严酷环境下的混凝土耐久性进展研究

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1、严酷环境下的混凝土耐久性进展研究吴嘉君，朱银国，许家宁。张士萍，宗兰(南京工程学院建筑工程学院，江苏南京211167)摘要：混凝土结构的耐久性是当今国内外进行大规模建设工程的重大课题。文章综述了冻融循环以及氯离子侵蚀两种因素对混凝土耐久性的影响．讨论了冻融循环以及氯盐腐蚀的研究背景以及破坏机理，指出此课题研究的重要性。关键词：冻融破坏；氯离子侵蚀；耐久性Abstract：Concretedurabilityhasbeenanimportantissueatpresent．Areviewisgivenontheeffectoffreeze—thawcyc

2、lesandchlorideionerosiononconcretedurability．Moreover．theresearchbackgroundanddamagemechanismaredisscussed，whichpointsouttheimportanceoftheresearchsubject．Keywords：freeze-thawdamage；chlorideionerosion；durability0引言水泥混凝土是一种原材料来源丰富并能消纳工业废渣．能耗与成本较低．与钢筋结合使用的用量最大、用途最广的建筑材料。但是。由于混凝土抗拉

3、强度较低、干缩大、易受某些环境条件影响，国家部分混凝土工程已出现腐蚀、碱集料反应、冻融破坏等．有些甚至已经影响了结构的安全运行。国家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II】。桥梁、港口等基础设施工程的耐久性问题更为严重．许多工程建成后不久就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂的现象。我国正处在现代化建设初级阶段．基础设施工程浩大．随着我国西部大开发战略的实施，许多重大工程已经开始在我国西部地区开展．如西气东输、青藏铁路、跨国油气输送管道的建设等。所有这些重大混凝土工程都要求材料必须有

4、抵抗各种力学、环境因素复合作用下引起混凝土损伤破坏的能力。如果忽视混凝土耐久性问题，这些工程必将迎来大规模的维修期。耗资巨大。因此，提高混凝基金项目：国家自然科学基金(51108231)；南京工程学院2013年度大学生科技创新基金。土耐久性．延长建筑物使用寿命，避免大修大补是实施可持续发展的关键。混凝土耐久性的研究由来已久。耐久性差的原因．可能是混凝土所处的环境因素。也可能是由于混凝土自身内在因素。外因如温度、磨损、应力、腐蚀、风化等：内因有碱集料反应、渗透性、集料与水泥浆体热工性质的差异引起的体积变化等。从破坏因素作用的机理来看．可分为物理因素、化学

5、因素和机械因素。物理因素如温度、风化、渗透，化学因素如腐蚀、碱集料反应等，机械因素如荷载、磨损等闭。根据混凝土耐久性的定义．我们可以将影响因素分为五个方面。即冻融作用、侵蚀性化学物质的腐蚀、钢筋锈蚀和碱集料反应。有资料表明13-41。东北、华北、西北地区是冻融破坏的受灾区。尤其是东北严寒地区。几乎所有的混凝土工程均遭受不同程度的冻融破坏。因此。混凝土抗冻性的研究具有重大的社会意义和经济意义。氯盐侵蚀是混凝土耐久性的一项重要内容。我国幅员辽阔，氯离子广泛存在于海洋环境、道路化冰、盐湖和盐碱地、工业环境、特种行业等各类环境中。由氯离子引起的钢筋锈蚀是结构设

6、计使用期内一个不容避免的问题。而钢筋锈蚀是混凝土结构耐‘·≤盎材型垒幽-21-久性降低甚至破坏的首要原因。本文主要介绍了冻融环境以及氯盐环境条件下混凝土结构的耐久性。1混凝土冻融破坏1．1冻融破坏研究背景混凝土的抗冻性能是其耐久性的一项重要指标．同时也是一项综合性能指标。水工混凝土的设计指标中经常用抗冻性指标代替其耐久性指标。根据我国水工建筑物耐久性调查资料[51．在32座大型混凝土大坝工程、40余座中小型工程中，22％的大坝和2l％的中小型水工建筑物存在冻融破坏问题．大坝混凝土的冻融破坏主要集中在东北、华北和西北地区．尤其是在东北严寒地区。除三北地区

7、普遍发现混凝土的冻融破坏现象外．在我国长江以北、黄河以南的华中及华东、中南区域每年也有负温天气，混凝土建筑物均有可能出现冻融损伤121。与水工、海工结构相比。我国对路桥混凝土结构耐久性的研究滞后了约20年。1999年以前建成的路面基本上没有采取抗冻融技术措施．路面设计基准期为30年．而大部分实际使用不到10年就需要进行大修阿。2001年进行的东北地区民用机场道面损伤研究调查发现．所有被调查机场均发现不同程度和范围的冻融损伤．某机场开通不足10年．其道面90％以上混凝土板块发生冻融破坏嘲．还有某机场建成使用不到2年．机场跑道道肩及停机坪表面出现冻融破坏引

8、起的裂纹和剥落。黑龙江省交通部门发现．混凝土路面一般在建成后7～8年就易产生较为严重的冻融破坏