1 静水压假说
混凝土在水中,毛细孔首先吸水饱和,混凝土中的空气泡内壁也吸附水份,但在常压内很难达到饱和。粗孔中的水的冰点为0℃ ,最先结冰。毛细孔水的蒸汽压小于普通水的蒸汽压 ,因此其冰点低于0℃ ,孔径越小 ,冰点越低。如混凝土的毛细孔吸满水，在某负温度下，一部分毛细孔水结成冰。且水变成冰体积膨胀9%，把水推向空气炮方向流动，从而形成水压力。当其超过混凝土强度时，混凝土结构会被破坏。
2.1.2 渗透压假说
冻坏现象不一定与水结成冰的体积膨胀有关，故静水压是冻坏原因之一。
渗透压是由孔内冰和未冻水两相的自由能之差引起的。冰的蒸气压小鱼水的蒸气压，因此当混凝土中某处孔隙内的水结冰时，蒸气压差使未结冻水向冻结区迁移，从而转化为冰，造成混凝土的破坏。
2.2 影响因素及改善措施
2.2.1 影响抗冻性因素
影响混凝土抗冻性的因素很多，除外部环境的冻融循环外，主要有一下几个因素：
1. 含气率：随着空气泡含量的增加，空气泡间距变小，抗冻性随之增加。故建议在寒冷地区抗冻性要求高的混凝土中加入适量引气剂。
2. 水灰比：在含气率相同的条件下，随着水灰比的增加，开口孔隙越大，抗冻性降低。
3. 水泥用量：水泥用量是通过改变水灰比影响抗冻性的。增加水泥用量，降低水灰比，从而提高抗冻性。
4. 水泥水化程度：期龄短的混凝土抗冻性差，不仅是由于混凝土强度低，而且由于毛
细孔多。
5. 水泥品种及质量：一般来说水泥标号高，强度大，抗冻性好；掺混合材水泥抗冻性差。但由于水灰比和龄期的影响，该结论不一定成立。
6. 骨料：其对混凝土抗冻性的影响取决于骨料本身的抗冻性。
2.2.2 改善措施
提高混凝土抗冻性的最有效途径是加入引气剂，以4-6%为宜，过多会导致其强度的下降。其它主要措施有：降低水灰比；选用粒径小的抗冻性好的骨料；使用环境无侵蚀介质等。
3 混凝土的碳化
混凝土的碳化是指空气中的酸性气体 CO2与混凝土中的液相碱性物质发生反应，使得混凝土碱性下降和混凝土中化学成分改变的中性化反应过程。
3.1 碳化机理
在大气环境下，CO2与混凝土中的碱性物质的反应是一个很复杂的物理化学过程。混凝土的孔隙水为氢氧化钙饱和液，其pH 值约为12~13，呈强碱性。在水泥水化过程中，由于化学收缩，自由水蒸发等诸多原因，在混凝土内部形成了许多大小各异的孔隙，大气中的二氧化碳便通过这些孔隙向混凝土内部扩散，并在水的参与下形成碳酸。碳酸与水泥水化过程中产生的可碳化物质发生反应，生成碳酸钙和其他物质。
（1）由于碳化作用，氢氧化钙变成了碳酸钙，水泥石的强碱性降低，pH 值降至8.5 左右，称这种现象为中性化。当pH=9.88，这时钢筋表面的钝化膜开始生成，或者说低于此临界值时钢筋表面不可能有钝化膜的存在，即完全处于活化状态；当pH=11.5，这时钢筋表面才能形成完整的钝化膜，或者说低于此临界值时钢筋表面的钝化膜仍是不稳定的。因此，要使混凝土中的钢筋不锈蚀，则混凝土的pH 值必须大于11.5。
（2）碳化作用能产生游离水，有助于水泥的水化作用，因此使混凝土强度提高。
3.2 影响因素及改善措施
3.2.1 影响因素
从混凝土碳化的机理可知，影响碳化的最主要因素，是混凝土的渗透性及氢氧化钙等碱性物质的含量。故影响因素包括水灰比、水泥品种与用量、掺合料、外加剂、骨料品种与级配、混凝土表面覆盖层等，它们主要通过影响混凝土的碱度和密实性来影响混凝土碳化速度。（1）水灰比的影响水灰比对混凝土碳化速度影响极大。水泥用量不变的情况下，水灰比越
大，混凝土内部的孔隙率也越大，从而促进了二氧化碳的扩散，加速了混凝土的碳化。（2）水泥品种与用量的影响水泥品种决定了单位体积混凝土中可碳化物质的含量。增加水泥用量不仅可改善混凝土和易性、提高混凝土密实性，还可增加混凝土的碱性储备。一般情况下，水泥用量越大，碳化速度越快。
（3）外加剂的影响。引气剂为混凝土引入大量的微细气泡，初期可以在一定程度上抑制混凝土的碳化，但随着碳化的延续，引气剂在混凝土内部留下的孔隙成为二氧化碳扩散的通道，因而会促进碳化的发展。
（4）骨料品种与级配的影响，粗骨料的粒径越大，在骨料底部越容易形成净浆的离析、沉淀，从而增大了混凝土的渗透性，CO2易从骨料-水泥浆胶结面扩散，使碳化过程加快。（5）混凝土表面覆盖层的影响，混凝土覆盖层的种类与厚度对混凝土的碳化有着不同程度的影响。气密性覆盖层使二氧化碳渗入混凝土的数量减少，浓度降低，可提高混凝土的抗碳化性能。
3.2.2 改善措施
为减少碳化作用对混凝土的不利影响，采取以下措施来抑制碳化作用的发生。
（1）使用减水剂，改善混凝土和易性，提高密实度。
（2）降低水灰比。
（3）在混凝土表面增加保护层，防止二氧化碳的侵入。
（4）加强施工质量，加强养护。
4 耐磨性
水泥混凝土路面承受着车辆载荷的反复作用，而出现很多磨损现象。因此，提高混凝土耐磨性对于公路交通的日益繁忙的今天十分重要。
4.1 混凝土磨损机理
当混凝土表面在车辆载荷的反复作用下，不断承受着拉应力和压应力，当这些作用力超过混凝土疲劳强度时，会使混凝土路面产生磨损。根据其受力特点，道路混凝土磨损主要有磨料磨损和疲劳磨损。当两者同时发生时，磨损过程概括为：首先混凝土表层的砂浆部分被磨损掉，粗集料裸露出来，受着车载的冲压和磨损，最终被破坏，之后下一层粗料露出来，如此反复，混凝土不断被磨损，路面留下很多凹槽。
4.1 提高混凝土耐磨性措施
提高砂浆耐磨性，增强砂浆与粗集料界面粘结力是提高混凝土耐磨性的有效措施。可以通过减低水灰比，提高混凝土强度，从而提高砂浆耐磨性。同时可以提高混凝土断裂韧性，降低脆性，降低弹性模量等措施来提高混凝土耐磨能力。
5 钢筋锈蚀
最常见的钢筋混凝土的破坏是由于钢筋锈蚀所引起。钢筋表面生锈,铁锈的体积比原来体积增加约2.5倍,造成保护层混凝土的开裂与脱落,这样就大大加速了钢筋的进一步锈蚀,不但破坏了表层混凝土结构,更重要的是由于钢筋截面减少,使钢筋混凝土结构的承载能力与设计功能不断削弱,最终可能导致建筑物的破坏。钢筋处于应力状态下,锈蚀作用更快,造成破坏的危险性更大。
5.1 钢筋锈蚀的机理
混凝土中的钢筋锈蚀一般为电化学锈蚀。当二氧化碳、氯离子等腐蚀介质侵入时,混凝土的碱性降低,或者混凝土保护层受拉开裂等都将造成全部或局部地破坏钢筋表面的钝化状态,钢筋表面的不同部位会出现较大的电位差,形成阳极和阴极,在一定的环境条件下(如氧和水的存在),钢筋就开始锈蚀.锈蚀的形式一般为斑状锈蚀,即锈蚀分布在较广的表面面积上.钢筋锈蚀破坏的特征可归纳为:
·裂缝沿主筋方向开展延伸
·钢筋与混凝土的握裹力下降与丧失
·钢筋端面损失
·钢筋应力腐蚀断裂
5.2 影响因素及防护措施
5.2.1 影响因素
在通常情况下,钢筋表面的混凝土层对钢筋有物理和机械保护作用.同时,混凝土为钢筋提供的是一个高碱度的环境(pH>12.5),能使钢筋表面形成一层致密的钝化膜,从而长期不锈蚀.当碱性降低时,钝化膜逐渐被破坏,钢筋逐渐开始锈蚀,当pH低于12时,锈蚀速度明显增大.混凝土结构中的钢筋锈蚀受许多因素影响,包括:钢筋位置,钢筋直径,水泥品种,混凝土密实度、保护层厚度及完好性,外部环境等。
5.2.2 改善措施
从大量实际研究成果来看：混凝土碳化并没有氧化物钢筋锈蚀的多，在较高的环境下氯
离子依然能够影响保护膜，让钢筋锈蚀，进而影响耐久性。针对这种情况，我们应该主动为钢筋加上喷镀、电镀等耐腐蚀的金属，或者通过涂刷涂料对其保护；通过选择恰当的骨料、减小水灰比、充分养护、添加引气剂等方式改善孔隙结构，杜绝连通孔，这也是避免外界介质渗透的有效方法。另外，在混凝土表层进行保护层涂刷，也能避免氯离子、二氧化碳侵入。
结论
总之，我们发现亚稳态中间相Li2/3[Fe2 +2/3Fe3 +1/3]PO4中的长程有序。中间体可以用作缓冲剂以缓和两个端部构件Li x=0FePO4和Li x=1FePO4之间的晶格失配，以加速相边界移动，如Orikasa等人。已经指出。此外，这种锂缺乏和混合态预期诱导比原始LiFePO4和FePO4更高的离子/电子传导性，并且可能增强反应动力学。结构分析显示，Fe位点处的电荷有序条带和锂的无序配置是由锂和Fe3+离子之间的静电挫伤引起的。局部极化子和无序Li构型表明锂是高度可移动的，与具有缓慢性质的局部极化子相反。多个实验的这些结果同意并为所提出的亚稳态超结构及其起源提供了强有力的证据。我们的模型还解释了在LiFePO4阴极反应期间在极不平衡条件下形成中间相的起源。这里获得的关于亚稳定中间体在电化学反应期间的全面理解可能对于理解其中局部极化子与更快的离子传导共存的混合导电能量存储和催化材料具有一般意义。许多功能材料也是这种类型的。
参考文献：
[1]王厂董浩. 提高混凝土耐久性的相关因素[J]. 建材发展导向.
[2]陈改新. 混凝土耐久性的研究、应用和发展趋势[J]. 中国水利水电科学研究院学报,2009,02:280-285.
[3]邓敏,唐明述. 混凝土的耐久性与建筑业的可持续发展[J]. 混凝土,1999,02:8-12+23.
[4]吴中伟. 混凝土的耐久性问题[J]. 混凝土及建筑构件,1982,02:2-10.
[5]黄士元. 混凝土的抗冻性及其试验方法[J]. 混凝土及加筋混凝土,1983,02:2-9.
[6]陈立军,王德君,张丹,孔令炜,韩莹,关国英,荣华. 混凝土抗冻性概念的细化及其测评方法[J]. 新型建筑材料,2009,09:8-10.
[7]肖佳,勾成福. 混凝土碳化研究综述[J]. 混凝土,2010,01:40-44+52.
[8]王玉琳. 混凝土碳化影响因素研究综述[J]. 连云港化工高等专科学校学报,2002,02:42-44+48.
[9]王彩辉,禹华伟,彭建,付华,孙国文. 混凝土在耐磨性方面的研究进展[J]. 混凝土,2016,07:17-23.
[10]邓初首. 提高道路混凝土耐磨性的措施[J]. 现代交通技术,2005,05:11-12+35.
[15]顾贵林. 浅[11]周维,朱惠英. 混凝土的耐久性和可持续发展问题述评[J]. 新型建筑材料,2007,09:77-81.
[12]黄智山,王大超. 混凝土的耐久性[J]. 混凝土,2004,06:25-28.
[13]熊剑平,申爱琴,宋婷,何俊辉. 道路混凝土耐磨性试验研究[J]. 混凝土,2011,02:134-138.
[14]续宗俊. 混凝土的碳化及其防治措施[J]. 轻金属,2011,S1:377-380.
析混凝土的抗冻性[J]. 房材与应用,1999,06:41-44.
[16]覃维祖. 混凝土耐久性研究的现状和发展动向[J]. 建筑技术,2001,01:12-15.
[17]李淑进,赵铁军. 混凝土的渗透性与耐久性[J]. 海岸工程,2001,02:68-72.
[18]杨静. 混凝土的碳化机理及其影响因素[J]. 混凝土,1995,06:23-28.
[19]程云虹,刘斌. 混凝土结构耐久性研究现状及趋势[J]. 东北大学学报,2003,06:600-605.
[20]金伟良,赵羽习. 混凝土结构耐久性研究的回顾与展望[J]. 浙江大学学报(工学版),2002,04:27-36+59.
[21]陈爱英,陈旭庆. 钢筋混凝土中钢筋腐蚀原理的研究[J]. 城市道桥与防洪,2005,01:90-91+1-2.
疲劳与环境作用下混凝土的耐久性研究进展 发表时间：2019-06-06T16:00:10.553Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年3期作者：周艳霞1 谢波1 [导读] 桥梁、公路、海洋平台等混凝土结构在实际服役环境中经历着荷载与环境共同作用。 中核新能核工业工程有限责任公司山西太原 030012 摘要：桥梁、公路、海洋平台等混凝土结构在实际服役环境中经历着荷载与环境共同作用。对疲劳荷载加载方式、疲劳荷载对混凝土碳化及氯离子侵蚀的影响进行了总结与分析，并指出需要进一步研究和探索的问题。 关键词：混凝土；疲劳荷载；碳化；氯离子 Review Progress on Durability of Concrete under Fatigue and Environment Zhou yanxia1，Xie bo1 （CNNC Xinneng Nuclear Engineering Co．，Ltd，Taiyuan 030012，China） Abstract：Concrete structures such as bridges，highways，and offshore platforms experience the combined effects of loads and the environment in the actual service environment.This paper summarizes and analyzes the loading methods of fatigue，the effects of fatigue load on carbonation of concrete and chloride ion erosion，and points out issues that need further research and exploration. Key words：concrete；fatigue load；carbonation；chloride ion 引言 近年来，随着我国城市化进程的不断推进及现代化不断发展，高铁、地铁、机场、道路、桥梁等工程建设迎来了高峰期。混凝土结构因其取材容易、性能稳定、耐火性能好等诸多优点而被广泛地应用上述工程。在实际服役过程中，此类混凝土结构不仅经历着环境作用（空气中CO2碳化作用、腐蚀性离子侵蚀、冻融作用等），同时还经历着循环往复的交通运输荷载（即疲劳荷载），在诸多作用下混凝土耐久性问题变得越来越突出。 在疲劳荷载作用下，混凝土内部微裂缝不断萌生、扩展、汇合，直至混凝土试件失稳破坏。混凝土碳化及氯离子侵蚀均是CO2、Cl-1通过混凝土孔隙、裂缝进入内部并发生作用。处于海洋环境、除冰盐环境中的混凝土结构，在混凝土碳化、氯离子侵蚀与疲劳荷载耦合作用下，混凝土结构的耐久性性能会加剧劣化，直接关系到混凝土结构能否满足正常使用要求、能否达到预定的服役年限，甚至影响建筑结构的安全性[1]。 鉴于公路、铁路、桥梁等混凝土结构在疲劳荷载和环境共同作用下，将导致混凝土结构耐久性退化和过早劣化，将造成严重的安全隐患和巨大的经济损失。本文将着重论述疲劳荷载与环境作用下混凝土的耐久性研究现状，并讨论需要进一步研究和探索的问题。 1.疲劳荷载的加载方式 疲劳荷载可按照不同的方式进行加载，获得不同疲劳损伤程度混凝土试件用于研究。 宋玉普[2，3]等通过自行改造的MTS疲劳试验机实现混凝土在定侧压下等幅和变幅抗压疲劳。杨健辉[4]等通过大连理工大学研制的大型三轴试验机实现混凝土试件在双向侧压作用下受拉疲劳。吕培印[5]基于室内试验，设计了在等幅和变幅疲劳荷载作用下混凝土的轴拉疲劳试验。易成[6]、石小平[7]、王晶[8]利用三分点加载的方式实现混凝土试件弯曲疲劳。 2.疲劳荷载对混凝土碳化的影响 混凝土碳化是大气环境中的CO2气体通过混凝土内部孔隙、裂缝与混凝土中水化物发生化学反应的过程。疲劳荷载作用会造成混凝土内部产生更多的裂缝，促使裂缝和孔隙贯穿连通，为环境中CO2提供更多通道向混凝土内部扩散，所以疲劳荷载大小和形式一定会影响混凝土碳化性能。到目前为止，国内外学者对疲劳荷载作用下混凝土碳化性能研究已取得不少成果。 胡刚等[9]通过对使用年限不同的实际工程结构在疲劳荷载作用下，对其耐久性性能退化问题进行了调查研究，研究了在疲劳荷载作用下混凝土碳化性能随时间变化的规律，结果表明，疲劳荷载加速了CO2在混凝土中的扩散能力，加快了混凝土碳化速率，同时也加剧了混凝土中钢筋锈蚀的程度。蒋金洋等[10]研究了疲劳荷载作用下超高程泵送钢纤维混凝土碳化性能，研究结果表明，疲劳荷载对混凝土碳化性能劣化存在临界值，一旦疲劳循环次数超过相应的临界值，SFRC试件的抗碳化性能就会随着疲劳次数的增加而降低。王晶等[8]研究了不同疲劳损伤度混凝土的耐久性性能变化规律，综合分析了疲劳损伤对相对动弹模、混凝土碳化深度、空气渗透性、裂缝等多方面的影响，研究结果表明，混凝土碳化深度随疲劳损伤度的增大而增大。 3.疲劳荷载对氯离子侵蚀的影响 在实际工程中，处于海洋环境中或除冰盐环境中的混凝土结构，研究疲劳荷载作用下混凝土氯离子侵蚀性能具有重大的实际工程意义和理论研究价值。到目前为止，国内外学者对疲劳荷载作用下混凝土氯离子侵蚀性能已开展了不少研究。 张武满等[13]研究了在抗压疲劳荷载作用下，GGBFS和SF对混凝土氯离子渗透性影响。分析表明，氯离子渗透速率随应力水平增高而增大；GGBFS掺量不大于30%、SF掺量不大于10%时，可有效抑制氯离子在混凝土中的渗透性速率。 李炜等[14]采用轴向压缩疲劳加载方式，通过控制应力水平、加载循环次数，确定不同疲劳损伤度混凝土试件，研究了疲劳荷载对混凝土中氯离子扩散系数的影响。研究表明，混凝土中氯离子扩散系数随疲劳损伤的增加而增大，该规律在高应力水平下更为明显，但未给出定量表达式。 孙培华[15]通过轴向压缩进行疲劳加载，对不同疲劳损伤程度混凝土进行了氯离子侵蚀试验。结果表明，在疲劳荷载下，氯离子的侵蚀速率和侵蚀深度明显提高，特别当疲劳荷载水平超过0.6fu时，氯离子的侵蚀速率和侵蚀深度显著提高。不足的是该研究未建立考虑疲劳荷载影响的氯离子扩散模型。 Saito等[16]研究了循环压缩荷载对混凝土氯离子侵蚀性能影响。分析得出，当循环压缩荷载水平大于60%时，混凝土中氯离子侵蚀速度显著增大；氯离子侵蚀速率随混凝土残余应变的增大而增大；但未提出定量公式。Xi等[17]利用微观监测方法，研究了轴心抗压疲劳与氯离子扩散交互作用下混凝土的氯离子传输性能，也得出了与Saito等[16]一致的结论。 Xiang等[18]利用数值模拟和可靠性分析方法，研究了不同疲劳损伤度混凝土氯离子扩散速率随时间变化规律，得出了以疲劳损伤度为
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
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 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
混凝土结构耐久性探析 摘要：混凝土耐久性是指混凝土在使用条件下，抵抗周围环境中各种因素长期作用而不破坏的能力。本文分析了混凝土结构耐久性影响因素，探讨了提高混凝土结构耐久性的措施。 关键词：混凝土；结构；耐久性 abstract: the durability of concrete is refers to the concrete in the use of conditions, the resistance of various factors in the surrounding environment without destroying long-term effects of ability. this paper analyzes the factors affecting the durability of concrete structure, and probes into the measures to improve the durability of concrete construction. keywords: concrete; structure; durability 中图分类号：tv331文献标识码：a 文章编号： 混凝土耐久性是指混凝土在使用条件下，抵抗周围环境中各种因素长期作用而不破坏的能力。环境对混凝土结构的物理化学作用以及混凝土结构抵御环境作用的能力，是影响混凝土结构耐久性的因素，对现有混凝土结构进行的耐久性检测与评估十分重要。 曾有调查表明 ,国内大多数工业建筑在使用25一30年后即需大修 ,处于严酷环境下的建筑物的使用寿命仅15 一20年 ,桥梁、港口等基础设施工程尤其严重。许多工程建成后几年就出现钢
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
土木工程材料结课论文题目：混凝土耐久性与寿命预测
摘要 摘要：实现混凝土工程的高耐久和长寿命是效益巨大的节能减排和可持续发展之举措, 混凝土的耐久性成为影响混凝土技术未来发展的关键技术已成为共识。混凝土结构的耐久性问题是一个十分复杂的工程问题，不仅影响到结构的使用寿命，更加影响到整个社会的经济效益。本文介绍了混凝土结构耐久性的研究现状，详细阐述了混凝土结构耐久性的影响因素、研究方法以及耐久寿命的定义，重点介绍了混凝土结构材料耐久寿命预测的研究方法，最后提出了混凝土结构耐久性需进一步研究的问题。 关键词：混凝土；耐久性；研究现状；寿命预测 水泥混凝土以其原材料易得、易浇注成型、适应性强、性价比高、综合能耗低等优点而成为当今世界上应用最广泛、用量最大的建筑材料。尽管现代材料科学发展日新月异, 但仍然没有科学家能预言可替代水泥混凝土的建筑材料新品种。从20 世纪30 —40 年代开始,西方国家出于战后重建、工业化、城市化以及能源开发的需要, 用混凝土修建了大量的基础设施, 混凝土用量持续增长。之后, 发展中国家经济的强劲增长进一步助推了混凝土用量的迅猛增长。1987 年, 美国国家材料顾问委员会提交的调查研究报告使混凝土结构的耐久性在美国
乃至世界范围内引起轰动。该报告指出, 大约25.3 万座混凝土桥梁的桥面板, 其中部分仅使用不到20 年就已经发生不同程度地损坏, 使用年限远低于40 ～50 年的设计寿命。大量混凝土结构过早出现严重劣化引起了世界范围内对混凝土耐久性的高度关注, 不仅是因为需要花费巨资修补加固甚至重建, 还在于当今世界人口膨胀、能源供应紧张、环境污染、温室效应导致的气候变暖和生态恶化对可持续发展的迫切需要。混凝土耐久性成为关注焦点促进了世界范围内混凝土理论和技术的快速发展和进步, “混凝土耐久性的整体论模型”、“混凝土结构的寿命预测”、“混凝土结构寿命周期评价(影响评价、成本分析)”等新认识、新方法的出现, 将会为克服混凝土结构在服役过程中的过早劣化问题、实现混凝土技术的可持续发展提供强有力支撑。 混凝土结构的耐久性是一个十分复杂的工程问题。目前的研究主要集中在混凝土腐蚀机理研究、在役结构的健康状况评价和剩余寿命预测、结构性能的防护措施研究等方面，对在役建筑物如何评估其耐久性和剩余使用寿命，也尚无统一方法。事实表明，混凝土结构耐久性的研究滞后于工程实践的需要，因此，积极开展混凝土结构耐久性研究对国民经济建设具有重要意义。本文介绍了工程混凝土结构耐久性的研究现状、影响因素和研究方法，并对混凝土结构材料的寿命预测方法进行了总结和详述。 1 混凝土结构耐久性研究现状 混凝土结构的耐久性，是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。混凝土结构的耐久性研究应考虑环
摘要 从上个世纪中期，混凝土结构因耐久性不良造成过早失效及崩塌破坏的事故在国内外都屡见不鲜，世界各国为此付出的代价十分沉重。由于工程安全因素更由于耗费巨资的经济因素，混凝土结构日益突出的耐久性问题，越来越受到世界各国学术界和工程界的广泛重视。提高混凝土的耐久性，对节约资源、能源及资金均有重大的意义。 通过阅读大量关于混凝土耐久性方面的文献资料，总结了国内外混凝土结构的耐久性状况和研究动态，明确了混凝土结构耐久性的意义和重要性。 本论文探讨了混凝土的腐蚀类型和腐蚀机理，包括了混凝土基材水泥的腐蚀类型和机理，钢筋的锈蚀机理和混凝土结构的腐蚀机理，总结了混凝土耐腐蚀性能的主要影响因素以及它与抗渗性能和抗冻性能之间的关系；讨论了原材料的选择，包括水泥品种、集料性质、拌合及养护用水的水质情况、外加剂的种类和掺合料对混凝土耐腐蚀性能的影响。 关键词：混凝土；耐久性；耐腐蚀性
目录 一、绪论 (2) （一）混凝土耐久性的含义 (2) （二）国内外混凝土耐久性研究动态 (2) 二、混凝土的腐蚀类型和腐蚀机理 (3) （一）腐蚀 (3) （二）水泥类材料的腐蚀机理 (3) （三）混凝土的耐腐蚀性与抗渗性和抗冻性之间的关系 (5) 三、原材料对混凝土耐腐蚀性能的影响 (5) （一）水泥 (5) （二）集料 (6) 四、普通混凝土高性能化 (6) （一）提高性能的技术途径 (6) （二）提高混凝土耐久性 (7) 五、结论与展望 (8) （一）结论 (8) （二）展望 (8)
普通混凝土耐久性研究 一、绪论 从19世纪20年代波特兰水泥价而成为土建工程中不可缺少的材料，广泛用于桥梁、大坝、高速公路、工业与民用建筑等结构中。据不完全统计，当今世界每年消耗的混凝土量不少于45亿立方米，并且随着逐步增长的城市化建设，年消耗量在不断增长。 混凝土材料经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，似乎人们总是乐于追求强度的不断提高。但是近四五十年来，混凝土结构因材质劣化造成过早失效以及崩塌破坏的事故在国内外都屡见不鲜，并有愈演愈烈之势。这些混凝土工程的过早破坏，其原因不是强度不够，而是由于混凝土耐久性不良所造成。 （一）混凝土耐久性的含义 所谓的混凝土耐久性，是指其抵抗环境介质的作用，并长期保持良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全和正常使用的能力。 影响混凝土结构耐久性的因素很多，可分为内在因素和外在因素两大类。内在因素是指混凝土结构抵御环境的能力，由结构的设计形状和构造形式、选用的水泥和骨料的种类、外加剂的品种，钢筋保护层的厚度和直径的大小、混凝土的水灰比、浇注和养护的施工工艺等多种因素所决定。外在因素是环境对混凝土结构的物理和化学作用，包括干湿和冻融循环、碳化、化学介质侵蚀、磨损破坏等诸多方面，不同环境对混凝土结构耐久性的影响程度不尽相同，外在因素是通过内在因素而起作用的混凝土耐久性具体包括抗渗、抗冻、耐腐蚀、碳化、碱骨料反应及混凝土中的钢筋锈蚀等性能。虽然混凝土在遭受压力水、冰冻或侵蚀作用时的破坏过程各不相同，但影响因素却有许多相同之处。混凝土的密实度是最为关键的因素，其次是材料的性质、施工质量等。 （二）国内外混凝土耐久性研究动态 混凝土结构耐久性问题的日益突出，引起了世界各国学术机构、学者和工程技术人员对加强钢筋混凝土结构耐久性研究的重视，表现在各种结构耐久性学术
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
沿海混凝土耐久性研究综述 四川建筑科学研究 SichuanBuildingScience 第33卷第1期 2007年2月 沿海混凝土耐久性研究综述 钟亚伟,李固华 (1.西南交通大学土木工程学院,四川成都610031: 2.铁道第二勘察设计院,四川成都610081) 摘要:处于海洋环境中的混凝士结构普遍存在腐蚀问题.氯盐的侵蚀引起钢筋锈蚀是导致沿海工程混凝士结构破坏的主 要原因.本文作者概述了氯离子侵蚀的破坏机理,混凝士耐久性测试与评定方法以及寿命评估,并提出有关防腐措施.对设 计,施工及维护方面具有较好的参考意义. 关键词:沿海混凝土;氯离子;耐久性 中图分类号,TU528.33文献标识码:A文章编号:1008—1933(2007)O1.0090—06 Reviewofresearchonconcreteformarineworksdurability ZH0NGYawei.LIGuhua' (1.SchoolofCivilEngineeringSouthwestJiaotongUniversity,ChengdOU610031,China; 2.TheSeeendRailwaysSurveyandDesigninstitute,Chengdu610081.China) Abstract:Concretestructuresunderoceanenvironmentsgenerallyfacethecorrosionproble ms.Corrosionofsteelreinforcementby chlorineionisthemostsignificantcause$ofdeteriorationofreinforceconcretestructuresinm arineenvironment.Thedestructive mechanismofcorrosionunderchlorineenvironment,thedurabilitytestandassessmentmeth odsofconcreteformarineworkswere
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.doczj.com/doc/1f10232123.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
混凝土耐久性技术的研究 建筑学C081 吕譞 088586
目录： 一、概述 二、外加剂改善耐久性技术研究动态 2.1引气剂 2.2减水剂 三、活性的矿物掺合料改善混凝土耐久性技术研究 3.1硅粉的掺入 3.2矿渣的掺入 3.3粉煤灰的掺入 四、高强混凝土抗技术现状 五、如何提高混凝土耐久性 5.1预防钢筋的锈蚀。 5.2避免或减轻碱集料反应。 5.3加强施工管理。 5.4防止混凝土的冻融破坏。 5.5拌合及养护用水。 5.6针对不同的腐蚀环境应设计不同的保护层厚度。
一、概述 混凝土的耐久性是混凝土抵抗气候变化、化学侵蚀、磨损或任何其它破坏过程的能力，当在暴露的环境中，能耐久的混凝土应保持其形态、质量和使用功能。混凝土的耐久性研究内容包括:钢筋锈蚀、化学腐蚀、冻融破坏、碱集料破坏。混凝土的抗冻性作为混凝土耐久性的一个重要内容，在北方寒冷地区工程中是急待解决的重要问题之一。 二、外加剂改善抗冻耐久性技术研究动态 2.1 引气剂 长期的试验实践研究表明：提高混凝土抗冻耐久性的一个十分重要而有效的措施是在混凝土拌合物中掺入一定量的引气剂。引气剂是具有增水作用的表面活性物质，它可以明显的降低混凝土拌合水的表面张力和表面能，使混凝土内部产生大量的微小稳定的封闭气泡。这些气泡切断了部分毛细管通路能使混凝土结冰时产生的膨胀压力得到缓解，不使混凝土遭到破坏，起到缓冲减压的作用。这些气泡可以阻断混凝土内部毛细管与外界的通路，使外界水份不易浸入，减少了混凝土的渗透性。同时大量的气泡还能起到润滑作用，改善混凝土和易性。因此，掺用引气剂，使混凝土内部具有足够的含气量，改善了混凝土内部的孔结构，大大提高混凝土的抗冻耐久性。 大量试验实践均表明引气后混凝土的抗冻性可成倍提高，使混凝土达到足够的含气量要求，可改善混凝土的孔结构性质，并明显改善混凝土的抗冻耐久
·综述· 混凝土耐久性研究现状和研究方向 卢 木 (清华大学土木工程系 100084) 摘 要: 阐述了混凝土耐久性研究的背景、意义和动态,从材料、构件和结构三个层次总结归纳了国内外混凝土耐久性研究的成果,并提出了今后的研究方向。 关键词: 混凝土耐久性 碳化 钢筋锈蚀 冻融 寿命预测 RECEN T STUDY AND RESEARC H DIRECTION S OF CONCRETE DURABILITY Lu M u (Dept.of Civil Eng rg.,Tsingh ua Univ. 100084) Abstract: Presented in this paper is a discription of th e background,significance and present dev elopm ent of concrete du rability s tudies.Recent accomplis hments are summ arized on th ree levels-material,component and structure.Directions of fu tu re res earch are also proposed. Keywords: concrete durability carbonation reinforcing s teel corrosion freeze-thaw s ervicelife p rediction 1 引 言 随着我国现代化进程的加快,各类社会基础设施的建设方兴未艾。这些构筑物大都为钢筋混凝土结构,其设计方法除了传统的强度、刚度等力学性能指标设计,还要考虑耐久性、经济性进行寿命设计。跨世纪的建筑不仅要求具有安全性、功能性,而且要求具有足够的耐久性[1]。 到本世纪末,我国现有房屋将有50%进入老化阶段,也就是说将有23.4亿m2的建筑面临耐久性问题[2]。如何对这些建筑进行科学的耐久性、经济性评定以及剩余寿命的预测,是当今土木工程领域的研究热点。 如何找到一种简便易行的钢筋混凝土结构剩余寿命的预测方法,该方法综合地考虑了结构的耐久性、安全性和经济性,并将其有机地结合起来,从而为在役结构的维修决策和新建结构的寿命设计提供依据,已成为当今混凝土研究的迫切任务。 2 混凝土耐久性研究的背景 所谓混凝土的耐久性,是指在使用过程中,在内部的或外部的,人为的或自然的因素作用下,混凝土保持自身工作能力的一种性 收稿日期: 1996-11-25
清水混凝土耐久性研究的现状及展望摘要：分析了国内学者对清水混凝土耐久性的研究进展，从影响耐久性的各个因素着手分别介绍了抗渗透性、抗腐蚀性、抗碳化性、抗冻融性能和抗风化抗污染性能的作用机理，从工程角度上提出了一些改善清水混凝土耐久性的措施。针对当前研究的不足之处，展望了其广阔的应用前景和发展优势，指出了其进一步研究发展的方向。 关键词：清水混凝土耐久性研究现状作用机理工程措施发展方向 [abstract]:the study on durability of as-cast finish concrete has some preliminary results. analyzed the influencing factor of the durability and taken some engineering measures to improve the durability of as-cast finish concrete, including permeability assistance, carbonization assistance, corrosivity assistance, freezing-thawing resisting performance, weather resistance and so on. at last, thinking about the current shortage on the study, previewed application prospect and pointed out the further development direction. [key words]:as-cast finish concrete/bare concrete; durability 中图分类号：tu528.38 文献标识码：a 文章编号：
网络高等教育 本科生毕业论文（设计） 题目：混凝土桥梁耐久性研究 学习中心： 层次：专科起点本科 专业： 年级：年秋季 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：年月日
内容摘要 结合现代环境中的混凝土桥梁的耐久性研究的最新发展，首先介绍了混凝土结构破坏机理，其次结合工程实际讨论了耐久性设计中的关键问题，包括耐久性区段划分、保护层厚度、高性能混凝土、施工质量控制、耐久性措施、健康监测等。 关键词：混凝土桥梁；耐久性设计；高性能混凝土
目录 内容摘要 (1) 引言 (4) 1 绪论 (5) 1.1 混凝土耐久性的概念 (5) 1.2 混凝土耐久性对桥梁结构的重要性 (5) 1.3 本文主要研究内容及意义 (5) 2.1混凝土冻融循环 (7) 2.2.1影响因素 (7) 2.1.2 破坏机理 (7) 2.2 混凝土碳化 (8) 2.2.1 影响因素 (8) 2.2.2 破坏机理 (8) 2.3 混凝土渗透破坏 (10) 2.3.1 影响因素 (10) 2.3.2 破坏机理 (10) 2.4 碱骨料反应 (10) 2.4.1 影响因素 (10) 2.4.2 破坏机理 (11) 2.5 钢筋锈蚀 (11) 2.5.1 影响因素 (11) 2.5.2 破坏机理 (12) 2.6 化学侵蚀 (12) 2.6.1 影响因素 (12) 2.6.1 破坏机理 (12) 3 混凝土桥梁耐久性改善措施 (14) 3.1 选材方面 (14) 3.2 结构设计方面 (14) 3.3 施工方面 (15)
4 案例分析 (16) 4.1 工程概况 (16) 4.2 存在问题 (16) 4.3 改善措施 (17) 4 结论与建议 (18) 参考文献 (19)