[精品]混凝土结构耐久性研究综述.doc

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1、混凝土结构耐久性研究综述混凝土结构耐久性研究综述［摘耍］混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施工程的世界性问题，本文阐述了混凝土结构耐久性的研究历史、现状及发展趋势方面内容。［关键词］混凝土结构；耐久性；研究中图分类号:TU375文献标识码：A文章编号:1009-914X（2014）27-0187-01引言长期以来，人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。我国建设部于80年代的一项调查表明，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。民用建筑和

2、公共建筑的使用环境相对较好，一般可维持50年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30〜40年。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重，由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。耐久性问题的严重性和迫切性在于我们许多正在建设的工程要吸取国际和国内的大量惨痛教训。1混凝土结构耐久性定义混凝土结构耐久性是指混凝土结构及其构件在可预见的工作环境及材料内部因素的作用下，在预期的使用年限内抵抗大气影响、化学侵蚀和其他劣化过程，而不需要花费大量资

3、金维修，也能保持其安全性和适用性的功能。这个混凝土结构耐久性的定义实际上包含了三个基本耍素［1］：（1）环境：结构处于某一特定环境（包括自然环境、使用环境）中，并受其侵蚀作用；（2）功能：结构的耐久性是一个结构多种功能（安全性、适用性等）与使用时间相关联的多维函数；（3）经济：结构在正常使用过程（即设计耍求的自然物理剩余寿命）中不需耍大修。2混凝土结构耐久性的研究历史自19世纪20年代波特兰水泥问世以来，混凝土得到了广泛的应用。19世纪20-30年代人们用素混凝土修建了海岸防波堤、码头、灯塔等沿

4、海或海上构筑物，由于这些构筑物长期经受外部介质的强烈作用，其使用期往往不能像人们预料那么长，因此混凝土结构的耐久性问题引起了人们的重视。19世纪40年代，法国卓越的工程师、研究家维卡对海水环境中水硬性石灰及用石灰和火山灰制成的砂浆性能进彳亍了研究并得出结论［2］：海水中的镁盐与氢氧化钙和含水硅酸盐发生反应，生成氢氧化镁和硫酸钙;硫酸钙继续与水泥石中的其它成分相互作用，造成水泥石的腐蚀破坏。随着材料科学的发展,1880-1890年第一批钢筋混凝土结构工程问世，并首先应用于工业建筑物，随之而来的钢筋

5、混凝土结构腐蚀条件下的安全使用和耐久性（主要是钢筋锈蚀）问题也就摆在了人们的面前。20世纪初，格尤恩、拉巴利徳和克莱罗门等人对工业建筑中使用的混凝土和钢筋混凝土进行了基本研究和经验总结。此后由于科学技术的迅速发展，人们对混凝土结构耐久性的研究范围越来越广，研究内容也越来越深入。3混凝土结构耐久性研究现状混凝土结构的耐久性研究基本上是从材料、构件和结构三个层次上研究的。3.1材料学科的研究国内外材料学科对混凝土结构耐久性研究已进行了多年，其研究的目的主要在于解决混凝土结构设计、施工和使用维修屮的构

6、造措施，如设计屮的防水节点大样图，裂缝限制指标，施工中的水灰比、外加剂类型、使用维修中的补强措施等，而且目前混凝土结构耐久性研究成果的绝大多数是在材料学科方面取得的，如钢筋锈蚀，混凝土碳化、冻融循环、碱骨料反应、化学作用和混凝土配比等的机理，以及物理、化学和生化过程和环境侵蚀分析，但材料学科对混凝土耐久性研究存在以下缺点［3］：（1）基于混凝土结构的寿命为某一定值而言的，即没有充分考虑结构的使用不同，寿命也应有不同的情况；（2）只能取得在某一因素影响下某单一材料的破坏过程，而混凝土结构是由多种材

7、料（钢筋、水泥、砂石、水、外加剂等组成的且影响结构耐久性的因素很多，材料之间和影响因素之间的关系错综复杂，仅通过研究某一（或某些）因素影响下某一（或某些）材料的破坏过程來解决混凝土结构耐久性问题是困难的［5］。3.2力学学科的研究在腐蚀环境屮，当混凝土结构的材料性能发生劣化后，结构构件的承载力和和适用性也随之下降，因此国内外也有研究者对锈蚀后的钢筋混凝土构件的力学性能进行了大量实验，试验表明受腐蚀钢筋混凝土构件的承载能力与构件截面尺寸的变化、材料强度的变化及钢筋与混凝土粘结性能的变化等儿种因素有

8、关，而当钢筋混凝土构件锈蚀后，构件刚度减小，变形增大，从而使构件的适用性降低。3.3结构工程学科的研究钢筋混凝土结构是由多种构件构成的结构体系，象单个构件一样对整个结构进行实验室研究是不可能的，目前常用的方法是对结构进行安全性或耐久性评估和局部现场荷载试验和使用寿命计算模型［4］,这些方法不仅适用于结构因耐久性不足而引起的安全性问题，对其它情况的安全性评估如施工质量、火灾后结构的性能等也同样适用，结构工程学科研究的另一方面是解决新建混凝土结构设计中的耐久性计算，主要分为抗力与荷载变化的研究，其中