·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
DOI:10.13204/j.gyj z1997.05.001
能[3]。或者说结构在设计使用年限内抵抗外界环境或内部本身所产生的侵蚀破坏作用的能力[4]。
由于钢筋混凝土结构耐久性不足造成的后果是非常严重的。美国1975年由于腐蚀引起的损失达700亿美元,1985年则达1680亿美元;目前,整个混凝土工程的价值约为6万亿美元,而今后每年用于维修或重建的费用预计将高达3000亿美元[5]。美国1991年仅修复由于耐久性不足而损坏的桥梁就耗资910亿美元。英国每年用于修复钢筋混凝土结构的费用就达200亿英镑。而日本目前每年仅用于房屋结构维修的费用即达400亿日元以上。日本引以为自豪的新干线使用不到10年,就出现大面积混凝土开裂、剥蚀现象。
我国现有建筑物的老化现象也是很严重的。据统计,我国现有建筑面积50亿m2,其中约23亿m2需分期分批进行鉴定加固,近10亿m2急需维修加固才能使用[6,7]。1989年,建设部科技发展司混凝土结构耐久性综合调查组对北京、西宁、贵阳和杭州的一些建筑物进行了调查,其结果表明,建国初期的建筑均已达到必须大修的状态;现有大多数工业建筑不能满足安全、经济使用50年的要求,一般使用25～30年就需大修加固[6]。
钢筋混凝土结构的耐久性问题已越来越引起人们关注。美国学者用“五倍定律”形象地说明了耐久性的重要性,特别是设计对耐久性问题的重要性。设计时,对新建项目在钢筋防护方面每节省一美元,就意味着,发现钢筋锈蚀时采取措施多追加维修费5美元,顺筋开裂时多追加维修费25美元,严重破坏时则多追加维修费125美元。这一可怕的放大效应,使得各国政府投入大量资金用于钢筋混凝土结构的耐久性问题的研究。
3 混凝土耐久性研究的意义
对在役钢筋混凝土结构进行耐久性评定和剩余寿命预测,不仅可以揭示潜在危险,及时做出维修或拆除决策,避免重大事故的发生,而且研究成果可直接用于结构设计。通过对结构的耐久性预评估,修改设计方案,使所建结构具有足够的耐久性,从而做到防患于未然。
对已有建筑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,可以说是混凝土耐久性研究最主要的背景。世界发达国家在经过了大规模的新建之后,重点已转向对旧建筑的维修改造上。英国1978年用于投资改造的费用为1965年的 3.76倍。瑞典建筑业的首要任务是对已有建筑物进行更新改造。在我国,国情决定了基建投资不能一味追求新建项目,应将眼光转向危旧房屋的扩建、改建上。我国现有房屋20%～30%具有改造条件,改建比新建可以较快地收回投资[8]。
除了对已有建筑进行耐久性评定之外,对新建项目进行耐久性预评估和寿命设计,可以揭示影响结构寿命的内部和外部因素,对于提高工程的设计水平和施工质量也有一定的意义。
4 混凝土耐久性的研究动态
对混凝土结构耐久性问题的研究可追溯到三四十年代,但最近十几年才受到广泛重视。美国ACI437委员会于1991年提出了“已有混凝土房屋抗力评估”的最新报告,提出了检测试验的详细方法和步骤[9]。美国联邦公路管理局制定计划,研究了桥面板耐久性检测和钢筋锈蚀的防护问题。日本建设省从1980年就组织进行“建筑物耐久性提高技术”的开发研究,并于1985年提交了研究成果概要报告,1986年开始陆续出版发行了《建筑物耐久性系列规程》。日本建筑学会(AIJ)1988年推出了《建筑物使用指南》, 1992年又推出了《建筑物现状调查、诊断、维修指南》;同年,欧洲混凝土委员会颁布的《耐久性混凝土结构设计指南》反映了当今欧洲
混凝土结构耐久性研究的水平。
有关混凝土耐久性国际会议已召开多次,反映了各国研究的最新成果。1987年,国际桥梁与结构学会(IABSE)在巴黎召开“混凝土的未来”国际会议;1988年在丹麦召开了“混凝土结构的重新评估”国际会议;1989年美国和葡萄牙都举办了有关结构耐久性的国际会议;1991年美国和加拿大联合举行了第二届混凝土结构耐久性国际学术会议; 1993年IABSE在丹麦哥本哈根召开了结构残余能力国际学术会议;由欧洲RILEM等公司发起的建筑材料与构件的耐久性国际会议[10],自1976年以来,每三年举行一次。
钢筋混凝土结构的耐久性问题在我国也日益受到重视。1990年4月,建设部组织成立全国建筑物鉴定与加固委员会,至今已召开三届学术交流会。全国钢筋混凝土标准技术委员会混凝土结构耐久性学组于1991年成立,中国土木工程学会混凝土与预应力混凝土学会混凝土耐久性专业委员会也于1992年11月在济南成立。我国的混凝土耐久性研究已进入有组织的工作阶段。
建设部在“七五”和“八五”期间都专门设立课题研究混凝土的耐久性问题。“七五”攻关课题为“大气条件下钢筋混凝土结构耐久性及其使用年限”,包括结构的耐久性调查、钢筋锈蚀、混凝土碳化、温湿度对碳化的影响等;“八五”攻关课题为“预应力混凝土结构及混凝土耐久性技术”,包括拟建混凝土结构耐久性设计方法,在用混凝土结构的耐久性检测和评估方法,在一定条件下诸因素对混凝土结构耐久性的综合影响以及建立混凝土结构耐久性数据库等,目前已取得一些成果。
5 混凝土耐久性研究的现状和评述
钢筋混凝土结构的耐久性研究,分为材料的耐久性研究、构件的耐久性研究和结构耐久性研究三个层次,其中前两个层次已经研究得较为深入。
5.1材料耐久性研究
材料耐久性的研究已经比较深入,成果主要集中在混凝土碳化、钢筋锈蚀、冻融循环等方面,并考虑了大气、海洋、化学侵蚀等不同的工作环境对材料耐久性的影响。
5.1.1混凝土碳化研究
一般认为,混凝土碳化是由于大气中的CO2与混凝土中的碱性物质发生反应,使混凝土表面碱性降低[11]。在建立理论模型时,国内、国外大都假设:
(1)CO2在混凝土中的扩散遵循Fick第一定律;
(2)CO2的浓度呈线性分布,锋面处浓度为0。
Meyer、Nishi、阿列克谢耶夫等都得到了混凝土碳化的理论公式[12,13],但其中的一些参数一般很难测定,工程上一般采用下述碳化模式:
X=K t
这一公式已为1990CEB-FIP模式规范所采用,式中碳化系数K体现了混凝土的抗碳化能力,与水灰比、水泥品种和用量、环境因素、养护方法等有关,对于其取值, Kishitani[13]、山东建研所[14]、上海建材学院[15]、中国建研院结构所[16]、清华大学[17,18]、西安建筑科技大学[19]等都各自提出了经验计算公式。
5.1.2 钢筋锈蚀研究
混凝土中钢筋的锈蚀是一个电化学过程。国外这方面研究得比较早,且许多成果已被国内所引用。国内主要是在国外成果的基础上,进行修正和补充研究。因此,国内的成果基本反映了当今世界的研究现状。
文献[2]基于O2在混凝土中的扩散服从Fick第一定律的假设,利用Farady定律建立了大气环境中钢筋锈蚀模型[2],但公式需测定电量,工程应用比较困难。中国建研院考虑水泥品种、混凝土养护条件、环境作用等多种因素建立了钢筋锈蚀的一般规律[20]。
西安建筑科技大学牛荻涛等人根据工程调查结果,给出了一般室内环境钢筋锈蚀开始时间的确定方法;利用腐蚀电化学原理建立了一般室内环境中钢筋锈蚀量的预测模型[21]。
关于混凝土和锈蚀后钢筋经时变化的力学性能,国内外已有较多的研究。
文献[22,23]在总结分析国内外混凝土长期曝露试验和经年建筑物实测结果基础上,模拟给出了一般大气环境下和海洋环境下混凝土强度经时变化模型。
冶金工业部建筑研究总院通过对试验数据的模拟,考虑坑蚀提出了钢筋锈蚀后伸长率、屈服强度和抗拉强度的变化规律[24]。试验证明,锈蚀后钢筋的伸长率与局部剩余面积比成指数关系,而屈服强度和抗拉强度则与局部重量(或断处面积)之比成线性关系,但仅适于截面锈蚀率小于5%的情形。
中国建研院结构所利用快速试验方法研究了Υ12和Υ钢筋的力学性能,并分别给出了大气条件下极限延伸率和极限抗拉强度与截面损失率的线性关系式[20],适于截面锈蚀率小于10%的情形。
文献[25]根据钢筋混凝土构件内锈蚀钢筋的试验结果,给出了钢筋锈蚀后力学性能的变化规律,截面锈蚀率达60%仍可适用。文献推荐了考虑应力集中影响对结构进行鉴定时的公式。
5.1.3冻融破坏研究
对于混凝土冻融破坏的研究,现已形成较为完整的基础理论。Pow ers等人从混凝土的亚微观入手,分析孔隙水对孔壁的作用,提出了静水压假说[26,27]和渗透压假说[28,29],前苏联学者从力学概念出发,提出了现象学观点[30]。清华大学土木系基于静水压假说,利用损伤力学的方法,给出了预测混凝土抗冻耐久性的疲劳损伤模型[31]。这一模型考虑了亚微观层次上冻融的破坏机理,并将这种破坏作用反映在混凝土的宏观力学行为上,较好地联系了亚微观和宏观两个层次,并得到了满意的计算结果。
5.2 结构耐久性研究
对于钢筋混凝土结构的耐久性,国外研究得较少,国内也刚刚开始。研究结构耐久性的目的主要在于解决新建结构的耐久性设计和已建结构的耐久性评估问题;同时,对于不同耐久性等级的混凝土结构,给出不同的构造措施,在保证结构可靠、耐久的前提下,使工程造价最低。钢筋混凝土结构耐久性的研究包括对结构的耐久性评定和寿命预测两个层次。
5.2.1结构的耐久性评定
有关结构的耐久性评定,从已取得的成果来看,主要包括基于构件耐久性损伤加权的耐久性评定、基于模糊综合评判的耐久性评定和基于可靠度的耐久性评定三类。
文献[32]推荐了一种结构耐久性综合评估的方法,该方法全面考虑了影响耐久性的各种因素,通过对构件的耐久性检测,确定其耐久性损伤指标,从而对整个结构进行耐久性评估。
清华大学王晓刚、王娴明[18]提出用于混凝土耐久性评判的模糊综合评判法。这种方法充分反映了各因素关联性、随机性强的特点,结果较为可信。
日本清水株氏会社研究所给出了一种对建筑物综合评价的方法,这种方法通过三次调查进行综合评价,避免了人为因素的影响[33]。这种方法结构严密,条理清楚,调查评价方法系统、可行,在日本已被广泛采用。5.2.2结构构件寿命预测
目前对结构构件的寿命预测研究较多,常见的理论有碳化寿命理论、开裂寿命理论、承载力寿命理论和经济寿命理论。
《钢铁工业建筑物可靠性鉴定规程》(YB219-89)采用承载力寿命理论,以一半主筋破坏为丧失承载力标志,给出了构件剩余寿命的计算公式[34]。
文献[35]对于大气中的CO2导致混凝土碳化并引起钢筋锈蚀的情形,假设碳化深度和钢筋保护层的波动规律均服从正态分布,室外钢筋在碳化范围扩展到自身表面,室内钢筋在碳化范围深达20m m厚的保护层时,开始发生腐蚀,建立了钢筋腐蚀率d与龄期t的关系,得到构件剩余寿命的预测模型。
日本工学博士林永繁研究了由氯离子引起的钢筋锈蚀,并以钢筋表面混凝土出现裂缝作为失效准则[36]。通过试验,得到混凝土纵向开裂的钢筋锈蚀量为Q cr和钢筋锈蚀速度q,并以二者的比值作为构件的寿命。
清华大学赵宏延、王娴明采用抗力下降达到承载力极限和钢筋锈蚀混凝土胀裂两个准则预测混凝土结构构件的寿命,并以二者的较小值作为构件的寿命[37]。
清华大学肖从真、刘西拉以混凝土构件纵向开裂(截面损失率达5%)作为寿命的终点,引入数论模拟方法,结合方差缩减技术对构件进行寿命预测[2]。
R.N.Sw am y,H.Hamada和https://www.doczj.com/doc/de2653532.html,iw 基于氯离子在混凝土中的扩散服从Fick第二定律的假设,建立了预测含氯条件下混凝土构件寿命的数学模型[38]。
上海建材学院许丽萍、吴学礼等人给出了上述模型中参数的确定方法[39]。
5.2.3结构寿命预测
近些年来,人们采用模糊法、概率法、网络法、动态分析法、生存分析理论等来预测结构构件的寿命,并取得了一些成果,但对结构寿命的预测才刚刚起步。国外在这方面的研究集中于考虑抗力衰减的结构可靠度分析上。这种方法将抗力作为时变随机变量,将荷载视为随机变量或随机过程,比较准确地反映了结构的实际情况。如果再引入结构的经济因素,从经济角度来进行结构寿命预测,将是较为理想的研究方向。
H.Y.Chan and R.E.Melchers考虑结构抗力衰减给出了承受一个或多个随机荷载过程的结构系统的可靠度经时变化关系[40]。结构抗力被视为Gaussian随机变量,而荷载被视为Gaussian随机过程。通过平均超越率积分计算结构的失效概率。但此方法要求所建立的抗力衰减模型(文中采用指数模型与二次模型)是时间的连续函数,没有反映结构抗力由于维修或灾害引起的突变;而且要求系统在衰减过程中必须是高度可靠的。
文献[41]建立了描述大地震发生时间记忆的半M arkov过程模型,并结合钢筋锈蚀模型,提出了结构在服役期间的区间可靠度的计算方法;利用结构系统可靠度的分枝限界法以及安全性等级划分方法,建立了服役结构抗震维修决策的动态规划模型。文中采用钢筋锈蚀模型计算结构抗力衰减具有局限性;采用没有考虑以前地震对结构的累积损伤;没有给出结构全生命周期内的最优决策;动态规划模型只以技术经济效益最好为判则,没有考虑结构的使用功能转化的经济效益。
Zo ng w eiTao,RossB.Co rotis和J. Hugh Ellis应用Markov决策过程和结构概率理论,建立了结构使用过程的概率基础模型[42]。该模型的优点在于比较系统地反映了结构使用的全过程,包括决策、成本和结构性能。文中没有给出结构抗力的衰减模型,对混凝土的耐久性问题也没有很好的反映。
6 今后混凝土耐久性研究的方向
最优结构设计应为结构初始设计与全生命周期内经营维修决策的结合。设计者的任务在于如何平衡结构的费用、安全度与服务质量三者之间的关系。因而有必要建立全生命周期内的结构性能和维修决策模型。设计者必须面对两个挑战:如何建立结构未来的荷载、腐蚀和安全模型及如何刻划包括人为因素在内的动态过程;如何建立钢筋混凝土结构的全生命周期内的优化决策模型(如Markov决策模型等),从而为设计人员进行
全寿命周期的优化设计提供依据,并根据决策过程得到结构的寿命,是今后耐久性研究的方向之一。
近几年来,关于钢筋混凝土在单因素作用下的强度衰减,人们已经做了较多的研究,但至今还没有提出在多因素综合作用下钢筋混凝土的强度衰减模型[43]。如何在单因素作用下钢筋混凝土强度衰减模型的基础上,建立多因素作用钢筋混凝土的强度衰减模型,进而建立构件抗力衰减模型,是今后混凝土耐久性研究的第二个方向。
对同类结构的寿命进行调查研究和统计分析,得出此类结构寿命的概率统计模型,是今后混凝土耐久性研究的第三个方向。
由构件抗力衰减模型推演得出构件的承载力衰减模型,进而得到结构的承载力衰减模型,是今后混凝土耐久性研究的第四个方向。
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(下转第52页)
图4 板的J-f tk/(ρte·σss)的关系
×—冷轧带肋钢筋; 5—普通Ⅰ级钢筋
采用J的修正公式代回构件中重新计算挠度和平均裂缝宽度与实测值吻合较好,表2、表3所列。3 结束语
冷轧带肋钢筋混凝土受弯构件裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀性系数J修正,改善了冷轧带肋钢筋混凝土受弯构件的变形和缝宽度计算公式,使其应用更为合理,为充分发挥冷轧带肋钢筋的强度奠定了基础。为冷轧带肋钢筋更进一步推广应用提供了试验依据。
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46 Howard R.Dynamic Prog ramming and M arkov Pro-ces ses,Th e M I T Press,Cambridge,M as s,1960
混凝土技术发展的一个终极目标是最大限度地延长其使 用寿命，也即耐用性（Ｓｅｒｖｉｃｅａｂｉｌｉｔｙ）问题。这就对混凝土的长期性能特别是耐久性提出了更高的要求。另外一个很重要的问题是混凝土技术的可持续发展，其目标就是要使混凝土技术的发展与资源、环境等实现良性循环，尽量减少造成修补或拆除的浪费和建筑垃圾，大量利用优质的工业废弃物和矿石，尽量减少自然资源和能源的消耗，减少对环境的污染［１］。 １混凝土的耐久性 混凝土的耐久性可定义为“在使用过程中经受气候变化、化学侵蚀、磨蚀等各种破坏因素的作用而能保持其使用功能 的能力”［２－３］ 。一般混凝土建筑物的使用寿命要求在５０年以上，很多国家对桥梁、水电站大坝、海底隧道、海上采油平台、核反应堆等重要结构的混凝土耐久性要求在１００年以上。气候条件适中的陆上建筑物，应要求混凝土在２００年内安全使用。我国ＧＢ５００１０—２００２《混凝土结构设计规范》规定，混凝土的耐久性设计应按照环境类别和设计使用年限进行，分为５０年和１００年２个耐久性预期目标，对于重大、重要工程应按照１００年寿命来设计混凝土。近几年来，我国已有不少工程的混凝土设计寿命达到１００年，这些工程大都结合环境条件和特点，采取专门有效的措施，以充分保证混凝土工程的耐久 性设计要求。比较著名的百年工程有三峡大坝、东海大桥、南 京地铁１号线、崇明越江通道北港桥梁、重庆朝天门大桥空心桥墩、杭州湾大桥等［４］。 但是近几十年以来，混凝土构筑物因材质劣化造成失效以至破坏崩塌的事故在国内外也是屡见不鲜，并有愈演愈烈之势。 国际上混凝土的大量使用始于２０世纪３０年代，到五六十年代达到高峰［１］。许多发达国家每年用于建筑维修的费用都超过新建的费用。 过去，除了大型水利工程外，我国混凝土工程的耐久性问题长期不受重视，混凝土结构没有达到预期的使用寿命，受环境作用过早破坏的实例很多，由此造成的经济损失也很大。由于许多工程设计只满足荷载要求，而没有提出耐久性的要求，使已建成的混凝土构筑物存在耐久性隐患。我国在５０年代兴建的水电站大坝有很多已经成为“病坝”，我国的混凝土工程量在改革开放３０多年来突飞猛进，可以预见，耐久性不佳的混凝土工程的劣化问题将会日趋严重。因此，混凝土耐久性问题越来越受到人们的重视。１．１混凝土的耐久性破坏 混凝土耐久性涉及到混凝土性能的方方面面，是影响混凝土使用寿命的首要因素。造成混凝土耐久性不佳的原因多种多样，主要可分为：（１）物理破坏：由温度变化引起的收缩膨胀裂缝（这是由于混凝土内骨料和硬化水泥浆体不同的温度膨胀系数而引起），如冻融循环、除冰盐分对混凝土的剥蚀等；（２）化学破坏：由混凝土内部材料引起的碱骨料反应以及外部侵蚀性离子（Ｃｌ－）引起的诸如钢筋锈蚀、硫酸盐侵蚀（ＳＯ４２－）以 混凝土的耐久性和可持续发展问题述评 周维１，朱惠英２ （１．广西建筑工程质量检测中心，广西南宁 ５３００１１； ２．广西建筑科学研究设计院，广西南宁５３００１１） 摘要：从提高混凝土耐久性和混凝土技术可持续发展方面概述现代混凝土技术的发展趋势和发展方向。混凝土技术发展的根 本方向是坚持可持续发展战略，在与地球资源环境和谐共生的发展基础上，最大限度地改善混凝土的耐久性，提高其使用寿命。 关键词：混凝土；耐久性；可持续发展中图分类号：ＴＵ５２８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－７０２Ｘ（２００７）０９－００７７－０５ Ｒｅｖｉｅｗｏｆｄｕｒａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ ＺＨＯＵＷｅｉ１，ＺＨＵＨｕｉｙｉｎｇ２ （１．ＧｕａｎｇｘｉＢｕｉｌｄｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＱｕａｌｉｔｙＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３００１１，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｕａｎｇｘｉＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅＲｅｓｅａｒｃｈ＆ＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３００１１，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ） 收稿日期：２００７－０５－１２ 作者简介：周维，男，１９６５年生，广西柳州人，高级工程师。通迅联系 人： 朱惠英。 全国中文核心期刊
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
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
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
浅谈钢筋混凝土桥梁的耐久性 摘要：在进行桥梁结构设计初期，就需要结合桥梁所处地理位置、周围环境及 实际运行环境对桥梁结构的耐久性进行合理设计。对于建设施工过程中可能影响 桥梁耐久性的隐患因素采取合理的预防措施，力求在设计初期就能考虑到所有可 能出现的问题。并采取有效的预防措施，以提高钢筋混凝土桥梁的耐久性。 关键词：钢筋混凝土；桥梁；耐久性 1钢筋混凝土桥梁结构的耐久性分析及其重要性 随着科学技术的发展，钢筋、混凝土材料也得到了快速发展。钢筋混凝土结 构的建筑发展历史远低于木质结构和钢制结构的建筑。19世纪中期，随着钢筋和混凝土材料的发展，钢筋混凝土结构也迅速发展起来；到了19世纪下半叶，法 国设计建筑了第一座钢筋混凝土结构桥梁，随之越来越多的钢筋混凝土结构桥梁 逐渐问世，呈现在人们的视野范围内。据科学数据调研发现，截止到2007年底 世界上钢筋混凝土桥梁总数超过57万座，桥梁建设已慢慢演变为基础设施工程 建设的重要环节。由美国土木工程师学会2003年底发布的混凝土桥梁相关研究 报告可以发现，世界上有1/4的钢筋混凝土桥梁耐久性不达标，严重影响了桥梁 的后期运营寿命[1]。国内外相关工程研究人员对不同桥梁的耐久性进行比较分析 发现，桥梁结构的构件损坏均由桥梁耐久性差引起。通过对近些年钢筋混凝土桥 梁事故原因分析，钢筋腐蚀、结构机械磨损、桥梁冻融循环及混凝土碳化均是导 致桥梁事故的主要原因，而引起这些桥梁故障的最终因素是桥梁耐久性差。 2影响桥梁耐久性的因素分析 影响桥梁耐久性的因素十分复杂，不考虑洪水、地震、超载及船舶的撞击， 主要取决于以下三方面因素：一，混凝土材料、钢材的自身特性；若想保证桥梁 的耐久性好一些，首先，一定要保证混凝土材料以及钢材的质量是绝对高的，然 而就目前我国桥梁事业的施工现状来看，很多建设单位存在以次充好的现象，进 而导致材料的质量不是很高，严重影响了桥梁的耐久性；二，桥梁结构所处的环境；我们都知道，任何物体都符合热胀冷缩的原理，针对于桥梁也是一样，而在 桥梁发生热胀冷缩的过程中，桥梁的结构会发生改变，结构改变了，桥梁的耐久 性自然就会降低，尤其是在北方地区，北方的天气冬夏温差比较大，冬天问题特 别低，桥梁发生缩变，而夏天天气比较炎热，桥梁开始胀裂，这也是为什么桥面 很容易存在裂缝的原因；三，桥梁结构的使用条件与防护措施。部分地区由于建 筑行业比较发达，因此每天都会有大量的货车从桥梁上经过，长时间下来，桥梁 的耐力自然就会降低很多，加上部分地区针对于桥梁的保护缺乏一定的意识，进 而导致桥梁只被使用却不被保护的现象，久而久之，问题自然也就应运而生了。 3钢筋混凝土桥梁耐久性改善措施 3.1确保混凝土灌注的密实性 提升混凝土灌注的密实性是提升钢筋混凝土桥梁耐久性的重要措施之一，可 以从水灰比、骨料及振捣工艺三方面入手，如精确把控水灰比，认真检查骨料质 量以及严格按照规范进行混凝土振捣等，提升混凝土密实度。 3.2提升混凝土和钢筋间的黏附力 为保证混凝土各项性能指标满足施工需求，避免坍塌程度太大，需严格按照 设计规范进行钢筋布设，混凝土振捣要充分，尽可能降低混凝土和钢筋间的缝隙。 3.3保证碱一集料反应工艺满足建设需求 为保障碱一集料反应工艺满足工程设计需求，需从以下方面入手：当混凝土
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
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
《混凝土结构耐久性试验室“浙商品牌杭州中测”》 一、概述 本试验系统是一种综合性的多功能气候模拟试验设备，其能够在一定范围内模拟自然环境中的温湿度、日照、淋雨、盐雾（NaCl、MgCl2等）、冻融与干湿交替、盐溶液（氯盐、硫酸盐、镁盐）中的腐蚀与干湿交替、大气、CO2、NOx、SO2气体等环境，实现对水泥(沥青)混凝土耐久性的评定。主要功能是在一定空间内模拟一种或多种气候条件状态，可进行混凝土试件的高温干燥试验、低温冻融试验、湿热寒潮试验、高低温交变循环试验、、温湿交变循环试验、盐雾试验、淋雨试验、光照试验及具有盐类或化学物质浸蚀的试验等，为试验样品提供多种环境条件和不同的测试手段，并实现不同环境耦合的模拟试验、不同环境与荷载耦合试验，包括气候环境与力学荷载作用的综合、气候环境与腐蚀工业环境的综合等，且充分考虑试验的综合环境设置、荷载施加反力架的布置、腐蚀环境下加载方式和设备防护等多种综合因素。本试验系统是以“工程应用环境模拟与仿真”为基础，提供了在不同的工程应用环境条件下，为工程材料提供多种环境条件和不同的测试手段下耐久性能的智能环境模拟测试系统。 防腐蚀处理：系统材料、设备及相关附属配件均选用高耐腐蚀性SUS316不锈钢材料和非金属复合材料；有关电器元件均进行隔离或密封防腐蚀处理，系统设计时对试验装置的整体及与腐蚀介质接触的各个部件、管路、电器元件都进行了防腐和密封设计，包括材质、部件的连接、节点的处理等均具有一定的防腐质保年限。
二、满足标准： GB-T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》 三、主要技术规格及参数： 1 工作室尺寸： 3500×4300×2000（宽×长×高）mm 2 温度范围：－20℃～+60℃ 3 温度偏差：±3℃ 4 温度波动度：≤±1℃ 5盐水浓度：3～5% 6.雾粒大小： (5～10)um 7.盐水流量：150～250L/h 8.人工雨方向：垂直向下 9.承重： 2吨/车×2辆 10.试件尺寸： 2500×600×500（mm） 11.试件数量：两件 12.制冷系统冷却方式：风冷式 13.温度控制方式： PID控制方式 14.光源：紫外灯管（UVA） 15.灯管距试件距离： 50mm 16.灯管间距： 70mm 17.碳化试验：通过流量、时间控制浓度，CO2气体浓度用进口浓度仪控制。 18.浸润试验：既可手动控制浸润，也可实现自动周期浸润。
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
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
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)