当前位置:文档之家› 海洋条件下混凝土耐久性的研究

海洋条件下混凝土耐久性的研究

海洋条件下混凝土耐久性的研究
海洋条件下混凝土耐久性的研究

海洋条件下混凝土耐久性的研究

1.摘要:

混凝土结构在海洋环境条件下,易产生腐蚀现象,海洋环境通常可按其对结构的作用区域不同划分为大气区、浪溅区、潮汐区和水下区,这些区域的腐蚀条件、腐蚀特征和腐蚀速率各不相同。其中,浪溅区和潮汐区构筑物腐蚀最为严重,是控制跨海大桥服役寿命的关键区域,本文通过海洋环境下浪溅区和潮汐区混凝土的耐久性研究,对不同配合比混凝土进行冻融循环、毛细吸水和氯离子渗透的实验,分析水胶比、硅灰和纤维对混凝土耐久性的影响以及混凝土表面涂层对抗冻性的影响,为改善海洋混凝土构筑物的耐久性提供参考依据。

2. 关键词:

海洋环境;高性能混凝土;冻融循环;涂层;氯离子渗透

3. 海洋中对混凝土结构耐久性破坏的因素:

海水的成分十分复杂多变,世界各大海洋由于其地理地质条件不同,海水的化学成分也有很大不同,即便是在海洋的不同区域,其化学成分也是很不相同的。

通常来说,海水中大约含有3.5%左右的可溶性盐类,其中Nacl的含量最高,占77%~79%,氯化物的总量比较稳定大概占88%~89%,而硫酸盐约为10%左右。氯盐在海水中占有最大比重,它是混凝土结构腐蚀和钢筋腐蚀的最主要因素。

P.K.Mehta将混凝土构筑物的破会原因按主要性依次降低的顺序列为钢筋锈蚀、混凝土冻害、侵蚀环境对混凝土的物理化学作用。而大多数情况下,复杂的海洋环境同时包括以上三种破坏作用,因此,海洋环境对于钢筋混凝土构筑物来说是十分恶劣的。我国交通部编制的《海港工程混凝土结构防腐技术规范》(JTJ275-2000)将构筑物按其在海洋环境中的暴露部位划分为4个区域,即大气区、浪溅区、潮汐区(水位变动区)和水下区。其中浪溅区混凝土经常处于干、湿交替的状态,易受冻融循环和盐结晶压力的破坏;此外,海浪的冲击磨蚀、流沙、浮冰及船舶的偶然撞击作用加速了该区域的混凝土构筑物的破坏。而由于混凝土破坏产生的宏观、微观裂缝使得由海浪冲刷带来的大量氯离子更容易向内部渗入扩散,加上此处氧气供应充分,导致钢筋最易被腐蚀,钢筋腐蚀膨胀导致混凝土保护层进一步开裂。因此,浪溅区和潮汐区是海洋环境钢筋混凝土构筑物受腐蚀破坏最严重的区域,往往最先破坏,是危害整个构筑物的薄弱环节,是控制海洋环境构筑物服役寿命的关键区域。

3—1 对抗侵蚀性破坏

3—1.1 无机离子(化学侵蚀)

无机离子对混凝土的腐蚀主要有以下两个方面:一是硫酸盐和水泥的化学反应,二是Cl离子和水泥胶凝材料的化学结合。硫酸盐与混凝土接触时,产生钙矾石,造成混凝土膨胀,使它的表层开裂或软化。而裂缝又助长了硫酸盐和其它离子的侵蚀渗透,进一步加速了混凝土的破坏。氯化物则是与水泥中的C3 A发生反应,生成高膨胀性的氯铝酸盐。同时,氯离子渗入钢筋表面,钢筋锈蚀亦引起体膨胀,使混凝土保护层胀裂,反过来又加速了钢筋的腐蚀,从而影响承载力,

直至结构被破坏。

处于海洋大气中的钢筋混凝土结构,特别是位于浪溅区部分的混凝土,它的表面不断处于干湿循环中,混凝土表面孔隙内盐分浓度在干湿循环中逐渐增加。

在浓差作用下,盐分进一步向混凝土的内表渗入,直至钢筋表面,造成腐蚀。而

当混凝土表面存在缺陷时,则会促使钢筋混凝土的腐蚀。

3—1.2 体积不稳定性破坏

混凝土凝结硬化过程中,由于化学收缩、温度应力、干燥收缩等原因产生的收缩变形,使混凝土出现初始裂缝,影响混凝土体积稳定性。而海洋工程混凝土

严酷的使用环境,使任何微小的初始裂缝都可能加速混凝土的劣化。

3—1.3 物理破坏

水结冰时体积增大,混凝土内部产生压力,导致混凝土膨胀开裂破坏;潮起潮落于湿交替作用,使海水中盐类在混凝土内析晶,产生盐类结晶压力导致混凝

土破坏;海风挟带砂、冰凌的冲击磨耗使混凝土表面粗糙,促进水化产物的溶出

性侵蚀,加速混凝土保护层破坏。

3—2 对抗冻性的破坏

处于寒冷地区的混凝土结构物在水位变动区,由于冻融循环作用和冰凌撞击作用,更容易使混凝土遭受严重破坏。因此,位于寒冷地区的海洋混凝土,其抗

冻融性能的好坏,更是直接影响结构物使用寿命的重要因素。海洋混凝土工程因

冻融作用而引起破坏的实例屡见不鲜,我国北方的每一个海港中几乎都发生混凝

土冻害现象。

混凝土的冻融破坏,是指混凝土中的水分受到冻融循环后,产生微细裂缝,致使表面混凝土剥落,从接近表层的部分开始发生破坏,从而逐渐发展到混凝土

内部损坏的现象。混凝土内部存在着连通与不连通的孔隙,这些孔隙是渗水的途

径。当混凝土处于饱水状态并遇到负温时,内部水分冻结,体积膨胀。导致孔隙

的周壁上产生相当大的内部压力,当遇到正温时,虽融化,但孔壁已产生塑性变

形。难于恢复到原来大小,如此反复冻融,孔隙逐次加大,冻结逐次加深,当作

用在孔隙的拉应力超过混凝土强度时就开始出现微细裂缝。随着冻融循环次数增

多,裂缝逐渐扩展并连接起来,致使混凝土开裂或破坏。

3—3 对抗碳化性的破坏

混凝土中的Ca(OH)2受海洋大气中得CO2作用,生成CaCO3,逐渐失去其碱性,pH值降到8.5~10。当混凝土pH值低于10时,钢筋不再处于钝化状态,发

生锈蚀。铁锈要比铁的体积膨胀2.5倍,由此,混凝土发生裂缝,使得二氧化碳、氯离子、盐分等更易进入,钢筋的粘结力降低,保护层剥落。即混凝土被碳化。

4. 提高海洋混凝土耐久性措施

混凝土是由多种材料组成的复合材料,它的内部含有很多孔隙,当受到海水的侵入,将降低它的耐久性。从近十年来的研究成果来看,影响混凝土的耐久性的主

要因素是:透水性、透气性和裂缝的产生,所以,必须对海洋条件下的混凝土结构

进行防护,以提高它的耐久性,即使混凝土在具有高强度的同时,具有很低的透水

性、透气性,尽可能地使混凝土在初龄期阶段避免受到恶劣环境的影响。同时影响

混凝土耐久性的原因是多种因素共同作用的结构,为了控制这种恶劣影响,应对混

凝土进行必要的保护。

4—1 改善混凝土自身结构

选用耐硫酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,使用高性能混凝土;增加混凝土中水泥

的用量;降低水灰比;掺入粉煤灰和矿渣等外加剂,可显著改变混凝土的抗渗性和耐久性,在施工时,要就行合理的搅拌、振捣和充分的湿养护。

4—2 对混凝土表面进行涂覆

在混凝土表面涂覆一层耐腐、抗渗、无毒、持久的涂料,是一种成本低廉、简单易行的方法,是海洋环境下提高混凝土耐久性的主要手段。所采用的涂覆材料,应当具有以下几种功能:a.化学抵抗性;b.抵抗扩散性;c.湿度适宜性;d.抗膨胀型;并具有以下几种力学功能:a.适当的弹性;b.抗疲劳性;c.一定的伸缩性;d.一定的粘着力;

e.湿度稳定性等。在海洋环境中,常用的涂覆材料为鳞片涂料,是由玻璃鳞片和耐腐

蚀热固树脂构成,具有优越的防腐蚀性和抗渗透性。目前,国内这方面的研究开发成果也有很多,如北京某研究院的系列防腐蚀涂料,已能保证混凝土涂层在20年内不起皮、不返皱、不脱落、不锈蚀。

此外,对于已经遭受腐蚀的构筑物,可根据腐蚀情况,采取去掉表面腐蚀层,重新进行涂覆、或进行裂缝灌浆等办法,恢复钢筋钝化状态,保证结构正常使用。但这种办法只能起到延缓作用,切因腐蚀的缓慢性,在实际使用中不能看出明显的效果。

结论

混凝土及钢筋混凝土作为当今建筑工程的主要代表材料,因其价格低廉、资源丰富、坚固耐久、适用性强,已成为现代社会不可缺少的建筑材料。但因其腐蚀、老化问题已越来越严重,成为世界性的严重问题。随着社会和科学技术的发展,海洋和海岸构筑物的数量越来越多,在海洋环境下混凝土的耐久性问题已愈来愈受到人们的重视。我国在耐久性设计方面,已反映在近年我国水工、港工、海工设计规范及工业建筑防腐设计规范。在防止碱骨料反应方面,我国砂、石料的质量标准,特别是1993年混凝土碱含量限值标准(CECS53:93)颁布,对于防止因碱骨料反应而引起的开裂有重大意义。预期近年内,关于海洋环境下混凝土结构耐久性的研究将有重大进展。

参考文献

【1】周履,20世纪后期海洋混凝土结构抗腐蚀性能的发展,中铁大桥局集团武汉桥科院有限公司,湖北武汉43003;

【2】黄晋昌,混凝土及钢筋混凝土的腐蚀与防护,铁道工程学报,2000,9

【3】覃丽坤宋玉普赵东拂,处于海洋环境的钢筋混凝土耐久性研究,大连理工海岸与近海大学工程国家重点实验室,2002,12

【3】张平均张莉马保国,海洋高性能混凝土耐久性设计,武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室(430070);

【4】蔡铸杰,海洋环境下桥梁混凝土结构的耐久性设计,莆田市城乡规划设计研院351100;

【5】石宝立,海洋混凝土的冻害病因与防治措施,中铁二十三局集团第六工程有限公司,重庆400010。

【6】王甲春阎培渝,海洋混凝土污损生物腐蚀机理的研究进展;

关于提高海洋工程混凝土结构耐久性的思考

关于提高海洋工程混凝土结构耐久性的思考 一、前言 中国目前处于基础设施全面建设时期,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。根据参考资料显示,临海城市深水港的建设已为世人瞩目,对沿海城市经济持续高速发展将起到十分重要的拉动作用。作为深水港重要组成之一的跨海大桥,无论是从跨度、连接功能,还是交通纽带而言,建设环境(海洋环境)是建筑物新的挑战。 由于跨海大桥是连接港区和大陆的集装箱物流输送动脉,对沿海城市深水港的正常运转起到不可或缺的支撑保障作用,为保证跨海大桥混凝土结构的耐久性,在国内有些超大型工程甚至采用了100年设计基准期,工程采取以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性技术方案。然而我国目前大型海洋工程超长寿命服役的相关技术规范,高性能混凝土的设计、生产、施工技术在工程中的应用方面尚为空白,因此结合工程的具体需要,研究跨海大桥混凝土结构耐久性策略和高性能混凝土的应用技术极为迫切和重要。 二、国外情况、国内情况 国外情况 20世纪30年代建造的美国俄勒冈州Alsea海湾上的多拱大桥,施工质量很好,但因混凝土的水灰比太大,较短时间内大量氯离子侵入混凝土,导致钢筋严重锈蚀,引起结构损坏。用传统的方法局部修补破坏处,不久就发现修补处的附近钢筋又加剧腐蚀,不得不拆除、更换。 1962~1964年,Gjorv对挪威大约700座混凝土结构作了耐久性调查,当时已使用20~50年的钻2/3,在浪溅区,混凝土立柱显示破损的断面损失率大于30%的占14%,断面损失率为10%~30%的占24%,板和梁钢筋腐蚀引起严重破损的占20%。 在阿拉伯海湾和红海上建造的大量海工混凝土结构,由于气温高,在含盐、干热、多风的白昼,混凝土表面温度高达50℃,而晚上凉得结露,昼夜温差很大,构成了特别严重侵蚀环境,加上混凝土等级和混凝土保护层厚度不够,施工质量差等原因,往往在使用的第一年后钢筋就遭到严重腐蚀。 澳大利亚的Sharp对62座海岸混凝土结构进行调查,发现海岩混凝土结构的耐久性问题都是与浪溅区的钢筋异常严重的腐蚀有关。 印度某河上的第一座桥是后张预应力混凝土桥,上于预应力筋过早地发生严重腐蚀,不得不重修第二座桥。第二座桥预应力筋在安装前就为大气中的盐分所污染,灌注的水泥浆又用了咸水,因而不到10年所有的钢筋、预应力筋及其套管都遭到了严重腐蚀破坏。 国内情况 根据相关调查,处于浪溅区的海港码头,钢筋腐蚀引起的混凝土结构破坏是相当普遍和严重的。1986年以前我国已建港口混凝土结构因氯离子渗入混凝土内引发钢筋锈蚀,致使混凝土构件开裂破坏情况十分严重。其原因除了施工质量存在一定问题外,另一主要因素是当时对氯离子侵入引发钢筋锈蚀的严重性认识不足。当时执行的港口工程技术规范JTJ200 82和JTJ221 82,没有针对防止氯离子渗入引发的钢筋锈蚀制定有效的防护措施,关键技术指标如保护层厚度偏小,混凝土水灰比最大允许值严重偏大等。 三、海洋环境 海洋是氯离子的主要来源,海水中通常含有3%的盐,其中主要是氯离子。以Cl_计,海水中的含量约为19000mg/L。海风、海雾中也含有氯离子,海砂中更含有不等量的氯离子。我国的海岸线很长,大规模的基本建设多集中在沿海地区,尤其是海洋工程如码头、护坡和防护堤等由于氯离子引起的钢筋锈蚀破坏是十分突出的。同时,沿海地区已经出现河砂匮乏的情况,不经技术处理就使用海砂的现象亦日趋严重,这也为氯离子引起钢筋锈蚀破坏创造

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

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

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

混凝土结构耐久性论文

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

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

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

混凝土耐久性与寿命预测

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

普通混凝土耐久性研究

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

沿海混凝土耐久性研究综述

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

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

海洋工程混凝土结构耐久性

海洋工程混凝土结构耐久性 我国海域辽阔,海岸线很长,大规模的基本建设集中于沿海地区,而海边的混凝土工程由于长期受氯离子侵蚀,混凝土中的钢筋锈蚀现象非常严重,已建的海港码头等工程多数都达不到设计寿命的要求。“当今世界混凝土破坏原因,按重要性递减顺序排列是:钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用。”而来自海洋环境和使用防冰盐中的氯离子,又是造成钢筋锈蚀的主要原因。我国大型海洋工程的耐久性逐渐成为迫在眉睫的问题。 国外情况 20世纪30年代建造的美国俄勒冈州Alsea海湾上的多拱大桥,施工质量很好,但因混凝土的水灰比太大,较短时间内大量氯离子侵入混凝土,导致钢筋严重锈蚀,引起结构损坏。用传统的方法局部修补破坏处,不久就发现修补处的附近钢筋又加剧腐蚀,不得不拆除、更换。1962~1964年,Gjorv对挪威大约700座混凝土结构作了耐久性调查,当时已使用20~50年的钻2/3,在浪溅区,混凝土立柱显示破损的断面损失率大于30%的占14%,断面损失率为10%~30%的占24%,板和梁钢筋腐蚀引起严重破损的占20%。澳大利亚的Sharp对62座海岸混凝土结构进行调查,发现海岩混凝土结构的耐久性问题都是与浪溅区的钢筋异常严重的腐蚀有关。印度孟买某河上的第一座桥是后张预应力混凝土桥,上于预应力筋过早地发生严重腐蚀,不得不重修第二座桥。第二座桥预应力筋在安装前就为大气中的盐分所污染,灌注的水泥浆又用了咸水,因而不到10年所有的钢筋、预应力筋及其套管都遭到了严重腐蚀破坏。 国内情况 根据相关调查,处于浪溅区的海港码头,钢筋腐蚀引起的混凝土结构破坏是相当普遍和严重的。1986年以前我国已建港口混凝土结构因氯离子渗入混凝土内引发钢筋锈蚀,致使混凝土构件开裂破坏情况十分严重。其原因除了施工质量存在一定问题外,另一主要因素是当时对氯离子侵入引发钢筋锈蚀的严重性认识不足。当时执行的港口工程技术规范JTJ200-82和JTJ221-82,没有针对防止氯离子渗入引发的钢筋锈蚀制定有效的防护措施,关键技术指标如保护层厚度偏小,混凝土水灰比最大允许值严重偏大等。 三、海洋环境 海洋是氯离子的主要来源,海水中通常含有3%的盐,其中主要是氯离子。以Cl计,海水中的含量约为19000mg/L。海风、海雾中也含有氯离子,海砂中更含有不等量的氯离子。我国的海岸线很长,大规模的基本建设多集中在沿海地区,尤其是海洋工程如码头、护坡和防护堤等由于氯离子引起的钢筋锈蚀破坏是十分突出的。同时,沿海地区已经出现河砂匮乏的情况,不经技术处理就使用海砂的现象亦日趋严重,这也为氯离子引起钢筋锈蚀破坏创造了条件。国外的工程经验教训表明,海水、海风和海雾中的氯离子和不合理的使用海砂,是影响混凝土结构耐久性的主要原因之一。混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发,一是海水中Cl-侵蚀,二是大气中的CO2使混凝土中性化。国内外大量工程调查和科学研究结果表明,海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的主要因素是Cl-进入混凝土中,并在钢筋表面集聚,促使钢筋产生电化学腐蚀。在跨海大桥周边沿海码头调查中亦证实,海洋环境中混凝土的碳化速度远远低于Cl-渗透速度,中等质量的混凝土自然碳化速度平均为3mm/10年。因此,影响跨海大桥结构混凝土耐久性的首要因素是混凝土的Cl-渗透速度。 1、大桥混凝土结构布置 跨海大桥跨海段通航孔部分预应力连续梁、桥塔、墩柱和承台均采用现浇混凝土;非通航孔部分以预制混凝土构件为主,其中50~70m的预应力混凝土箱梁是重量超过1000吨的巨型构件;陆上段梁、柱和承台亦采用现浇混凝土。混凝土的设计强度根据不同部位在C30~C60之间。 2、跨海大桥附近海域气象环境 我国跨海大桥多地处北亚热带南缘、东北季风盛行区,受季风影响冬冷夏热,四季分明,降水充沛,气候变化复杂,多年平均气温为偏低,海区全年盐度一般在10.00~32.00‰之间变化,属强混合型海区,海洋环境特征明显。 3、跨海大桥面临的耐久性问题 在海洋环境下结构混凝土的腐蚀荷载主要由气候和环境介质侵蚀引起。主要表现形式有钢筋锈蚀、冻融循环、盐类侵蚀、溶蚀、碱-集料反应和冲击磨损等。 我国跨海大桥多位于典型的亚热带地区,严重的冻融破环和浮冰的冲击磨损可不予考虑;镁盐、硫酸盐等盐类侵蚀和碱骨料反应破坏则可以通过控制混凝土组分来避免;这样钢筋锈蚀破环就成为最主要的腐蚀荷载。 氯离子对钢筋的锈蚀

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

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。

混凝土耐久性论文

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

相关主题
相关文档 最新文档