混凝土耐久性

混凝土耐久性主要内容耐久性概念研究的必要性耐久性现状研究内容提高耐久性的措施耐久性-经久耐用结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理，保持其安全、使用功能和外观要求的能力世界性课题，土木工程领域的关注重点研究的必要性土建基础设施工程主要用混凝土建造基本建设三个阶段：第一阶段大规模新建阶段第二阶段大规模新建与维修改造并重第三阶段维修改造阶段发达国家进入第三阶段统计表明，目前我国处于第二阶段。混凝土结构耐久性不足的问题，要比安全性不足更为严重，更迫切需要解决耐久性研究对新建结构及维修改造都极为重要国外耐久性现状美国1998年美国土木工程学会报告：美国现有29%以上的桥梁和1/3以上的道路老化，有2100个水坝不安全，估计需有1.3万亿美元改善其安全状态。到20世纪末美国共有桥梁约100万座，超过1/4有缺陷。美国每年用于基础设施修复的费用约为这些基础设施总资产的10%。

国外耐久性现状英国，据统计有1/3的桥梁需要修复；1996年英国的损失也超过了6亿英镑。加拿大，为修复其劣化损坏的全部基础设施工程估计需耗费5000亿美元。日本,每年用于房屋结构维修的费用达400亿日元。我国耐久性现状我国现在面临的耐久性问题是发达国家早在二、三十年以前曾经遇到过的宁波北仑港码头混凝土梁―建成后11年就出现大规模开裂现象。

图1宁波北仑港码头混凝土梁-建成后11年图2国内外耐久性病害的工程图片混凝土结构耐久性研究四层次环境层次大气环境海洋环境土壤环境工业环境材料层次钢筋锈蚀碱－集料反应水化产物－化学侵蚀、碳化、火灾损坏、体积稳定性孔结构－抗渗性、氯离子渗透、抗冻性混凝土结构耐久性研究四层次构件层次混凝土锈胀开裂模型粘结性能衰减模型构件承载力变化模型结构层次耐久性设计耐久性评估钢筋锈蚀钢筋在混凝土的高碱性环境中，能在表面形成氧化的钝化膜，隔绝水分、氧气与金属的接触，不会锈蚀。

通过氯离子渗透和碳化作用使钝化膜破坏，钢筋发生锈蚀。氯离子从混凝土表面扩散到钢筋表面并累积到临界浓度，钝化膜破坏。混凝土碳化发展到钢筋表面位置，钝化膜破坏。氯盐引起锈蚀远比碳化锈蚀严重。钢筋锈蚀(Cl-)Cl-通过保护层渗透到钢筋表面，破坏钝化膜，使钢筋由钝化态转为活化态.图3

钝化膜破坏示意图氯离子临界浓度

使钢筋脱钝时的浓度，与混凝土密实性（水胶比）、混凝土湿度（饱水程度）等有关。混凝土的电阻

与混凝土湿度、混凝土密实性等有关。氧气与水分的补充程度

与混凝土密实性、混凝土饱水程度有关。影响钢筋锈蚀的主要因素表1

相对湿度对钢筋锈蚀速率的影响（微米/年）相对湿度碳化引起锈蚀氯离子引起锈蚀50％0970％03680％16190％129895％5012299％233基于材料劣化模型的计算方法RILEM-130委员会报告

《混凝土结构耐久性设计》1996DuraCrete《混凝土耐久性设计指南》2000ACILife-365ComputerProgram2000日本土木学会标准示范书2002迄今只有钢筋的碳化锈蚀和氯离子锈蚀的劣化模型可勉强供工程应用参考

混凝土的碱–骨料反应自身化学腐蚀，混凝土使用了含有活性矿物成分的砂石骨料，遇水后与混凝土中的碱发生化学反应，形成某种胶凝体，体积膨胀，可使混凝土发生胀裂破坏。碱–骨料反应条件：

有潜在活性的骨料有足够的含碱量

有足够的水分混凝土的冻融破坏混凝土中的毛细孔隙水受冻后膨胀，会产生很大压力，造成混凝土损伤、开裂并剥落.反复冻融使毛细孔隙内的饱水程度不断累积，并达到“临界饱和度”，这时的混凝土就会很快冻坏.防止混凝土冻融破坏的最有效手段是加入化学引气剂.盐冻情况下，盐能促使混凝土饱水，还能使水泥浆体在受冻时产生很高的渗透压力和水压力，使混凝土面层起皮剥落或坑蚀.混凝土的化学腐蚀硫酸盐能与水泥水化产物中的氢氧化钙和水化铝酸三钙起作用，分别生成硫酸钙和钙矾石，均造成体积膨胀，使混凝土开裂破坏.硫酸盐在混凝土毛细孔隙水中的浓度不断增加并过度饱和而结晶时，还会产生非常大的压力，使混凝土破坏.

硅酸盐水泥混凝土的抗酸能力差，当接触的水呈酸性（pH值小于6.5）时就会出现问题.混凝土和钢筋的种种劣化过程，都需要有水的参与或以水作为媒介.为阻止水、氧气、二氧化碳等气体和盐、酸等有害分子或离子侵入混凝土内部，最根本的措施就是：

－增加混凝土自身的密实性和抗裂性

－增加钢筋的混凝土保护层厚度，延缓有害物质到达钢筋位置的时间结构柱耐久茅性不那足的豆主要第原因工程赖设计兄的耐耽久性读标准岂过低工程纸施工捆进度算的不惹适当讯追求缺乏眨正常恒检测膜与维关修构件块强度坝设计水的安绒全设定置水好准过喉低几十贵年来搏，水珍泥性弯能、逐混凝敌土养换护和街环境友条件津的巨殖大改认变Ta屋b.坡2我国宫现行窝规范怀（80年代央颁布苍）与斜国外睡比较日本淘规范丹规定债的更压高（盆最低积相当饿于C3盯5，10叉0年寿热命为C4蹈5）

配筋混凝土我国

美国

英国最低强度等级C15C25C30（C25）碳化锈蚀露天雨淋环境下保护层厚度板2cm梁3cm3.8cm（d<16）5.1cm（d>16）C35,3.5cm干湿交替下C40，4cm严重冻融仅水工规范要求要求引气要求引气工程充施工撇进度震的不队适当怨追求养护习不良船使表令层混巾凝土朵的抗罚渗性浪成倍论降低犁，使抱钢筋立开始企锈蚀挖的年章限成膛倍缩静少1天养苗护与7天养斑护，匪可使泊碳化莫引起但锈蚀崇年限蔽缩减仇为原番来的1/盖4抢工愁省略答必要绕检验赚工序刻，使愈钢筋铺位置全出现房诚偏差钢筋拨的保何护层说厚度缺如在虎施工届中缩抱减一窝半，舱出现轿锈蚀筑年限揭将缩满减为息原来浙的1/挺4保护始层厚狠度的5～10运mm施工灶允差蜂，甚克至能俗使钢批筋锈絮蚀的考年限摔发生赚成倍馅差别结构裁各种泼施工误、连洞接缝森和防絮水层压是影房诚响耐喉久性轧的薄堵弱环剑节，棉其质转量在俱快速景施工独中最辫不易冰保证欺。图4养护级条件纤对不岔同水者灰比域混凝边土仅空气惯渗透重性的异影响提高晕混凝徒土耐峰久性止的措仍施基础朽防护增大于密实规度加大爆保护体层厚制度使用芦外加哪剂使用语矿物某掺合合料附加旱措施钢筋侄涂层里防护耐蚀梁钢筋电化挑学保味护法牺牲狂阳极外加深电流告保护锋法混凝崇土表恐层涂唉层防惠护钢筋泥表面紫涂层僻与耐呆腐蚀苦钢筋环氧当树脂鸦涂层谁钢筋最广仰泛的梁工程痒应用防钢邻筋锈寄蚀的从有效偿措施坡之一耐蚀萌钢筋日本-合金建钢钢掩筋美国秒，加碎拿大棕与欧奔洲-不锈晌钢钢御筋造价艘相对撞较高近年模来发吨展的象新兴私材料惰－纤四维塑盐料筋膜等惰豆性材平料品种发：碳蹲纤维厅、芳鹅纶纤荣维、唐玻璃咐纤维优良殊特性：耐考腐蚀叶、重践量轻泼、强法度高速、无所磁性表3国际守上混氧凝土暑耐久耗性修盐复的换目的制和方织法目的定义方法防止介质入侵

减少或防止有害介质入侵

注入表面涂层填充裂缝