混凝土耐久性研究(冯好涛)

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1、影响混凝土耐久性的因素及其对策研究（07级结构工程冯好涛2110718275）摘要：通过对国内外钢筋混凝土工程耐久性现状的介绍，从混凝土的碳化、冻融破坏、钢筋锈蚀破坏、混凝土碱集料反应、渗透性等方面论述了影响混凝土结构耐久性的因素，并针对性地提出了预防的措施。关键词：混凝土；耐久性；对策混凝土是土建工程中用途最广、用量最大的建筑材料之一。近百年来，混凝土在工程实践中对强度的要求不断提高。发达国家越来越多地使用50MPa以上的高强混凝土。为符合可持续发展的要求，有些远见卓识的专家提出混凝土在满足强度的同时，应具备良好的耐久性和施工和易性

2、。钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土各自的优点，造价较低，是基建工程中的首选形式。但是，从混凝土应用至今的150年间，已有大量的钢筋混凝土结构提前失效，未达到预期的设计年限，究其原因主要有：a)结构设计不当造成的抗力不足；b)使用荷载的不利变化；c)结构的耐久性不足。国内外统计资料表明，因混凝土结构的耐久性而导致的经济损失和不良影响是巨大的，并且耐久性问题已经越来越严重[1]。我国是一个发展中的大国，正在从事着为世界所瞩目的大规模基本建设，鉴于我国财力有限，能源短缺，资源不富，因此，既应科学地设计出安全、适用、又耐久的新建工程项目，又应

3、充分地、合理地、安全地延续利用现有房屋资源和工程设施。可见，加强混凝土结构耐久性研究，提高设计质量，延长结构使用寿命，已是工程界一个极为重要的现实课题和历史任务。1国内外混凝土耐久性现状混凝土在大坝、桥梁、公路、铁路、隧道、海港、码头、机场、地铁、工业及民用建筑等方面均获得日益广泛的应用。混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种环境因素作用，长期保持完整性和使用性的能力。长期以来，人们一直以为混凝土是一种耐久性优良的材料，但随着时间的推移，混凝土因耐久性不足而过早破坏的工程实例屡见不鲜[2，3]。据统计，美国每年用于维修和重建混

4、凝土基础工程的费用高达3万亿美元。1987年美国国家材料顾问委员会统计：约25万座混凝土桥梁的桥面板出现了不同程度的破坏，其中部分桥梁仅使用了不到20年，并且这种破坏正以每年35000座的速度增长[4]。沙特阿拉伯海滨地区42座混凝土框架结构耐久性调查结果表明：74％的混凝土框架结构都显示严重的钢筋腐蚀破坏。由于区域辽阔，各国面临的严重问题嗣在我国不同地区均有存在。黑龙江低温建研所对三北地区的调查表明，处于水位突变区或受水浸润的钢筋混凝土结构，在使用20~70年内均因反复冻融而破坏。南京水利科学研究院资料表明，华南、华东海港码头和浙东

5、沿海水闸的混凝土结构，处于浪溅区的梁板底部，由于钢筋过早锈蚀，发生顺筋开裂、剥落，破坏日益加剧。2影响混凝土耐久性的因素2.1混凝土碳化混凝土碳化又称为混凝土的中性化，几乎所有混凝土均有碳化现象。即空气中的水分和二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作用，使其成分、组织和性能发生变化，并导致机能下降的一种很复杂的物理化学过程。混凝土碳化本身对混凝土并无破坏作用，主要危害是因混凝土碱性降低致使钢筋表面在高碱环境下形成的对钢筋起保护作用的致密氧化膜(钝化膜)遭到破坏，丧失对钢筋的保护作用，同时，碳化加剧混凝土的收缩，可能导致混凝土的开裂和结构破

6、坏。所以说，混凝土的碳化与混凝土结构的耐久性密切相关。2.2混凝土的冻融破坏混凝土是由水泥砂浆和粗骨料组成的毛细孔多孔体。在拌制混凝土时，为了得到必要的和易性，加入的拌和用水总要多于水泥的水化水，这部分多余的水便以游离水的形式滞留于混凝土中形成连通的毛细孔，并占有一定的体积，另外，还有一些水泥水化后形成的胶凝孔。这种毛细孔的自由水就是导致混凝土遭受冻害的主要因素，闪为水遇冷冻结成冰后会发生体积膨胀，引起混凝土内部结构的破坏。当混凝土处于饱水状态时，毛细孔中的水结冰，胶凝孔中的水处于过冷状态。这样使得胶凝孔中的水向毛细孔处渗透，于是在毛

7、细孔中又产生一种渗透压力。由此可见，处于饱水状态的混凝土受冻时，其毛细孔壁同时承受膨胀和渗透两种压力[5]。当这两种压力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂。在反复冻融循环后，混凝土中的裂缝会互相贯通，其强度也会逐渐减低，最后甚至完全丧失，使混凝土由衷及里遭受破坏。2.3钢筋锈蚀破坏因混凝土钢筋锈蚀而产生的破坏，是钢筋混凝土耐久性不良最大量的表现形式。钢筋锈蚀时，锈蚀物的体积膨胀3—4倍，混凝土就会沿钢筋方向开裂使保护层剥落，从而进一步加快钢筋锈蚀速度，结构强度降低，从而导致结构耐久性的降低。钢筋锈蚀主要有两个原因：一是混凝土碳化，

8、当二氧化碳和水汽从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时，使钢筋混凝土结构保护层的碱度降低，当碳化达到钢筋表面时，使钢筋表面与混凝土粘结生成的氧化铁薄膜(钢筋钝化膜)破坏，生成锈蚀。二是混凝土中氯离子的侵蚀作用，当氯离子渗入