1混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性 (2)ppt課件

1、鐵道科學(xué)研究院 仲新華混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性決定結(jié)構(gòu)的耐久性 環(huán)境影響結(jié)構(gòu)反應(yīng)1環(huán)境條件2建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3施工4檢驗(yàn)和維修混凝土分類(lèi)膠結(jié)材料水工、海工、道路、耐熱、耐酸、防輻射現(xiàn)澆類(lèi)預(yù)制類(lèi)配筋方式水泥、水玻璃、堿礦渣聚合物水泥、瀝青、樹(shù)脂有機(jī)膠結(jié)料無(wú)機(jī)膠結(jié)料施工工藝骨料普通、重、輕砂輕、全輕）、大孔、全砂普通、泵送、灌漿、真空吸水振壓、擠壓、離心用途無(wú)筋類(lèi)有筋類(lèi)素鋼筋、纖維、預(yù)應(yīng)力性能早強(qiáng)、無(wú)收縮、微膨脹1.高性能混凝土High Performance Concrete，縮寫(xiě)為HPC是最近十多年才出現(xiàn)的新型高技術(shù)混凝土。它以混凝土耐久性作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，保證混凝土有良好的工作性、適用性、力學(xué)強(qiáng)度

2、、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。 2高性能混凝土不僅是對(duì)傳統(tǒng)混凝土的重大突破，而且在節(jié)能、節(jié)料、工程經(jīng)濟(jì)、勞動(dòng)保護(hù)以及環(huán)境等高面都具有重要意義，是一種環(huán)保型、集約型的新型材料。 無(wú)粘結(jié)接觸粘結(jié)水泥漿填滿縫隙(混凝土， 低坍落度)間隔排列的顆粒 (混凝土， 高坍落度)1824年，英國(guó)人Aspdin J取得了波特蘭水泥的專(zhuān)利。1886年，美國(guó)首先采用回轉(zhuǎn)窯煅燒熟料，使水泥進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)階段。1850年，法國(guó)人取得鋼筋混凝土專(zhuān)利權(quán)。1928年，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)由法國(guó)人創(chuàng)造。r(m)10-210-310-410-510-610-710-810-910-10微孔毛細(xì)孔大孔mm

3、nmm與耐久性有關(guān)振搗不密實(shí)引入氣孔毛細(xì)孔凝膠孔混凝土鋼 筋化學(xué)過(guò)程物理過(guò)程酸、硫酸鹽、堿生物過(guò)程開(kāi)裂、凍害、磨蝕地衣、苔蘚等銹蝕、應(yīng)力腐蝕、氫脆鋼筋混凝土的主要裂化因素混凝土的碳化鋼筋的銹蝕裂痕堿骨料反應(yīng)凍融破壞磨蝕腐蝕1、混凝土的碳化影響因素：H2O、CO2 空氣中CO2濃度約0.03%）擴(kuò)散進(jìn)入孔隙與溶解的Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCO3 (完全飽和，完全干燥)Xcct1/2碳化檢測(cè)方法：X射線法試驗(yàn)室精確測(cè)量，能測(cè)試部分碳化深度） 化學(xué)試劑法1%酚酞酒精溶液） 已碳化區(qū)無(wú)色，未碳化區(qū)紅色碳化深度的預(yù)測(cè)模型碳化對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響 素混凝土：基本無(wú)影響 鋼筋混凝土：鋼筋銹蝕 預(yù)應(yīng)力混凝土：目前

4、方案下基本無(wú)影響2、鋼筋銹蝕 FeFe2+2e 2H+2eH2(反應(yīng)在堿性環(huán)境中受到抑制,極化) O2+2H2O+4e4OH-（反極化） Fe2+ 2OH- FeO xH2O(體積增加約3倍) 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 xH2O(體積增加約5倍)氯鹽影響：可溶的氯化鐵生成，當(dāng)氯離子與氫氧根離子濃度比大于0.6時(shí)，即使pH高達(dá)11.5，鋼筋的銹蝕也得不到保證。 影響因素： H2O、O2、溫度、氯離子濃度、pH值、裂痕鋼筋銹蝕對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響 對(duì)配筋混凝土影響巨大，強(qiáng)度降低、脆性增大、延性變差，導(dǎo)致承載力降低鋼筋銹蝕的檢測(cè)方法：自然電位法應(yīng)用廣泛）、交流阻抗譜法、線性極化法、

5、恒電位法、電化學(xué)噪聲法、混凝土電阻法、諧波法自然電位法測(cè)試受影響因素多，比較粗糙） 單電極法：鋼筋端頭外露或建造時(shí)的預(yù)埋電極 雙電極法：鋼筋不外露的構(gòu)件裂縫類(lèi)型物理的化學(xué)的溫度的結(jié)構(gòu)的建筑的位移早期凍結(jié)破壞塑性的可收縮骨料、干縮、龜裂鋼筋銹蝕、堿骨料反應(yīng)、碳化凍融、季節(jié)溫度、早期熱收縮偶然荷載、徐變、設(shè)計(jì)荷載模板位移、地基位移塑性收縮、塑性層縮硬化后硬化前3、混凝土裂縫腹板寬度180波紋管直徑84兩側(cè)箍筋間距106混凝土灌注通道18010614(箍筋外徑)16分布筋直徑）/222mm灌注混凝土?xí)r粗顆粒石料在此處受阻堆積4、堿骨料反應(yīng) 混凝土中的堿與具有堿活性的骨料間發(fā)生的膨脹性反應(yīng) 后果：混凝

6、土體積膨脹和開(kāi)裂，混凝土微結(jié)構(gòu)被改變，強(qiáng)度和彈性模量等力學(xué)性能降低癌癥三種類(lèi)型： 堿硅酸反應(yīng)Alkali-Silica Reaction ） 堿碳酸鹽反應(yīng)Alkali-Carbonate Reaction ） 堿硅酸鹽反應(yīng)Alkali-Silicate Reaction ） 關(guān)于堿含量的規(guī)定：一般認(rèn)為：高活性骨料2.1kg/m3 中等活性骨料3.0kg/m3德國(guó)、英國(guó)、加拿大、日本規(guī)定堿含量限制為： 3.0kg/m3新西蘭：2.5kg/m3南非：2.1kg/m3 骨料的堿活性檢測(cè)方法： （1巖相法：鑒定巖石種類(lèi)、礦物組成和各組分含量 缺陷：不能對(duì)骨料堿活性做定量分析，必須與其他方法配合使用。

7、（2化學(xué)法：通過(guò)測(cè)試溶出的SiO2濃度Sc和溶液堿度的降低值Rc進(jìn)行判斷。Rc70，ScRc （3砂漿棒法：(P3m0.05%,P6m0.1%) （4巖石柱法：(P0.1% ) （5快速砂漿棒法：(P14d0.1%) （6混凝土棱柱體法： (P3m0.02%,P6m0.03%或P12m0.04%) （7壓蒸法： (P6h0.1%)5、凍融破壞 飽水凍融循環(huán)特征：凍脹開(kāi)裂和表面剝蝕 靜水壓假說(shuō) 滲透壓假說(shuō)靜水壓假說(shuō)毛細(xì)孔水結(jié)冰，約12，有害孔。凝膠孔水結(jié)冰，低于78。 氣泡間距系數(shù) 臨界水飽和度： 抗凍試驗(yàn)方法（1快速凍融法 水凍水融法、氣凍水融法 耐久性指數(shù)DF=E/E0N/M（2慢凍法 （3

8、臨界膨脹試驗(yàn)法（4臨界水飽和度法 鹽凍更嚴(yán)重（1含鹽混凝土的初始飽水度提高（2鹽的濃度差使孔隙中的滲透壓加大 （3由于鹽產(chǎn)生的過(guò)冷水處于不穩(wěn)定狀態(tài)，結(jié)冰速度更快，產(chǎn)生更大的靜水壓。 （4含鹽混凝土在水分蒸發(fā)失水干燥時(shí)，孔中鹽過(guò)飽和而結(jié)晶，產(chǎn)生一個(gè)額外的結(jié)晶壓力。6、磨蝕 磨損侵蝕：車(chē)輪、松散材料的沖擊夾砂的風(fēng) 主要由粗骨料承擔(dān)混凝土磨耗率 空穴侵蝕：液體水空蝕水流靜水壓力小于水的蒸汽壓時(shí)，產(chǎn)生氣泡，流到靜水壓力大于蒸汽壓時(shí)，蒸汽在氣泡中冷凝，氣泡崩坍類(lèi)似于爆炸）。 主要由細(xì)質(zhì)砂漿承擔(dān)砂漿磨耗率 7、腐蝕 侵蝕介質(zhì)與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)酸、硫酸鹽和生物。腐蝕速度取決于鈣鹽的溶解速度。 酸侵蝕：酸在混凝土中的作用就是使所有的鈣化合物，如氫氧化鈣、水化硅酸鈣、水花鋁酸鈣轉(zhuǎn)變成侵蝕酸的鈣鹽。 有機(jī)酸：鹽酸氯化鈣溶解）、硫酸硫酸鈣沉積為石膏）、硝酸硝酸鈣溶解） 無(wú)機(jī)酸：乳酸乳酸鈣、醋酸醋酸鈣 軟水溶解鈣化合物 鎂鹽和胺鹽可作為當(dāng)量酸以同樣方式進(jìn)行反應(yīng)。硫酸鹽侵蝕：僅與水泥中某些組分起反應(yīng)。 硫酸根離子與鋁酸鹽組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng) C3A的水化產(chǎn)物水化鋁酸鈣和水化單硫鋁酸