混凝土的时效硬化.ppt

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1、混凝土的时效硬化分析主要内容1、混凝土的发展状况2、结构抗力的时变性和时变可靠度3、结构抗力的衰减因素及影响机制4、减缓混凝土结构抗力劣化的方法5、结语1、混凝土的发展状况长期以来，混凝土作为土建工程中用途最广，用量最大的建筑材料之一，在近百年的发展中，其强度不断提高。但是，在提出强度的同时，混凝土结构的抗力随时间劣化的问题也愈来愈被人们所关注。人们一直以为混凝土是非常耐久的材料，直到20世纪20年代末期，发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后20-30年，甚至在更短的时期内就出现劣化。目前经济发达国家处于第三阶段，结

2、构因承载力不足而失效，或为保证继续正常使用而付出巨大维修代价。2、结构抗力的时变性和时变可靠度在我国现行规范中，常用极限状态来衡量结构是否可靠，并将极限状态方程中的基本变量表达为结构抗力R和荷载效应S两个综合基本变量，这种极限状态常用建筑结构的功能函数来表达，即G(S,R)=R-S﹤0式中：S----结构的荷载效应R----结构的抗力按结构可靠度来控制:在设计及评定建筑结构时，按可靠度来控制。在规定的条件下，完成预定功能的概率，称为结构的可靠度。若仍仅用结构抗力R和荷载S两个综合基本变量且均按正态分布时，结构构件的可靠指标可按下式计算：式中：β------结构构件的可靠指标-------结构构

3、件作用效应的平均值和标准差------结构构件抗力的平均值和标准差上述式子的缺点是：在分析中忽略了基本变量随时间变化的关系，即忽视了基本变量的时变性，从而导致现行结构可靠度的评定方法是一种近似概率方法，据此求得的结构可靠度也是静态可靠度。单就钢筋混凝土结构而言，在使用早期，可靠度一般比设计值有所提高，这是因为在此期间混凝土强度有较大幅度的提高，但钢筋混凝土存在耐久性问题，即其性能会随时间发生退化，使结构的强度、刚度、可靠度降低。同时，由于结构刚度的变化对结构的动力性能产生直接的影响，从而使结构的动力荷载效应发生变化，并二次影响到结构可靠度。为了更清楚地了解建筑结构在使用期间其可靠度随时间变化的

4、规律，并据此为结构的耐久性设计提供依据，对建筑物的维修、维护和加固等防震减灾措施提供指导作用。避免因盲目性造成不必要的经济损失，下面将对各因素的影响机制和影响规律进行研究分析。引起钢筋混凝土结构的抗力随时间退化的影响因素包括很多方面，一般可归纳为三类，即环境因素、自身因素和受荷因素。环境因素常见的有混凝土的碳化，钢筋的锈蚀，侵蚀性气体、液体的腐蚀以及温度变化的影响；自身因素主要是指混凝土及钢筋强度随时间的衰减、碱-集料反应、混凝土的收缩与徐变；受荷载因素主要指高应力幅度、疲劳损伤等。3、结构抗力的衰减因素及影响机制3.1钢筋的锈蚀及其影响机制3.2碱-集料反应及其影响机制3.3混凝土的抗渗及抗

5、冻性及其影响机制3.4侵蚀性介质对混凝土的破坏及其影响机制3.1钢筋的锈蚀及其影响机制钢筋锈蚀主要由于混凝土的碳化和氯离子引起的锈蚀作用产生的。钢筋锈蚀产生体积膨胀可达原体积的数倍，使钢筋位置处的混凝土受到内压力而产生裂缝，并随之剥落。这种裂缝沿钢筋方向发展，且随着锈蚀的发展混凝土剥离产生空隙。（1）混凝土的碳化混凝土碳化的过程：碳化过程大致可分为三个阶段：第一阶段是CO2通过扩散到达混凝土中；第二阶段是CO2溶解到孔溶液中而形成了少量的碳酸：CO2+H2O=H2CO3；第三阶段是碳酸与溶液到孔溶液中于氢氧化钙发生化学反应形成碳酸钙和水；H2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2H2O。此时溶

6、液中的pH值下降，在低pH值环境中钢筋的保护层受到破坏，从而导致钢筋锈蚀。影响混凝土碳化的因素①材料因素◆水泥。其品种和用量决定了单位体积中可碳化物质（CaO）的含量，因而对混凝土碳化有重要影响。单位体积中水泥的用量越多，会提高混凝土的强度，又会提高混凝土的抗碳化性能。◆水灰比。在水泥用量不变的条件下，水灰比越大，混凝土孔隙中游离水越多，蒸发后混凝土内部的孔隙率也越大，密实性就越差，CO2的渗入速度越快，因而碳化的速度也越快。◆混凝土中外加掺合料和骨料品种②施工养护质量的影响混凝土搅拌、振捣和养护条件影响混凝土的密实性，因而对碳化有较大影响。此外，养护方法与龄期对水泥的水化程度有影响，也会影响

7、混凝土的碳化。影响混凝土碳化的因素③外部环境的影响◆空气中的CO2浓度和向混凝土中的扩散速度。空气中的CO2浓度大，混凝土内外CO2浓度梯度也愈大，因而CO2向混凝土内的渗透速度快，碳化反应也快。◆空气湿度和温度。当空气相对湿度很大，碳化反应的附加水份几乎无法向外扩散，使碳化反应大大降低。而在极干燥环境下，空气中的CO2无法溶于混凝土中的孔隙水中，碳化反应也无法进行。试验表明，当混凝土周围介质的相