混凝土结构损伤与裂缝(辽宁)分析说课讲解.ppt

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1、混凝土结构损伤与裂缝(辽宁)分析混凝土结构损伤与裂缝分析外界环境因素对混凝土结构的破坏是环境因素对混凝土结构物理化学作用的结果。环境因素引起的混凝土结构损伤或破坏主要有：①混凝土碳化；②氯离子侵蚀；③碱—骨料反应；④冻融循环破坏；⑤钢筋腐蚀。一、环境因素引起的混凝土结构损伤1、混凝土的碳化混凝土碳化是指混凝土中的氢氧化钙（Ca(OH)2）与渗透进混凝土中的二氧化碳（CO2）或其他酸性气体发生化学反应的过程。混凝土碳化可用下列化学式表示：CO2+H2O→H2CO3Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3+2H2O↑（1）一、环境因素引起的混凝土结构损伤碳化的实质是混凝土的中性化。水泥在水化过程

2、中生成大量的氢氧化钙，使混凝土内部的孔隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，其pH值为12~13。在这样高的碱性环境中埋置的钢筋容易发生钝化作用，使钢筋表面生成一层难溶的三氧化二铁（Fe2O3）和四氧化三铁（Fe3O4），通常称为钝化膜，能够阻止混凝土中钢筋的腐蚀。当有二氧化碳和水气从表面通过孔隙进入混凝土内部时，和混凝土中的碱性物质中和，会导致混凝土的pH值降低。当pH值小于9时，埋置于混凝土中的钢筋表面的钝化膜被逐渐破坏，在水分和其它有害介质侵入的情况下，钢筋就会发生腐蚀。一、环境因素引起的混凝土结构损伤混凝土碳化特征曲线是表征混凝土碳化深度随时间的变化规律。国内外大量的研究资料表明，在非侵蚀性

3、介质的正常大气条件下，混凝土碳化特征曲线可用幂函数方程表示。（2）式中：D——混凝土碳化深度；t——混凝土碳化龄期；——碳化速度系数。一、环境因素引起的混凝土结构损伤混凝土碳化深度测量是桥梁检测的重要工作内容之一，通常采用在混凝土表面点滴1%的酚酞溶液的方法测试，未碳化的混凝土与酚酞液反量呈粉红色。在实际工作中，可通过对使用若干年后结构大量的实测碳化深度的统计分析，推算钢筋的混凝土保护层完全（或部分）碳化的时间，预测钢筋可能产生锈腐的时间，为结构的耐久性评估提供必要的基础资料。一、环境因素引起的混凝土结构损伤2、氯离子侵蚀混凝土是一种耐久性较好的建筑材料，但在化学侵蚀介质的作用下，它保持自

4、身能力是较差的。对桥梁及港工结构而言，最危险的化学侵蚀是氯离子的侵蚀。一、环境因素引起的混凝土结构损伤2.1氯离子存在的广泛性一般硅酸盐水泥本身只含有少量的氯化物。若在混凝土拌制时加入了含氯化物的减水剂，掺入用海水淬冷的高炉矿渣或使用海水排湿的粉煤灰等，均可能会使混凝土含有相当多的氯化物。就大多数情况而言，氯化物对混凝土结构的侵蚀是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝土造成的。一、环境因素引起的混凝土结构损伤海水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。海风、海雾中也含有氯离子，海砂中更含有一定量的氯离子。我国的海岸线长，大规模基本建设多集中在沿海地区，尤其是海洋工程，如码

5、头、护坡和防堤等由氯离子侵入引起的钢筋腐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日趋严重。国外的工程经验和教训表明，海水、海风和海雾中的氯离子和不合理地使用海砂是影响混凝土结构耐久性的重要原因之一。一、环境因素引起的混凝土结构损伤近半个世纪以来，世界各国公路交通发展迅猛，为了保证交通畅通，冬季向道路、桥梁桥面撒盐化雪除冰，使得氯离子渗透到混凝土之中，引起钢筋腐蚀。我国北方地区大量使用氯化钠、氯化钙化雪除冰，由于氯离子除冰性能好，价格便宜，从经济角度考虑，短时期内很难取消使用撒盐除冰的方法，不少地方还将继续使用。对此类人为造成的氯离子环境的腐蚀危

6、害，必须采取防盐腐蚀的技术措施。2.2氯离子对混凝土结构的危害氯离子对混凝土结构的危害是多方面的，但最终表现为钢筋的腐蚀。我国早期修建的港工和桥梁结构，混凝土强度等级低、抗渗性差，由于氯化物侵蚀造成钢筋蚀腐破坏的情况是触目惊心的。混凝土遭受氯化物的侵蚀，形成大量可溶性盐类，并在混凝土的孔隙和毛细孔中反复积聚，引起膨胀性反应，使混凝土的孔隙加大，或出现裂缝。加大了氯化物渗入混凝土内部的通道，导致钢筋腐蚀。钢筋腐蚀后出现锈胀裂缝又会进一步加大氯离子侵入混凝土内部的通道，导致钢筋腐蚀加剧，如此恶性循环，最终造成钢筋的严重腐蚀破坏。一、环境因素引起的混凝土结构损伤对桥梁结构特别是城市立交而言，来自

7、海洋环境和除冰盐的氯化物侵蚀而引起的钢筋腐蚀是严重威胁混凝土结构耐久性最主要和最普遍的病害，已造成了巨大的损失，应引起设计、施工及养护管理部门极大的重视。钢筋周围混凝土未碳化，钢筋锈蚀是由于氯离子引起3、混凝土的碱骨料反应3.1碱骨料反应作用机理碱骨料反应是指混凝土中某些活性矿物骨料与混凝土孔隙中的碱性溶液之间发生的反应。碱骨料反应的类型与骨料活性成份有关，最常见的是碱—硅酸反应。碱—硅酸反应是二氧化硅在骨料颗粒表面溶解