混凝土材料的耐久性

混凝土材料的耐久性第一頁，共78頁。DeteriorationofReinforcedConcreteBridgeduetoPoorDurability經(jīng)久耐用？第二頁，共78頁。5.3.1混凝土的耐久性概述一、定義：混凝土耐久性——混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長(zhǎng)期保持其良好的使用性能的能力稱為混凝土的耐久性。

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性——在設(shè)計(jì)確定的環(huán)境作用和維修、使用條件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)保持其適用性和安全性的能力。古代混凝土與現(xiàn)代的混凝土過早劣化引發(fā)的思考第三頁，共78頁。土建基礎(chǔ)設(shè)施工程主要用混凝土建造基本建設(shè)三個(gè)階段：第一階段大規(guī)模新建階段第二階段大規(guī)模新建與維修改造并重第三階段維修改造階段發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)入第三階段統(tǒng)計(jì)表明，目前我國(guó)處于第二階段?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性不足的問題，要比安全性不足更為嚴(yán)重，更迫切需要解決耐久性研究對(duì)新建結(jié)構(gòu)及維修改造都極為重要二、重要性和必要性第四頁，共78頁。三、國(guó)內(nèi)外耐久性現(xiàn)狀美國(guó)1998年美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)報(bào)告：美國(guó)現(xiàn)有29%以上的橋梁和1/3以上的道路老化，有2100個(gè)水壩不安全，估計(jì)需有1.3萬億美元改善其安全狀態(tài)。美國(guó)每年用于基礎(chǔ)設(shè)施修復(fù)的費(fèi)用約為這些基礎(chǔ)設(shè)施總資產(chǎn)的10%。第五頁，共78頁。英國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)有1/3的橋梁需要修復(fù)；1996年英國(guó)的損失也超過了6億英鎊。加拿大，為修復(fù)其劣化損壞的全部基礎(chǔ)設(shè)施工程估計(jì)需耗費(fèi)5000億美元。日本,每年用于房屋結(jié)構(gòu)維修的費(fèi)用達(dá)400億日元。第六頁，共78頁。我國(guó)現(xiàn)在面臨的耐久性問題是發(fā)達(dá)國(guó)家早在二、三十年以前曾經(jīng)遇到過的寧波北侖港碼頭混凝土梁―建成后11年就出現(xiàn)大規(guī)模開裂現(xiàn)象。寧波北侖港碼頭混凝土梁-建成后11年第七頁，共78頁。新疆塔城機(jī)場(chǎng):1995年通航僅半年,跑道嚴(yán)重剝蝕第八頁，共78頁。北京西直門立交橋:10年后嚴(yán)重剝蝕和銹蝕,1999年重建第九頁，共78頁。高速公路不高速安徽省內(nèi)的合巢蕪高速公路……長(zhǎng)約100km的高速公路路面處處千瘡百孔、斷裂破損第十頁，共78頁。京珠高速粵北段2000.11～12施工2001.5開始出現(xiàn)裂縫第十一頁，共78頁。廣東桂江大橋開裂裂縫最寬處達(dá)10厘米相關(guān)報(bào)道：武漢1座大橋2000年建成屢次維修后再現(xiàn)裂縫大橋維修5個(gè)月后僅使用2月橋面再次出現(xiàn)坑洼南京長(zhǎng)江大橋維修不到位陷入年年大修怪圈第十二頁，共78頁?；炷凉泛蜆蛄旱氖褂铆h(huán)境條件與病害更為嚴(yán)重。2000年全國(guó)公路普查:危橋9597座,需要維修費(fèi)用每年38億/實(shí)際到位8億大量水泥混凝土公路需要大修(<10年)2002年鐵路:7352座橋(18.2%)和3711座隧道(65.5%)出現(xiàn)問題城市立交橋:大多數(shù)遠(yuǎn)未到使用年限就破損嚴(yán)重(5~10年)第十三頁，共78頁。提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的意義：延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命、減少修復(fù)工作量，提高經(jīng)濟(jì)效益最重要的是避免安全事故的發(fā)生！第十四頁，共78頁。問題有沒有混凝土結(jié)構(gòu)物不要求很耐久？有。2.哪一類混凝土結(jié)構(gòu)物不要求耐久性？臨時(shí)建筑（如圍堰等）。3.哪一類混凝土結(jié)構(gòu)耐久性要求最高？紀(jì)念性建筑物、核廢料儲(chǔ)存設(shè)施等。第十五頁，共78頁。不需要考慮耐久性的建筑：圍堰第十六頁，共78頁。紀(jì)念性建筑物，核廢料儲(chǔ)存設(shè)施耐久性要求最高第十七頁，共78頁。5.3.2混凝土耐久性問題的產(chǎn)生原因內(nèi)在因素硅酸鹽水泥礦相和水化產(chǎn)物：高堿、不穩(wěn)定混凝土結(jié)構(gòu)：多孔和不均質(zhì)，有害物質(zhì)容易進(jìn)入外在因素環(huán)境因素：有害離子、凍融和干濕循環(huán)（溫度、濕度）等人為因素：設(shè)計(jì)與施工問題、負(fù)荷超標(biāo)準(zhǔn)等第十八頁，共78頁。物理孔的性質(zhì)和分布遷移機(jī)理鋼筋劣化混凝土劣化銹蝕抵抗力安全表面條件外觀剛度使用性能化學(xué)和生物混凝土結(jié)構(gòu)耐久性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)/形式和構(gòu)造材料/混凝土和鋼筋施工/操作技術(shù)養(yǎng)護(hù)/濕、熱第十九頁，共78頁。5.3.3混凝土的劣化(Degradationofconcrete)劣化：材料性能隨時(shí)間的逐漸衰減。

分為兩大類：第一類，由水、空氣和其它侵蝕性介質(zhì)滲透或擴(kuò)散進(jìn)入混凝土的速率所決定。包括化學(xué)的：鋼筋銹蝕、堿-骨料反應(yīng)、硫酸鹽、海水和酸的侵蝕；物理的：凍融、鹽結(jié)晶、火災(zāi)等。第二類，是磨耗、沖磨與空蝕。第二十頁，共78頁。1.表面損耗造成的劣化(Deteriorationbysurfacewear)

包括磨耗、沖磨和空蝕三種作用。磨耗指摩擦引起的損耗，主要為路面和工業(yè)地坪由于車輛行駛造成；沖磨發(fā)生于水工結(jié)構(gòu)，例如隧道襯砌、溢流面以及給排水管道等，當(dāng)水夾帶砂土顆粒流過混凝土表面，與其碰撞、滑動(dòng)或滾動(dòng)引起的損耗；水工混凝土還受到另一種稱為空蝕（也稱氣蝕）的作用。水流夾帶氣泡在流向突然變化時(shí)形成高負(fù)壓導(dǎo)致爆裂，使表面產(chǎn)生空穴的現(xiàn)象。第二十一頁，共78頁。2.鹽結(jié)晶引起開裂（Crackingbycrystallizationofsaltinpores)混凝土因孔隙里鹽發(fā)生結(jié)晶的物理作用，可能造成嚴(yán)重的損害，許多多孔材料都可能由于與其接觸的飽和溶液析晶過程產(chǎn)生的壓力引起開裂。鹽結(jié)晶只能發(fā)生在一定溫度下溶質(zhì)的濃度超過飽和濃度的時(shí)候。過飽和度越大，結(jié)晶壓越大。例如巖鹽NaCl在過飽和度=2時(shí)，8℃下產(chǎn)生的結(jié)晶壓可達(dá)55.4MPa，足以讓巖石或混凝土開裂。第二十二頁，共78頁。鹽結(jié)晶引起開裂因含鹽地下水通過毛細(xì)作用上升在混凝土電線桿內(nèi)部產(chǎn)生膨脹而開裂采用含鹽砂的混凝土路面因膨脹而在預(yù)留的脹縫處被擠碎第二十三頁，共78頁。3、化學(xué)侵蝕侵蝕介質(zhì)與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)——酸、硫酸鹽和生物。腐蝕速度取決于侵蝕性物質(zhì)滲透、擴(kuò)散到混凝土內(nèi)部的速度。（1）淡水溶蝕（Ca(OH)2溶出）河水、湖水、地下水等淡水*混凝土是多孔材料*Ca(OH)2的溶解度：每100g水溶解0.166g*在靜態(tài)水中：Ca(OH)2析晶沉淀，穩(wěn)定存在*在流動(dòng)水中：混凝土中Ca(OH)2不斷溶出，混凝土邊疏松、孔洞化；CSH和CAH水化產(chǎn)物分解溶出*在壓力水作用下：大壩、地下建筑物等混凝土中Ca(OH)2溶出加速第二十四頁，共78頁。（2）酸腐蝕

Acidattack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、水化鋁酸鈣轉(zhuǎn)變成該侵蝕酸的鈣鹽。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）無機(jī)酸：乳酸——乳酸鈣、醋酸——醋酸鈣

由于混凝土中硬化水泥漿體呈高堿性，沒有任何硅酸鹽水泥混凝土可以耐酸腐蝕。但如果注意降低滲透性并且養(yǎng)護(hù)良好，也能夠生產(chǎn)出在弱酸環(huán)境中足夠耐久的混凝土。第二十五頁，共78頁。（3）硫酸鹽Attackbysulphates

硫酸鹽侵蝕引起混凝土劣化的機(jī)理，是它CH反應(yīng)生成石膏，與硬化水泥漿體中的水化鋁酸鹽相（或單硫型水化硫鋁酸鈣AFm）反應(yīng)，生成有破壞性的膨脹產(chǎn)物鈣礬石。第二十六頁，共78頁。產(chǎn)生硫酸鹽腐蝕的三個(gè)條件體系中存在硫酸鹽（內(nèi)部存在或外部侵入）；足夠的水分；預(yù)先存在的空隙。第二十七頁，共78頁。（4）鎂鹽侵蝕第二十八頁，共78頁。（5）生物侵蝕：機(jī)械性——植物沿孔隙生長(zhǎng)生物侵蝕——硫酸鹽或蛋白質(zhì)在缺氧條件下生成硫化氫，硫化氫經(jīng)細(xì)菌氧化生成硫酸第二十九頁，共78頁?；瘜W(xué)侵蝕的防治技術(shù)混凝土為高堿性材料水化產(chǎn)物只在堿性環(huán)境才穩(wěn)定在自然使用環(huán)境中：水化產(chǎn)物不穩(wěn)定，溶出和分解防治技術(shù)：提高水化產(chǎn)物穩(wěn)定性減少不穩(wěn)定的產(chǎn)物量提高混凝土的抗?jié)B性第三十頁，共78頁。4、堿-骨料反應(yīng)(AAR)Alkali-AggregateReaction定義：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：混凝土體積膨脹和開裂，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——癌癥三種類型：堿－硅酸反應(yīng)（Alkali-SilicaReaction）堿－碳酸鹽反應(yīng)（Alkali-CarbonateReaction）堿－硅酸鹽反應(yīng)（Alkali-SilicateReaction）第三十一頁，共78頁。

最常見、最重要的AAR是堿—硅酸反應(yīng)（簡(jiǎn)稱ASR），它是骨料中所含的無定形硅與孔隙里含堿（鈉、鉀、鈣的氫氧化物）的溶液反應(yīng)，生成易于吸水膨脹的堿-硅凝膠，當(dāng)結(jié)構(gòu)物暴露在潮濕環(huán)境中，混凝土體內(nèi)相對(duì)濕度超過85%時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)膨脹，直到引起混凝土開裂與破壞。SiO2＋2mNaOH→mNaOSiO2nH2O(吸水膨脹)活性SiO2包括蛋白石、玉髓、鱗石英、方石英和隱晶、微晶或玻璃質(zhì)石英。常見在花崗巖、流紋巖、安山巖、珍珠巖、石英巖、燧石、硅藻土等第三十二頁，共78頁。堿—碳酸鹽反應(yīng)黏土質(zhì)白云石質(zhì)石灰石與堿發(fā)生的膨脹反應(yīng)。美國(guó)在1957年首次在加拿大發(fā)現(xiàn)，美國(guó)的多個(gè)地方存在。白云石與石灰石含量大致相等，黏土含量約為5~20％，白云石顆粒粒徑約在50微米以下且被微晶方解石和黏土包圍。CaCO3MgCO3+2ROH-----Mg(OH)2+CaCO3+R2CO3(白云石)R2CO3+Ca(OH)2-----2ROH+CaCO3膨脹來源：包裹在白云石晶體內(nèi)的黏土吸水膨脹第三十三頁，共78頁。堿—硅酸鹽反應(yīng)堿與某些沉狀硅酸鹽骨料反應(yīng)，使沉狀硅酸鹽層間距增大，骨料發(fā)生膨脹，造成混凝土膨脹、開裂。因發(fā)生反應(yīng)機(jī)理與堿－硅酸反應(yīng)不同，而被新命名。唐明述觀點(diǎn)：大部分（頁臘石、蛇紋石、云母、高嶺石、蛭石等）具有層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物都不具有堿活性，個(gè)別能產(chǎn)生膨脹反應(yīng)的層狀硅酸鹽中均含有微晶石英和玉髓，其膨脹反應(yīng)實(shí)質(zhì)是堿－硅酸反應(yīng)第三十四頁，共78頁。

堿—骨料發(fā)生的條件

（1）混凝土中的堿含量過量。水泥、外加劑、摻合料、骨料、拌合水或環(huán)境

（2）骨料中的有活性骨料存在與地域有關(guān)：美國(guó)、加拿大、英國(guó)、日本、新西蘭、南非等已建立了區(qū)域性的堿活性骨料分布圖。我國(guó)建立了京津塘地區(qū)堿活性骨料分布圖。

（3）有水存在（潮濕環(huán)境）高濕度環(huán)境，>80％第三十五頁，共78頁?；炷梁瑝A量的閾值第三十六頁，共78頁。

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第三十七頁，共78頁。圖3-26典型的堿-骨料反應(yīng)開裂形式常見的堿—骨料反應(yīng)破壞形式Typicalcrackingpatternsresultingfromalkalisilicareaction第三十八頁，共78頁。

堿骨料反應(yīng)的破壞特征：時(shí)間:一般在混凝土澆筑后2、3年或者更長(zhǎng)時(shí)間。變形：整體位移或變形裂縫：網(wǎng)狀，順筋或沿壓應(yīng)力方向凝膠析出：透明或淡黃色凝膠（AAR）部位：越潮濕越明顯內(nèi)部：骨料周圍有反應(yīng)環(huán)，內(nèi)部縫隙界面有凝膠第三十九頁，共78頁。5.凍害(Frostdamage)破壞機(jī)理：混凝土中大毛細(xì)孔里的水結(jié)冰時(shí)，體積大約要膨脹9%，如果體內(nèi)沒有足夠的空間容納，就會(huì)產(chǎn)生可能引起開裂的壓力。此外，因冷凍水蒸汽壓的差別推動(dòng)未凍水向凍結(jié)區(qū)的遷移造成的滲透壓力，當(dāng)這兩種壓力所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫。反復(fù)凍融使毛細(xì)孔隙內(nèi)的飽水程度不斷擴(kuò)大和積累，產(chǎn)生開裂與剝落。根本原因：混凝土中含有可結(jié)冰的水；第四十頁，共78頁。如果水從毛細(xì)孔中逃逸至自由空間，則可消除這種壓力；什么樣的水可結(jié)冰：大的毛細(xì)孔中的水。隨著毛細(xì)孔直徑的減小，水結(jié)冰的溫度降低；如凝膠孔中-78℃以上不會(huì)結(jié)冰第四十一頁，共78頁。思考：處于我國(guó)北方寒冷地區(qū)的混凝土建筑，建筑物的哪個(gè)部位容易受到凍害的影響？混凝土不含水或很少時(shí)：不會(huì)因凍融而破壞混凝土長(zhǎng)期凍結(jié)：一般破壞很小第四十二頁，共78頁?；炷羶鋈谄茐奶卣鲀?nèi)部微裂紋表面變酥和剝蝕第四十三頁，共78頁。評(píng)定抗凍性的方法（1）試驗(yàn)方法(快速凍融法）試件中心凍結(jié)溫度-15℃每次循環(huán)降溫歷時(shí)1.5-2.5小時(shí)試件中心最高融解溫度8℃每次循環(huán)升溫歷時(shí)1.0-1.5小時(shí)整個(gè)凍融歷時(shí)2.5-4.0小時(shí)抗凍性：混凝土在水飽和情況下，經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用，能保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力第四十四頁，共78頁。（2）評(píng)定指標(biāo)強(qiáng)度損失:抗壓強(qiáng)度損失≤25%重量損失:≤5%第四十五頁，共78頁。

抗凍等級(jí)：

抗凍砼：≥F50─F10、F15、F25、F50、F100、F200、F300強(qiáng)度下降≤25%重量損失≤5%的最大凍融循環(huán)次數(shù)第四十六頁，共78頁。影響混凝土抗凍性的因素有：

（１）混凝土強(qiáng)度愈高，抵抗凍融破壞的能力越強(qiáng)，抗凍性越好。

（２）混凝土密實(shí)度、混凝土孔隙構(gòu)造及數(shù)量。密實(shí)度越小，開口孔隙愈多，水分愈易滲入，靜水壓力越大，抗凍性越差。

（３）混凝土孔隙充水程度。飽水程度愈高，凍結(jié)后產(chǎn)生的凍脹作用就大，抗凍性越差。

（４）引氣劑的作用。在混凝土中摻入引氣劑，可在水泥石中形成無數(shù)細(xì)小、均勻的氣泡，使之成為壓力水進(jìn)出的“水庫”，使靜水壓力和滲透壓力得以釋放，對(duì)冰凍破壞起到很好的緩沖作用。適宜的引氣量以４％～６％為宜。第四十七頁，共78頁。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)，孔中鹽過飽和而結(jié)晶，產(chǎn)生一個(gè)額外的結(jié)晶壓力。第四十八頁，共78頁?；炷潦軣?，發(fā)生以下三種變化：1）升溫時(shí)混凝土內(nèi)毛細(xì)孔內(nèi)的水分逐漸蒸發(fā)，接著水化產(chǎn)物分解，其中結(jié)合牢固的水分也逐步逸出；2）由于硬化水泥漿體和骨料熱膨脹系數(shù)的差異，產(chǎn)生溫度應(yīng)力并導(dǎo)致過渡區(qū)開裂，這是500℃以上時(shí)強(qiáng)度迅速喪失的主要原因。3）硬化水泥漿體的水化產(chǎn)物到接近1000℃的時(shí)候分解完畢，強(qiáng)度完全喪失。6.抗火性（fireresistance）第四十九頁，共78頁。問題：1.與普通強(qiáng)度混凝土相比，高強(qiáng)混凝土抗火性較差還是較好？為什么？2.為什么用輕骨料的混凝土抗火性能較好？高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)致密，內(nèi)部孔隙率低。當(dāng)混凝土受熱后，水化產(chǎn)物分解，產(chǎn)生的水蒸氣不能及時(shí)排出，在內(nèi)部形成大的壓力，可導(dǎo)致混凝土爆裂。第五十頁，共78頁。5.3.4混凝土中鋼材的銹蝕影響結(jié)構(gòu)物壽命的第一大因素。第五十一頁，共78頁。鋼筋腐蝕種類：①化學(xué)腐蝕

②電化學(xué)腐蝕(濕腐蝕，主要)條件：①電解質(zhì)溶液—水、溶有CO2的水②局部原電池—不同元素和雜質(zhì)第五十二頁，共78頁。電化學(xué)腐蝕過程：陽極區(qū)：Fe=Fe+++2e陰極區(qū)：2H2O+2e+?O2=2OH—+H2O溶液區(qū)：Fe+++2OH=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

第五十三頁，共78頁。FeFeOFe2O3Fe3O4Fe(OH)2Fe(OH)3Fe(OH)33H2O第五十四頁，共78頁。鋼筋銹蝕的后果第五十五頁，共78頁。在混凝土內(nèi)部的堿性環(huán)境（pH＞13）中，鋼材表面生成一層致密的鈍化膜，保護(hù)鋼材不被銹蝕。鋼筋銹蝕產(chǎn)生的必要條件●鋼筋表面鈍化膜破壞（先決條件）●有氧氣存在●有水存在第五十六頁，共78頁?；炷林袖摬牡拟g化膜由于下列原因而被破壞1）混凝土中的Ca(OH)2被空氣里的SO2、NO2、CO2等酸性氧化物中和（pH＜9）而失去堿性；2）海水或道面撒除冰鹽所引入的氯離子的作用。第五十七頁，共78頁?；炷林袖摬牡匿P蝕CorrosionofSteelinConcrete1）碳化引起的銹蝕（均勻腐蝕）條件：CO2、水分（相對(duì)濕度50~80%時(shí)最迅速）2）氯化物引起的銹蝕（點(diǎn)蝕）：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。條件：氯離子擴(kuò)散速度、氧與水分；與保護(hù)層厚度、水灰比、水泥用量等有關(guān)。第五十八頁，共78頁。T0：開始銹蝕;T1：混凝土開裂；

T0T11）脫鈍介質(zhì)(酸性氧化物或氯化物)到達(dá)鋼材表面并開始銹蝕的時(shí)間T0產(chǎn)生開裂的時(shí)間分兩個(gè)階段2）銹蝕到達(dá)臨界水平，即混凝土出現(xiàn)開裂的時(shí)間T1第五十九頁，共78頁。鋼筋混凝土的使用壽命對(duì)于重要結(jié)構(gòu)物，常用t0作為設(shè)計(jì)壽命；對(duì)于一般結(jié)構(gòu)物，可用t1作為設(shè)計(jì)壽命，但應(yīng)有定期的維護(hù)制度。第六十頁，共78頁。

氯化物對(duì)結(jié)構(gòu)物暴露于潮汐區(qū)與浪濺區(qū)混凝土的作用，在很大程度上取決暴露時(shí)間、條件和混凝土性能。保護(hù)層的厚度和性質(zhì)對(duì)盡可能地延長(zhǎng)t0很關(guān)鍵。低水灰比、適當(dāng)?shù)乃嘤昧颗c足夠的養(yǎng)護(hù)對(duì)增大t0、降低吸收與擴(kuò)散系數(shù)有利?；炷林袖摬牡匿P蝕CorrosionofSteelinConcrete第六十一頁，共78頁。鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土構(gòu)件破壞的幾種形式第六十二頁，共78頁。除冰鹽所導(dǎo)致的鋼筋混凝土橋梁破壞第六十三頁，共78頁。鋼筋銹蝕后體積膨脹導(dǎo)致混凝土保護(hù)層發(fā)生順筋開裂第六十四頁，共78頁。離岸碼頭立柱在浪濺區(qū)的破壞MacDillAFB,Florida第六十五頁，共78頁。銹蝕導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的實(shí)例

-四川宜賓南門大橋大橋長(zhǎng)384米，寬13米，為單孔跨徑240米的鋼筋混凝土中承式公路拱橋，橋面由17對(duì)鋼纜吊桿凌空懸掛，于1990年6月竣工通車。2001年11月7日凌晨4點(diǎn)半，連接拱體和橋面預(yù)制板的4對(duì)8根鋼纜吊桿斷裂，北端長(zhǎng)10米、南端長(zhǎng)20余米的橋面預(yù)制板發(fā)生坍塌。第六十六頁，共78頁。銹蝕導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的實(shí)例

-四川宜賓南門大橋吊桿起著懸掛橋面的關(guān)鍵性作用，由承重鋼纜和套于其外的鋼管組成?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)斷裂的4對(duì)8根吊桿所作檢查發(fā)現(xiàn)，坍塌斷裂之處露出一層薄薄的鋼筋網(wǎng)，懸吊的承重鋼管中露出了銹跡斑斑的鋼纜。承重鋼纜部分生銹，影響了承重能力。第六十七頁，共78頁。1、降低混凝土滲透性2、限制氯鹽含量鋼筋混凝土：0.10%預(yù)應(yīng)力混凝土：0.06%3、加入阻銹劑，如亞硝酸鈣4、加大混凝土保護(hù)層厚度5、鍍鋅鋼筋、環(huán)氧涂層鋼筋、陰極保護(hù)等混凝土中鋼材銹蝕的防護(hù)DefendthecorrosionofSteelinConcrete第六十八頁，共78頁。

選擇改善混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施，要考慮到性能與費(fèi)用兩方面。下面列出許多防護(hù)和延緩混凝土因鋼筋銹蝕引起劣化的措施及費(fèi)用增加比例（以增加一次投資的百分?jǐn)?shù)表示）：1)摻用粉煤灰和礦渣，減少水泥用量（0%）2)預(yù)冷混凝土拌合物（3%）3)用硅灰和高效減水劑（5%）4)增大保護(hù)層厚度15mm（4%）5)摻加阻銹劑（8%）6)采用環(huán)氧涂層鋼筋（8%）7)外表涂刷涂層（20%）8)陰極保護(hù)（30%）第六十九頁，共78頁。一個(gè)不透水，但存在非連續(xù)微裂縫，且多孔的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

由于微裂縫和孔隙連通起來，不透水性逐漸喪失環(huán)境作用（第二階段）（損傷的開始與擴(kuò)展）水的滲入O2、CO2滲入酸性離子（Cl-、

SO4-)滲入A：以下原因使孔隙內(nèi)的靜水壓增大、混凝土膨脹：鋼筋銹蝕、堿-骨料反應(yīng)、水結(jié)冰、硫酸鹽侵蝕;B：混凝土強(qiáng)度與剛度降低開裂、剝落與整體性喪失環(huán)境作用（第一階段）（無可見損傷）1.侵蝕作用（冷熱循環(huán)、干濕循環(huán)）2.荷載作用（循環(huán)荷載、沖擊荷載）5.3.5混凝土受環(huán)境作用產(chǎn)生劣化的“整體性”模型第七十頁，共78頁。圖5一種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的整體論方法鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的整體論觀

第七十一頁，共78頁。耐久性設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)鋼筋銹蝕預(yù)應(yīng)力鋼筋－開始銹蝕普通鋼筋－混凝土表面銹痕，順筋開裂（0.1mm,---,1mm）保護(hù)層剝落混凝土腐蝕

輕微，不影響混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)第七十二頁，共78頁。

5.3.6耐久性設(shè)計(jì)方法傳統(tǒng)方法指數(shù)(評(píng)分)法

因子法

基于材料劣化模型的計(jì)算方法

第七十三頁，共78頁。

傳統(tǒng)方法

Deem-to-satisfyMethod針對(duì)不同環(huán)境類別和環(huán)境作用等級(jí)，對(duì)混凝土材料和結(jié)構(gòu)構(gòu)造規(guī)定不同要求。（回避使用壽命要求）混凝土原材料（水泥、摻合料、外加劑、－－）