混凝土结构的耐久性与高性能混凝土配制技术

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1、混凝土结构的耐久性与高性能混凝土配制技术东南大学秦鸿根2006.6混凝土是世上用量最大的人造材料基础设施工程主要用混凝土结构建造混凝土结构的耐久性已成为世界性问题一、混凝土结构耐久性现状美国的公路桥梁主要是60年代后的盐腐蚀由于改进了桥梁耐久性设计方法并采用了许多新的防腐技术，美国新建桥梁的耐久性比二、三十年前有很大改善，预期已能满足75年以上设计寿命但是过去建成的桥梁已无法改变，仍将继续为其付出昂贵的维修费用直至最后拆除重建美国每年用于基础设施修复的费用约为这些基础设施总资产的10%研究认为，对于桥梁等生命线工程，因修复、更换造成交通延误等间接损失更大，间接

2、经济损失是直接用于桥梁修复费用的10倍。在加拿大，为修复其劣化损坏的全部基础设施工程估计需耗费5000亿美元在英国，据说有1/3的桥梁需要修复发达国家土建设施腐蚀造成的年损失约占GDP的1.5~2%，其中主要是混凝土结构腐蚀高性能混凝土的特点：较低的水泥用量、较多的矿物掺和料用量，较少的拌和水用量混凝土有较高的密实性、抗裂性、抗化学腐蚀性和工作性能提高混凝土耐久性，又充分利用工业废料和减少水泥生产的能源消耗与污染这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命北美（加拿大安大略省）公路桥面板耐久性设计要求中国美术馆全景美术馆梁钢筋锈蚀情况美术馆地下室

3、顶板钢筋锈蚀情况我国现行规范（80年代颁布）与国外比较配筋混凝土我国美国英国最低强度等级C15C25C30（C25）碳化锈蚀露天雨淋环境下保护层厚度板2cm梁3cm3.8cm（d<16）5.1cm（d>16）C35,3.5cm干湿交替下C40，4cm严重冻融仅水工规范要求引气要求引气要求引气日本规范规定的更高（最低相当于C35，100年寿命为C45）混凝土结构性能劣化钢筋锈蚀氯离子引起水氧近海环境、除冰盐环境，氯离子从外表侵入海砂、防冻盐用于混凝土，氯离子拌入碳化引起二氧化碳水氧冻融破坏水饱和程度冻融循环次数混凝土损伤剥落硫酸盐、酸、软水侵蚀碱骨料反应混凝土的

4、内部结构骨料，水泥浆体，浆体与骨料界面层水泥浆体组成：水化硅酸钙（C-S-H凝胶）,水化铝硫酸钙（少量）氢氧化钙（强度差，易析出和遭盐、酸侵蚀，碱性），未水化水泥颗粒C-S-H凝胶孔隙（纳米级，与有害物质渗透关系不大）毛细孔隙（原为拌合水占据空间，0.01－5微米；高水灰比混凝土可到50微米，早期体积可占浆体40％）气泡（裹入气泡和引气气泡）低水胶比能改善混凝土浆体及其与骨料间的界面微结构，降低毛细孔隙率掺加粉煤灰等矿物掺合料能降低水化热和减少拌和水，改善水化产物的微结构；通过火山灰反应，进一步改善浆体及骨料界面结构并增加混凝土后期强度与密实性，消耗薄弱的

5、水化产物氢氧化钙；大掺量粉煤灰混凝土对氯离子有吸附作用，并能抑制碱骨料反应钢筋锈蚀速率度微米/年温度每增加10度，锈蚀速率约可提高一倍相对湿度RH碳化引起锈蚀氯离子锈蚀50％0970％03680％16190％129895％5012299％233混凝土结构耐久性设计与施工指南中国土木工程学会标准CCES01－2004耐久性设计的极限状态钢筋锈蚀预应力钢筋－开始锈蚀普通钢筋－顺筋开裂；或裂宽到0.1mm碳化锈蚀与氯盐锈蚀可取不同状态混凝土腐蚀轻微，不影响混凝土对钢筋的保护1980年西柏林议会大厅预应力混凝土壳体屋顶部分塌毁1985年英国威尔士一座节段拼装式预应力混

6、凝土桥倒塌1992年比利时一座后张预应力混凝土桥倒塌1992年英国运输部发布暂时停止设计后张预应力混凝土桥的禁令；过了4年以后才恢复我国近年因拉索锈蚀造成工程事故接连发生广东海印大桥（斜拉桥）的拉索锈断四川宜宾小南门拱桥二座桥的使用年限不到10年环境类别1一般环境（无冻融，盐、酸等作用）室内干燥环境A非干湿交替的室内潮湿环境或露天环境，长期湿润环境B干湿交替环境C2一般冻融环境(无盐、酸等作用)微冻地区，混凝土中度饱水B微冻地区，混凝土高度饱水C严寒和寒冷地区，混凝土中度饱水C严寒和寒冷地区，混凝土高度饱水D环境类别3近海或海洋环境水下区D大气区轻度盐雾区D离

7、平均水位15m以上的海上大气区，离涨潮岸线50m外至200m内的陆上室外环境重度盐雾区E离平均水位上方15m以内的海上大气区，离涨潮岸线50m内的陆上室外环境水位变化区和浪溅区，非炎热地区E水位变化区和浪溅区，南方炎热地区F环境类别4除冰盐冻融环境混凝土中度饱水E混凝土高度饱水F5盐碱结晶环境轻度盐碱结晶E重度盐类结晶F6大气污染环境汽车或机车废气C酸雨D（pH小于4时按E级）盐碱地区含盐大气和雨水D，E，C耐久性设计内容按环境类别，环境作用等级，设计年限确定：1混凝土材料2结构构造和裂缝控制3施工要求4使用阶段检测和维修5防腐蚀附加措施氯离子环境下的重要工程

8、，按劣化模型计算复核1混凝土材料选择1