大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 題 目： 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談 學(xué)習(xí)中心： 福建漳州奧鵬學(xué)習(xí)中心 層 次： ?？破瘘c本科 專 業(yè)： 土木工程 年 級： 2011年 春 季 學(xué) 號： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2013 年1月25日 內(nèi)容摘要通過多年的施工及監(jiān)理經(jīng)驗，作者對當(dāng)前施工中混凝土結(jié)構(gòu)存在的耐久性問題進(jìn)行分析,提出了影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素并指出了在施工中常見的提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施,并結(jié)合現(xiàn)階段我國的實際情況,對現(xiàn)階段我國設(shè)計施工中存在的一些缺陷進(jìn)行了思考。我國是一個發(fā)展中的大國，正在從事著大規(guī)?；窘ㄔO(shè)，隨著現(xiàn)代建筑不斷向高層化大跨化和地下化方向發(fā)展

2、，提高混凝土耐久性應(yīng)該成為工程界關(guān)注的熱點問題。關(guān)鍵詞：混凝土；耐久性；影響因素；措施目 錄內(nèi)容摘要I引 言11 緒論21.1 混凝土耐久性問題的提出21.2 混凝土耐久性的概念22 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題的分析32.1 混凝土凍融破壞3破壞機(jī)理3影響因素42.2 混凝土滲透破壞4破壞原因4影響因素52.3 堿骨料反應(yīng)5破壞原因5影響因素62.4 混凝土的碳化6破壞原因6影響因素72.5 鋼筋銹蝕7破壞原因7影響因素82.6 化學(xué)侵蝕8產(chǎn)生原因8影響因素93 提高混凝土耐久性的措施103.1、合理選擇混凝土結(jié)構(gòu)的組成材料10混凝土各組成材料及鋼筋的選用10抗硫酸鹽腐蝕10摻入高效減水劑10抗碳化

3、113.2、控制施工質(zhì)量11控制施工質(zhì)量主要從混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層的厚度控制、混凝土結(jié)構(gòu)各種孔隙的控制以及水灰比控制等幾個方面進(jìn)行11抗磨損113.3、改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計114.4、采用高強(qiáng)混凝土以提高結(jié)構(gòu)物的耐久性124.5、消除混凝土自身的結(jié)構(gòu)破壞因素124.6、 結(jié)構(gòu)的日常維護(hù)124.7、其他124 案例分析144.1工程概況144.2裂縫分布情況及特征144.3裂縫產(chǎn)生的原因分析145 結(jié)論與展望17參考文獻(xiàn)18引 言混凝土結(jié)構(gòu)以其整體性好、耐久性好、可塑性強(qiáng)、維修費用少等優(yōu)點廣泛使用于整個20世紀(jì)，一些發(fā)達(dá)國家的混凝土使用了三四十年后，紛紛進(jìn)入老化期。人們始料不及的是混凝土材料在不利的環(huán)境、運

4、用條件下，出現(xiàn)了一系列影響結(jié)構(gòu)耐久性的物理、化學(xué)現(xiàn)象，如結(jié)構(gòu)混凝土的碳化、保護(hù)層剝落、裂縫的發(fā)展、鋼筋銹蝕、滲透凍融破壞、混凝土集料的化學(xué)腐蝕等等，以及鋼筋與混凝土之間粘結(jié)錨固作用的消弱等方面。從短期效果而言，這些問題影響結(jié)構(gòu)的外觀和使用功能；從長遠(yuǎn)看，則為降低結(jié)構(gòu)安全度，成為發(fā)生事故的隱患，影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。因而混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題已成為結(jié)構(gòu)工程師們不容忽視的一個重要焦點。混凝土耐久性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi),在各種環(huán)境條件作用下,不需要額外的費用加固處理而保持其安全性、正常使用和可接受的外觀能力。混凝土耐久性主要指:抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、碳化。我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范長期沒有設(shè)計使用年

5、限的要求,在近幾年修訂頒布的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中才明確規(guī)定將建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計年限分為四類,但這對提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性起不到太大的作用,雖然結(jié)構(gòu)的使用年限可以通過維修延長,但結(jié)構(gòu)中的個別部件不一定能夠達(dá)到設(shè)計使用年限,這在橋梁等結(jié)構(gòu)中尤為明顯。例如設(shè)計使用30年的拉索往往不到20年就要更換,這無疑會大大縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命,應(yīng)該在設(shè)計時加以考慮。 另外,由于我國的國情限制,我國的混凝土結(jié)構(gòu)往往達(dá)不到發(fā)達(dá)國家的設(shè)計與施工水平。隨著改革開放的進(jìn)行,我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平已經(jīng)逐漸與國際接軌,但不可否認(rèn)的是,我國的科技水平仍然無法與發(fā)達(dá)國家相比,在設(shè)計中也就難免有這樣那樣的問題。我國的勞動力素質(zhì)普遍低下,建筑施

6、工大多還是粗放型的建造方式,施工質(zhì)量難以保證。同時,我國的建筑材料與國外也有不小的差距,例如我國的水泥質(zhì)量一般要比歐洲差,隨著齡期的發(fā)展其后期性能提高可能相對較少,因此在齡期系數(shù)的取值上宜偏低取用。而這些也就使我國的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性低于國外水平。下面從影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素和提高耐久性的技術(shù)措施兩個方面來探討混凝土的耐久性問題。1 緒論1.1 混凝土耐久性問題的提出混凝土結(jié)構(gòu)以其整體性好、耐久性強(qiáng)、維修費用少等優(yōu)點廣泛使用于整個20世紀(jì)，發(fā)現(xiàn)混凝土的耐久性問題則是在60至70年代。一些發(fā)達(dá)國家的混凝土橋使用了三四十年后，紛紛進(jìn)入老化期。人們始料不及的是混凝土材料在不利的環(huán)境、運用條件下

7、，出現(xiàn)了一系列影響結(jié)構(gòu)耐久性的物理、化學(xué)、現(xiàn)象，如結(jié)構(gòu)混凝土的碳化、保護(hù)層剝落、裂縫的發(fā)展、鋼筋銹蝕、滲凍融破壞、混凝土集料的化學(xué)腐蝕等等。我國七十年代后期建造的混凝土橋梁亦發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象。因而混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題已成為結(jié)構(gòu)工程師們不容忽視的一個問題。1.2 混凝土耐久性的概念混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性概括起來是指混凝土抵抗周圍不利因素長期作用的性能。結(jié)構(gòu)耐久性問題主要表現(xiàn)為：混凝土損傷；鋼筋的銹蝕、脆化、疲勞、應(yīng)力腐蝕；以及鋼筋與混凝土之間粘結(jié)錨固作用的消弱等三個方面。從短期效果而言，這些問題影響結(jié)構(gòu)的外觀和使用功能；從長遠(yuǎn)看，則為降低結(jié)構(gòu)安全度，成為發(fā)生事故的隱患，影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。下面

8、從影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素和提高耐久性的技術(shù)措施兩個方面來探討混凝土的耐久性問題。2 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題的分析如上一章所述，混凝土耐久性是指混凝土在實際使用過程中抵抗各種破壞因素作用，長期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。主要包括抗凍性、抗?jié)B透性、抗堿集料反應(yīng)，抗腐蝕等幾個方面。本章將從凍融破壞、滲透破壞、堿骨料反應(yīng)、混凝土的碳化、鋼筋銹蝕、化學(xué)侵蝕六個方面對混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生耐久性失效的原因及影響因素進(jìn)行論述。2.1 混凝土凍融破壞混凝土凍融破壞是指混凝土在飽水或潮濕的狀態(tài)下，由于環(huán)境中溫度的正負(fù)變化，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部松弛產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，反復(fù)的凍融循環(huán)造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現(xiàn)象?；炷涟l(fā)

9、生凍融破壞后，破壞作用不斷積累，裂縫不斷擴(kuò)大和深入，由外向里，直至混凝土破壞，而其現(xiàn)象就是從表層開始向內(nèi)逐層剝落。當(dāng)經(jīng)過反復(fù)多次的凍融循環(huán)以后，損傷逐步積累不斷擴(kuò)大，發(fā)展成互相連通的裂縫，使混凝土的強(qiáng)度逐步降低，最終嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)的長期使用。2.1.1 破壞機(jī)理混凝土凍害機(jī)理的研究始于20世紀(jì)30年代，有靜水壓假說、滲透壓假說等。但由于混凝土結(jié)構(gòu)凍害的復(fù)雜性，至今尚無公認(rèn)的、完全反映混凝土凍害機(jī)理的理論。直至現(xiàn)在，被廣大科研學(xué)者接受的最有價值的解釋是靜水壓假說和滲透壓假說的結(jié)合，這種結(jié)合奠定了混凝土抗凍性研究的理論基礎(chǔ)。(1) 靜水壓假說：硬化混凝土的孔隙有凝膠孔、毛細(xì)孔、空氣泡等。各種孔隙之

10、間的孔徑差異很大。水轉(zhuǎn)變?yōu)楸鶗r體積膨脹9，在冰凍過程中，混凝土孔隙中的部分孔溶液冰凍膨脹，迫使未結(jié)冰的孔溶液從結(jié)冰區(qū)向外遷移?？兹芤涸诳蓾B透的水泥漿體結(jié)構(gòu)中移動，必須克服粘滯阻力，因而產(chǎn)生靜水壓，形成破壞應(yīng)力。靜水壓假說能解釋成熟混凝土冰凍破壞的許多表現(xiàn)，它在引氣混凝土方面的應(yīng)用也較成功。但從水壓力本質(zhì)來理解它的作用應(yīng)是瞬時性的，隨著時間進(jìn)展危險理應(yīng)逐漸消失才對。然而試驗說明：混凝土冰凍破壞有時隨時間而日益劇烈、嚴(yán)重。在水泥漿冰凍時，水分的運動大多不像通常設(shè)想那樣，遠(yuǎn)離冰凍地點而去，而恰恰是趨向冰凍地點；再次冰凍時的膨脹一般情形是隨冷卻速率增加而下降。這些都是靜水壓假說難以解釋的。(2) 滲透

11、壓假說：滲透壓假說認(rèn)為，由于混凝土孔溶液中含有鈉、鉀、鈣等鹽類，大孔中的部分溶液先結(jié)冰后，未凍溶液中鹽的濃度上升，與周圍較小孔隙中的溶液之間形成濃度差。這個濃度差的存在使小孔中溶液向已部分凍結(jié)的大孔遷移。即使是濃度為0的孔溶液，由于冰的飽和蒸汽壓低于同溫下水的飽和蒸汽壓，小孔中的溶液也要向已部分凍結(jié)的大孔溶液中遷移?？梢姖B透壓是孔溶液的鹽濃度差和冰水飽和蒸汽壓差共同形成的。2.1.2 影響因素對于影響混凝土凍融破壞的主要因素總結(jié)起來大致有以下四個方面：（1）水灰比：水灰比越大，使凝土孔隙率越大，導(dǎo)致混凝土的吸水率增大，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)凍融破壞嚴(yán)重；（2）孔結(jié)構(gòu)和孔隙特征：連通毛細(xì)孔易吸水飽和

12、，使混凝土凍害嚴(yán)重；若為封閉孔，則不易吸水，凍害就??；（3）飽水度：若混凝土的孔隙非完全吸水飽和，冰凍過程產(chǎn)生的壓力促使水分向孔隙處遷移，從而降低冰凍膨脹應(yīng)力，對混凝土破壞作用就?。唬?）混凝土自身強(qiáng)度：在相同的冰凍破壞應(yīng)力作用下，混凝土強(qiáng)度越低，凍害程度就越高。2.2 混凝土滲透破壞混凝土結(jié)構(gòu)的滲透破壞是指氣體、液體或者離子等有害介質(zhì)在混凝土中滲透、擴(kuò)散或遷移，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)受到破壞?；炷两Y(jié)構(gòu)發(fā)生滲透破壞后，有害介質(zhì)首先破壞結(jié)構(gòu)表層混凝土，導(dǎo)致混凝土中發(fā)生鋼筋銹蝕、堿骨料反應(yīng)等變化，而這些變化多數(shù)伴隨著體積的膨脹，膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力又使得混凝土進(jìn)一步開裂，從而進(jìn)一步加大混凝土的滲透性，使得

13、有害介質(zhì)的入侵更加迅速，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)循環(huán)往復(fù)產(chǎn)生更大范圍的破壞。因此混凝土的滲透性給有害介質(zhì)提供了入侵的通道，而有害介質(zhì)與混凝土發(fā)生的破壞性反應(yīng)則增大了混凝土的滲透性，兩者相互促進(jìn)，最終嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。2.2.1 破壞原因混凝土具有多種粒徑的孔隙，連通的孔隙會成為氣體、液體或有害介質(zhì)進(jìn)入混凝土的通道，導(dǎo)致混凝土破壞?；炷恋臐B透機(jī)理是水與混凝土表面接觸時，壓力差和毛細(xì)孔壓力不斷促使水分向混凝土內(nèi)部遷移。隨著水分遷移的深入，水與毛細(xì)孔壁摩擦阻力增大，滲水速度隨滲透深度的增加成比例下降。當(dāng)水達(dá)到混凝土相反的一側(cè)時，毛細(xì)孔壓力就會改變方向，阻礙水分的滲出。若壓力差大于孔壁摩擦阻力和毛細(xì)

14、阻力，則水將從混凝土相反的一側(cè)滴出；若壓力差小于摩擦阻力和毛細(xì)孔阻力，則水的遷移為毛細(xì)孔遷移，此時的遷移速度取決于混凝土背水面水分的蒸發(fā)速度。2.2.2 影響因素影響混凝土滲透性的因素主要有水灰比、骨料最大粒徑、混凝土養(yǎng)護(hù)方法、水泥品種、外加劑等因素。具體影響情況為：（1）混凝土的水灰比會影響混凝土孔隙的大小和數(shù)量，進(jìn)而直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的密實性。水灰比越小，混凝土越密實，其抗?jié)B性越好，反之亦然。（2）由于骨料和水泥漿的界面處易產(chǎn)生裂隙和較大骨料下方易形成孔穴，因此在水灰比相同時，混凝土骨料的最大粒徑越大，其抗?jié)B性能越差；（3）蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土，其抗?jié)B性較潮濕養(yǎng)護(hù)的混凝土要差。在干燥條件下，混

15、凝土早期失水過多，容易形成收縮裂縫，因而降低混凝土的抗?jié)B性。而在潮濕環(huán)境中或水中硬化的混凝土，不但總孔隙率降低，而且孔徑也較小。這就增加了混凝土密實性，提高了混凝土的抗?jié)B性；（4）水泥的品種、性質(zhì)也影響混凝土的抗?jié)B性能。水泥的細(xì)度越大，水泥硬化體孔隙率越小，強(qiáng)度就越高，則其抗?jié)B性越好；（5）在混凝土中摻入某些外加劑，如減水劑等，可減小水灰比，改善混凝土的和易性，因而可改善混凝土的密實性，即提高了混凝土的抗?jié)B性能；2.3 堿骨料反應(yīng)混凝土中的堿與混凝土中的活性骨料發(fā)生反應(yīng)，生成膨脹性物質(zhì)，導(dǎo)致混凝土發(fā)生膨脹破壞，稱為堿骨料反應(yīng)。這種反應(yīng)引起明顯的混凝土體積膨脹和開裂，改變混凝土的微結(jié)構(gòu)，使混凝土

16、的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)性能明顯下降，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全使用性，而其反應(yīng)一旦發(fā)生很難阻止，更不易修補(bǔ)和挽救，被稱為混凝土的“癌癥”。2.3.1 破壞原因堿骨料反應(yīng)主要可分為堿與硅酸、堿與碳酸鹽及堿與硅酸鹽三種反應(yīng)。（1）堿-硅酸反應(yīng)：是分布最廣、研究最多的堿骨料反應(yīng)，該反應(yīng)是指混凝土中的堿組分與骨料中的活性SiO2之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，其結(jié)果是導(dǎo)致骨料被侵蝕，生成堿-硅酸凝膠，并從周圍介質(zhì)中吸收水分而膨脹，導(dǎo)致混凝土開裂。（2）堿-碳酸鹽反應(yīng)：是指混凝土中的堿與碳酸鹽礦物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)引起混凝土的地圖狀開裂。堿-碳酸鹽反應(yīng)是孔溶液中的堿與骨料中的白云石之間的反應(yīng)。這一反應(yīng)不是發(fā)生在骨料

17、顆粒與水泥砂漿的表面，而是發(fā)生在骨料顆粒的內(nèi)部，水鎂石Mg（OH）2晶體排列的壓力和粘土吸水膨脹，引起混凝土的內(nèi)部應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開裂。（3）堿-硅酸鹽反應(yīng)：是指混凝土中的堿與骨料中某些層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)，使層狀硅酸鹽層間間距增大，骨料發(fā)生膨脹，致使混凝土膨脹開裂。2.3.2 影響因素從堿骨料反應(yīng)發(fā)生的條件出發(fā)，分析該種破壞的影響因素主要是：（1）活性骨料：引起混凝土堿骨料反應(yīng)的主要因素是混凝土中含有堿活性的骨料。因此在施工中盡量選擇無堿活性的骨料，在不得不采用具有堿活性的骨料時，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土中總的堿量；（2）活性摻合料：摻用活性摻合料，如硅灰、礦渣、粉煤灰（高鈣高堿粉煤灰除外）等，

18、對堿骨料反應(yīng)有明顯的抑制效果。活性摻合料與混凝土結(jié)構(gòu)中的堿起反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物均勻分散在混凝土中，而不是集中在骨料表面，不會發(fā)生有害的膨脹，從而降低了混凝土的含堿量，起到抑制堿骨料反應(yīng)的作用；（3）水分：堿骨料反應(yīng)要有水分，如果沒有水分，反應(yīng)就會大為減少乃至完全停止。因此，要防止外界水分滲入混凝土結(jié)構(gòu)中以減輕堿骨料反應(yīng)的危害。2.4 混凝土的碳化混凝土的碳化作用是指空氣中的二氧化碳?xì)怏w滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鈣和水，使混凝土堿度降低的過程，這一過程又稱混凝土的中性化。2.4.1 破壞原因碳化的化學(xué)反應(yīng)式為：Ca（OH）2CO2CaCO3H2O混凝土的碳化反應(yīng)結(jié)果有兩個方面：一

19、方面，反應(yīng)生成碳酸鈣和其他固態(tài)物質(zhì)會堵塞在混凝土孔隙中，使混凝土的孔隙率下降，大孔減少，從而減弱了后續(xù)CO2的擴(kuò)散，使混凝土密實度提高；另一方面，孔隙中的Ca(OH)2濃度及PH值降低，導(dǎo)致鋼筋脫鈍而銹蝕。2.4.2 影響因素影響混凝土碳化的因素有很多，但概括其主要因素有兩方面，一方面是材料因素，另一方面是環(huán)境條件因素。（1）材料方面：不同的水泥，其礦物組成、混合材量、外加劑、生料化學(xué)成分不同，直接影響水泥的活性和混凝土的堿度，對碳化速度有著重要的影響。一般而言，水泥中熟料越多，則混凝土的碳化速度越慢。不同的骨料品種和粒徑級配不同，其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)差別很大，直接影響混凝土的密實性。其材質(zhì)致密堅實

20、，級配好的骨料混凝土，其碳化的速度較慢。水灰比的角度，在水泥用量一定的條件下，增大水灰比，其混凝土的孔隙率增加，密實度降低，滲透性增大，空氣中的水分及有害物質(zhì)較多的侵入混凝土內(nèi)部，加快混凝土的碳化。（2）環(huán)境條件：溫度對混凝土碳化表現(xiàn)在當(dāng)溫度下降較大時，混凝土表面收縮產(chǎn)生拉力，一旦超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，使得混凝土表面開裂，為二氧化碳和水分滲入創(chuàng)造條件，加速混凝土碳化；另外，溫度高時，二氧化碳在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)較大，為其余氫氧化鈣反應(yīng)提供了有利條件，陽光的照射加速了其反應(yīng)的碳化速度。另外，影響混凝土碳化程度的因素還有養(yǎng)護(hù)方法和齡期，混凝土強(qiáng)度，相對濕度，CO2濃度等等。2.5 鋼筋銹蝕混凝土中水

21、泥水化后，會生成堿性的氫氧化鈣，導(dǎo)致混凝土孔隙中的水分有很高的堿性，在鋼筋表面形成一層致密的鈍化膜，因此在正常情況下鋼筋不會銹蝕；但鈍化膜一旦破壞，在有足夠水和氧氣條件下會產(chǎn)生電化腐蝕。混凝土中鋼筋一旦發(fā)生銹蝕，在鋼筋表面生成一層疏松的銹蝕產(chǎn)物，同時向周圍混凝土孔隙中擴(kuò)散?；炷林械匿摻钿P蝕后，一方面會使鋼筋有效截面減小，另一方面，銹蝕產(chǎn)物體積膨脹使混凝土保護(hù)層脹裂甚至脫落，鋼筋混凝土之間的粘結(jié)作用下降。2.5.1 破壞原因混凝土中鋼筋銹蝕的實質(zhì)是電化學(xué)腐蝕。主要表現(xiàn)為鋼筋在外部介質(zhì)作用下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，逐步生成氫氧化鐵（即鐵銹）等，鐵銹的體積會比原金屬增大24倍，產(chǎn)生膨脹壓力，造成混凝土順筋

22、裂縫，從而成為腐蝕介質(zhì)滲入鋼筋的通道，加快結(jié)構(gòu)的損壞。2.5.2 影響因素鋼筋銹蝕的開始是從鋼筋周圍的鈍化膜破壞開始的，因此影響混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕的因素主要有：（1）混凝土液相pH值：鋼筋銹蝕速度與混凝土液相pH值有密切關(guān)系。當(dāng)pH值大于10時，鋼筋銹蝕速度很??；而當(dāng)pH值小于4時，鋼筋銹蝕速度急劇增加。（2）混凝土密實度和保護(hù)層厚度：混凝土越密實，破壞性介質(zhì)越不容易進(jìn)入混凝土腐蝕鋼筋；保護(hù)層厚度對鋼筋銹蝕的影響呈線性關(guān)系，因此世界各國規(guī)范對保護(hù)層厚度都作了規(guī)定。（3）水泥品種和摻合料：粉煤灰等礦物摻合料能降低混凝土的堿性，從而影響鋼筋銹蝕破壞。2.6 化學(xué)侵蝕一些侵蝕性介質(zhì)，比如酸、堿、硫酸

23、鹽、壓力動水等，侵入混凝土，可能會造成混凝土的化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕主要有三類，分別為溶出性侵蝕、溶解性侵蝕和膨脹性侵蝕。2.6.1 產(chǎn)生原因（1）溶出性侵蝕：對于一些密實性較差、滲透性較大的混凝土，在一定壓力的流動水中，水化產(chǎn)物Ca（OH）2會不斷溶出并流失。Ca（OH）2的溶出使水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣失去穩(wěn)定性而水解、溶出，這些水化產(chǎn)物的溶出使混凝土的強(qiáng)度不斷降低。（2）溶解性侵蝕：溶解性侵蝕分為酸侵蝕和堿侵蝕兩類。當(dāng)環(huán)境水的PH值小于6.5時，會對混凝土造成酸侵蝕；由于水泥的水化會生成堿性物質(zhì)，因此混凝土中呈堿性，當(dāng)堿在一定的濃度（15%以下）、溫度（低于50）時，堿對混凝土的侵蝕作用很小，

24、但是對于高濃度的堿溶液或者熔融狀堿會對混凝土產(chǎn)生侵蝕作用。（3）膨脹性侵蝕：硫酸鹽與混凝土的水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對混凝土產(chǎn)生膨脹破壞作用，是典型的膨脹性侵蝕。2.6.2 影響因素結(jié)構(gòu)的密實程度和孔隙特征對混凝土化學(xué)侵蝕會有所影響；結(jié)構(gòu)密實和孔隙封閉的混凝土，環(huán)境水不易侵入，故其抗侵蝕性較強(qiáng)。第三章開始另起一頁。閱后刪除此文本框3 提高混凝土耐久性的措施3.1、合理選擇混凝土結(jié)構(gòu)的組成材料 3.1.1混凝土各組成材料及鋼筋的選用應(yīng)滿足材料的耐久性質(zhì)量要求，應(yīng)按規(guī)范規(guī)定對進(jìn)場原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗。同時合理改善顆粒級配，提高混凝土的密實性。原材料的選擇。水泥類材料的強(qiáng)度和工程性能,是

25、通過水泥砂漿的凝結(jié),硬化形成的,水泥石一旦受損,混凝土的耐久性就被破壞,因此水泥的選擇需注意水泥品種的具體性能,選擇堿含量小,水化熱低,干縮性小,耐熱性,抗水性,抗腐蝕性,抗凍性能好的水泥,并結(jié)合具體情況進(jìn)行選擇。集料的選擇應(yīng)考慮其堿活性,耐蝕性和吸水性,同時選擇合理的級配,改善混凝土拌合物的和易性,提高混凝土密實度;摻混合材混凝土,是提高混凝土耐久性的有效措。3.1.2 抗硫酸鹽腐蝕當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處在有侵入介質(zhì)作用的環(huán)境時，會引起水泥石發(fā)生一系列化學(xué)、物理及物化變化，而逐步受到侵蝕，防止硫酸鹽腐蝕的最基本作法是控制水灰比，并適當(dāng)增加水泥用量，因為水灰比是決定混凝土滲透性的重要因素，如

26、果硫酸鹽腐蝕非常嚴(yán)重，降低水灰比采用V型水泥也不能起良好的保護(hù)作用，可采用摻混合料的水泥。如摻入含有活性硅較多的天然火山灰的水泥；摻入粉煤灰的水泥；摻入高爐不淬礦渣的水泥以及摻入硅粉的水泥。如果有現(xiàn)成的石膏礦渣水泥，也可以考慮作為代用品。     如果混凝土是預(yù)制品，提高該制品抗硫酸鹽的另一途徑是采用高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，在高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下，尤其是摻有磨細(xì)二氧化硅的混凝土，可消除水化漿體中的氫氧化硅，并且使高硫型和硫型水化硫酸鹽幾乎不再存在，其中的氧化結(jié)合C-S-H變成耐腐蝕性良好的硅酸鹽（水石硫石）或單獨形成穩(wěn)定的C3AH6，從而能更好的抵抗硫酸鹽腐蝕。3.

27、1.3 摻入高效減水劑在保證混凝土拌和物所需流動性的同時，盡可能降低用水量，減少水灰比，使混凝土的總孔隙，特別是毛細(xì)管孔隙率大幅度降低。水泥在加水?dāng)嚢韬?，會產(chǎn)生一種絮凝狀結(jié)構(gòu)。在這些絮凝狀結(jié)構(gòu)中，包裹著許多拌和水，從而降低了新拌混凝土的工作性。施工中為了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必須在拌和時相應(yīng)地增加用水量，這樣就會促使水泥石結(jié)構(gòu)中形成過多的孔隙。當(dāng)加入減水劑的定向排列，使水泥質(zhì)點表面均帶有相同電荷。在電性斥力的作用下，不但使水泥體系處于相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，還在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，同時使水泥絮凝體內(nèi)的游離水釋放出來，因而達(dá)到減水的目的。許多研究表明，當(dāng)水灰比降低到0.38以下

28、時，消除毛細(xì)管孔隙的目標(biāo)便可以實現(xiàn)，而摻入高效減水劑，完全可以將水灰比降低到0.38以下，減少混凝土內(nèi)部孔隙率。 3.1.4  抗碳化一般的說，采用早強(qiáng)硅酸鹽水泥時，碳化最慢，硅酸鹽水泥稍快；而采用混合水泥時，由于Ca（OH）2的量相對較少，因此，碳化速度最快，碳化速度與混凝土強(qiáng)度密切相關(guān)，如果混凝土的抗壓強(qiáng)度大于62.5N/mm2時，可不考慮混凝土的碳化。高性能混凝土的強(qiáng)度等級為C50級以上，其極限抗壓強(qiáng)度大于62.5N/mm2，采用高性能混凝土是提高碳化性能的有效途徑之一。3.2、控制施工質(zhì)量 3.2.1控制施工質(zhì)量主要從混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層的厚度控制、

29、混凝土結(jié)構(gòu)各種孔隙的控制以及水灰比控制等幾個方面進(jìn)行針對不同的腐蝕環(huán)境應(yīng)設(shè)計不同的保護(hù)層厚度。如一類環(huán)境(室內(nèi)正常環(huán)境),設(shè)計使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)保護(hù)層厚度應(yīng)按規(guī)范的規(guī)定增加40%;混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件宜整體澆筑,不宜留施工縫。可以通過摻加高效減水劑,在保證混凝土拌和物所需流動性的同時,降低用水量,減小水灰比,使混凝土的總孔隙率大幅度降低。 控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量，改善混凝土的施工工藝，攪拌均勻、充分振搗，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。除了選擇及配良好的集料和精心施工保證混凝土充分搗實和水泥充分水化外，水灰比是影響混凝土密實性的最重要的條件，故橋規(guī)（JTG D62）中規(guī)定了

30、各類環(huán)境條件下滿足混凝土耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量值。同時適當(dāng)摻用外加劑，如摻用減水劑或引氣劑，可改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實性。  3.2.2抗磨損一般而言，混凝土的抗壓強(qiáng)度愈高，抗磨性能愈好。低水灰比的高強(qiáng)混凝土是提高密實的耐磨混凝土，表面混凝土致密是提高耐磨性的必要條件，施工時，應(yīng)該多次壓抹搓平混凝土表面。在有泌水的情況下，必須推持表面修整的時間，讓水分充分蒸發(fā)，并在混凝土終凝前充分壓抹搓平混凝土表面。此外，還可以通過在表面摻加高硬度集料增強(qiáng)耐磨性。 3.3、改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)的選型、布置和構(gòu)造應(yīng)有利于減輕環(huán)境因素對結(jié)構(gòu)的作用。采用具有防腐

31、保護(hù)的鋼筋（例如，體外預(yù)應(yīng)力筋，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，環(huán)氧涂層鋼筋等）；加強(qiáng)構(gòu)造配筋，控制裂縫發(fā)展；加大混凝土保護(hù)層厚度等。橋規(guī)（JTG D622004）與舊橋規(guī)相比，構(gòu)造鋼筋用量增多，混凝土保護(hù)層加大，構(gòu)造不合理的地方進(jìn)行了調(diào)整。 4.4、采用高強(qiáng)混凝土以提高結(jié)構(gòu)物的耐久性高強(qiáng)度混凝土(50 MPa以上)的配制特點就是低水灰比，加外加劑，摻用超細(xì)活性摻合料，它的研制和應(yīng)用解決的核心問題之一就是保證耐久性。由于高強(qiáng)混凝土的密實性能好，抗?jié)B、抗凍性能均優(yōu)于普通混凝土，因此不但適用于高層和大跨度結(jié)構(gòu)物，對于海洋和港口工程，其抗?jié)B和耐腐蝕性能均大大優(yōu)于普通混凝土。4.5、消除混凝土自身的結(jié)構(gòu)破壞

32、因素除了環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞以外，混凝土本身的一些物理化學(xué)因素，也可能引起混凝土結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞，致使混凝土失效。例如，混凝土的化學(xué)收縮和干縮過大引起的開裂，水化性過熱過高引起的溫度裂縫，硫酸鋁的延遲生成，以及混凝土的堿骨料反映等。因此，要提高混凝土的耐久性，就必須減小或消除這些結(jié)構(gòu)破壞因素。加強(qiáng)施工控制環(huán)節(jié)，避免收縮及溫度裂縫產(chǎn)生，以提高混凝土的耐久性。 4.6、 結(jié)構(gòu)的日常維護(hù)結(jié)構(gòu)在使用階段,應(yīng)注意檢測,維護(hù)和修理,對處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程更應(yīng)如此,建立檢測和評估體系,及時發(fā)現(xiàn),及時修理,確?；炷两Y(jié)構(gòu)的正常使用。在使用中,應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)承受超重荷載、接觸腐蝕性

33、物質(zhì),并盡量減少凍融環(huán)境的影響。同時在結(jié)構(gòu)建成后定期檢查,在結(jié)構(gòu)破壞超過一定的界限后,就需要詳查破壞原因并評估是否需要維修或加固。4.7、其他 4.7.1 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，控制早期裂縫。 4.7.2 在保證混凝土拌合物所需流動性的同時，摻入減水劑。 4.7.3 加入高效活性礦物摻料，改善水化膠凝物質(zhì)的組成，消除游離石灰的目的，使水泥石結(jié)構(gòu)更為緊密。 4.7.4 表面涂裝進(jìn)行防腐處理，可使暴露在空氣中的混凝土結(jié)構(gòu)以及沿海地區(qū) 的橋梁工程，受到空氣中的鹽分等其它元素的侵蝕，延長混凝土構(gòu)件的使用年限。綜上所述，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久

34、性取決于混凝土材料的自身特性和結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境，同時與結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及養(yǎng)護(hù)密切相關(guān)。4 案例分析4.1工程概況福建省漳州市天華投資辦公樓為東西走向的外廊式建筑，建筑面積約3500，沿口高度22m，寬度11m，總長43m。鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，樓屋蓋主要為裝配式預(yù)制多孔板結(jié)構(gòu)。 該工程2003年12月開工，2004年7月竣工。交付使用后，首先發(fā)現(xiàn)頂層辦公室內(nèi)主梁端部有較大裂縫，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)樓面主、次梁也有裂縫產(chǎn)生，為分析裂縫產(chǎn)生原因，保證使用安全，建設(shè)單位組織設(shè)計、施工等相關(guān)單位對工程設(shè)計、施工中可能存在的問題進(jìn)行了分析。4.2裂縫分布情況及特征15層頂梁均發(fā)現(xiàn)有裂縫產(chǎn)生，裂縫分布于梁的端部，呈斜

35、向開展，上部較寬，沿伸至梁頂面，下部寬度較小，沿伸中下部閉合，裂縫在梁側(cè)面對稱，裂縫最大寬度在0.50.7左右，局部裂縫區(qū)域混凝土有酥碎現(xiàn)象（主梁裂縫見下圖）。次梁裂縫主要分布在跨中區(qū)段，裂縫呈豎向開展，大部分次梁裂縫呈中間寬、兩頭小的棗核狀，少數(shù)裂縫下部較寬，上部寬度較小，裂縫寬度在0.10.15左右。4.3裂縫產(chǎn)生的原因分析針對上述存在的裂縫，從技術(shù)上進(jìn)行分析，確定可否采取最簡單的加固處理后使建筑物能安全使用。（1）本工程地質(zhì)情況：表面為耕植土，1.8m以下是亞粘土層，該粘土層層厚大于3m，fk=280kpa，ES=9MPa，該層為基礎(chǔ)持力層，基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)。首先對地基進(jìn)行評價：房屋已使用

36、5年有余，外墻沒有明顯開裂現(xiàn)象，建筑物沉降不大，窗邊無 “八”字裂縫，1、2、3層磚墻沒有出現(xiàn)明顯的水平開裂，證明該工程地基承載能力沒有問題。（2）本工程結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級原設(shè)計為 ，經(jīng)現(xiàn)場回彈檢測，混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度平均值為24.0MPa，最小值為21.1MPa，滿足設(shè)計要求，可排除因混凝土強(qiáng)度不足導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力不夠是出現(xiàn)開裂的原因。（3）在主梁和次梁上隨機(jī)選點，鑿除砂漿粉刷層，檢查構(gòu)件截面尺寸，經(jīng)現(xiàn)場抽查，除個別點有較大負(fù)誤差外，斷面尺寸基本符合要求。（4）對照原施工圖紙，對次梁配筋進(jìn)行復(fù)核，通過計算，次梁配筋基本滿足規(guī)范要求。經(jīng)多方分析，認(rèn)為次梁出現(xiàn)的裂縫為溫度、收縮裂縫。產(chǎn)生原因主要有以下

37、幾點：由于本工程工期緊，施工后混凝土養(yǎng)護(hù)不夠充分，在次梁上出現(xiàn)混凝土收縮裂縫。建筑物長度偏長（53m以上），原圖紙中有一道伸縮縫，施工時因圖紙變更取消了這道縫。另外，屋面原有保溫層遭破壞，溫度變化對屋面梁造成影響。在溫度變形和約束的共同作用下，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力超過混凝土的抗裂強(qiáng)度時，就產(chǎn)生了裂縫。次梁裂縫有一部分屬于在荷載作用下而產(chǎn)生的應(yīng)力裂縫。次梁的裂縫寬度只要符合規(guī)范的規(guī)定，應(yīng)屬正常情況。（5）考慮到結(jié)構(gòu)在使用3年后主梁出現(xiàn)裂縫，我們對主梁框架進(jìn)行了復(fù)算，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計人員將教室的主梁單純看作兩端簡支，全梁范圍內(nèi)箍筋設(shè)置為6200，支座負(fù)筋設(shè)計為214（3082），梁底配筋為422（1

38、5202），根據(jù)該框架的受力情況按下列4種模式分別進(jìn)行了計算：按連續(xù)梁考慮時，主梁兩支座負(fù)筋不足，分別需4702、3752，而實配3082；按一端簡支一端固支考慮，且與構(gòu)造柱固結(jié)，那么與柱連接處支座負(fù)筋不足，需配8612，而實配3082；按一端簡支，另一端為外伸懸臂梁考慮，支座負(fù)筋不足，需配4712，實配3082；按兩端簡支，存在懸臂梁固支在構(gòu)造柱上，構(gòu)造柱配筋不足。教室主梁端部出現(xiàn)的裂縫，從裂縫的特征看，驗證了計算分析：支座負(fù)彎矩筋不足，梁上部最先出現(xiàn)裂縫，隨著時間的推移，梁有效截面的減小，裂縫逐漸向梁中部延伸，在梁下部主筋處消失。本工程雖然主梁和次梁都出現(xiàn)了裂縫，但裂縫的性質(zhì)卻不一樣，次梁的裂縫主要是收縮裂縫，裂縫寬度小于0.2，進(jìn)行一段時間的觀察，只要裂縫不再發(fā)展，可