光催化混凝土综述
摘要：文章简要介绍了光催化的发展历史，光催化混凝土的制备方法、性能研究进展、及其在降解空气中氮氧化物方面的应用，简单总结了光催化混凝土现在所存在的问题。
关键字：光催化混凝土氮氧化物
1.引言
如今随着社会的快速发展，产生了各种各样的社会问题，环境问题就是其中的主要问题之一。环境问题是指全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和发展的各种现象。工业革命之后，由于工业的密集，燃煤量和燃油量剧增，世界各个国家的城市饱受空气污染之苦。随着社会发展的需求人口的增加，全世界使用矿物燃料的量是有增无减，使得全球氮氧化物和二氧化硫排放量逐年剧增，导致全球大气污染变得越发严重，影响人类正常生活。现代化城市中汽车尾气排放造成的环境污染问题日益加剧，如何更有效地净化汽车排放污染物（主要为氮氧化物NOx）已成为国内外研究热点。这些大气污染物还是酸雨的主要形成原因，酸雨的产生在土壤、湖泊、植被和建筑等方面都存在巨大的危害。
而近几年的光催化技术可以很好的解决氮氧化物对大气环境的污染，光催化净化是基于光催化剂在紫外线照射下具有的氧化还原能力而净化污染物。利用光催化净化技术去除空气中的氮氧化物具有反应条件温和（常温常压）、可分解污染物为二氧化碳和水等无机物净化效果彻底且二次污染小、半导体光催化剂化学性质温度，制备成本低、直接利用太阳能可有效缓解能源短缺的问题等特点。常见的光催化剂多为金属氧化物和硫化物，如TiO2, ZnO,CdS,WO3等，其中TiO2
的综合性能最好，应用最广。TiO2具有良好的抗光腐蚀性和催化活性，而且性能稳定，价廉易得，无毒无害，是目前公认的最佳光催化剂。
在现在的建筑行业中，混凝土材料早就已经不仅仅是作为骨架结构在应用了，随着社会的发展技术的革新，出现了各种各样的功能混凝土材料。而纳米光催化
剂和混凝土的结合也在上世纪九十年代开始被研究及相应的应用，这种自清洁的光催化混凝土的研究对丰富混凝土的功能具有重要的意义，同时可以缓解当前城市的环境和能源问题，提供给人们一个较为安全洁净的生活环境。
2.光催化应用的发展历史
1972年，Fujishima[1]和Honda在《Nature》上发表了一篇关于n-型半导体TiO2电极上发现光催化分解水的文章，继而首次提出将TiO2作为光催化剂的构想，揭开了多相光催化的序幕。1976年加拿大科学家Carey[2]首次报道了利用TiO2/UV的光催化分解多氯联苯的研究，这是在光催化降解水中污染物方面的开拓性工作，开辟了光催化技术在环境保护领域的应用前景。20 世纪90 年代初期，纳米光催化剂已广泛地应用于建筑外墙材料和内部装饰材料以及卫浴材料中。1996年，日本首先提出将TiO2作为一种空气净化催化剂，随后几年里市场上就有了大量用于室内或者室外的空气净化产品。2002年在日本东京由Kawasaki重工有限公司生产的Folium光催化剂产品已成功应用于公路、隧道、高速公路隔音板、收费站等。同年意大利米兰用光催化剂和水泥混合浆料涂覆一条7000m的马路，长期使用后测定路面上光催化剂对氮氧化物的催化氧化效率仍然可达到20%以上。2003 年，日本国内所销售的光催化建筑材料占整个光催化市场60%的份额[3]。世界上其他国家也相应的进行了这方面的研究。
2.1 光催化混凝土的制备方法
光催化自清洁混凝土的制备方法一般分为三种：（1）直接掺入法。在透水多孔混凝土制备过程中，在距离砌块表面1cm厚度范围内直接掺入TiO2粉末。（2）集料法。对混凝土中的部分集料包裹一层TiO2膜并在混凝土砌块制备过程中将这些集料放置在砌块表面。（3）涂层法。在老混凝土路面上涂抹一层光催化水泥浆，这层浆体由光催化TiO2、分散剂、水泥和水组成。Anibal M R等[4]比较了浸涂法和溶胶-凝胶法掺入TiO2的光催化水泥的空气净化效果，结果显示采用溶胶-凝胶法掺入制备的光催化混凝土并没有表现出显著的降解效果。2005年钱春香等[5-6]提出第四种制备光催化水泥的方法，在水泥混凝土养护过程中向其喷洒纳米TiO2水性浆液，纳米TiO2在水泥水化过程中牢固的结合与表层，使光催化剂能够充分
接触到太阳光和气体污染物，从而使光催化性能充分发挥。且进行了南京长江三桥桥北收费站广场的混凝土路面铺制现场，通车后对该段光催化混凝土路面进行了氮氧化物的相关测评，结果表明在一年内桥南氮氧化物浓度为95-165ug/m3，
桥北则为25-80ug/m3，说明经过光催化处理的路面对氮氧化物有较明显的去除效果。其课题组同时进行了不同路面材料为载体的研究，结果水泥混凝土负载的光催化剂具有优越的光催化功能。Chen J[7]利用回收的碎玻璃作为骨料制备光催化混凝土并对比了采用河砂制备样品的催化降解效果。结果表明用碎玻璃制备的样品NO去除效率是河砂制备样品的三倍且较长的龄期会导致光催化活性的严重下降。Aurelie H A等[8]将TiO2粉末在混合加水前按不同的比重添加到干水泥中制备出光催化混凝土，结果表明含5% TiO2比重的光催化混凝土具有最佳吗的催化降解效果。孔德玉等[9]通过纳米TiO2对透水型混凝土不同的掺入方式（内掺法和外掺法）、改性后的硬化混凝土强度及光催化性能的影响做了较系统的分析，结果表明内掺法引入TiO2会使得透水混凝土的强度先显著增加然后又缓慢下降，其最佳掺入量为6%，外掺法中浸提法优于喷洒法，最佳外掺龄期为1 天，此法可以制备出与内掺法相同催化效果的样品。
2.2 光催化混凝土的性能及其催化效果研究进展
目前对汽车尾气的净化效果的测试通常是通过光谱分析的理化手段或者采
用XRD和SEM对材料粉体进行测试分析或者通过谢乐公式进行计算分析[10]。但
是这些测试手段都存在精度低且不能及时得到催化过程中各个时段的样品催化
效果。关强等[11]在利用喷涂负载技术制备光催化混凝土样品后通过自行开发设计的室内模拟自动检测系统试验得出了样品催化降解过程中各种气体污染物的浓
度变化，自能动态检测使得观察者随时能够了解催化效果的变动对试验样品效果有了更好的掌握。Beeldens等[12]对光催化混凝土步道砖降解NO气体的性能进行
了研究，结果表明通过增加反应的表面积、降低气体流动速度和增加污染物在容器中的搅拌速度均可有效增加NO的降解率。孟涛等[13]通过XRD、SEM及相关宏观性能等测试，研究了TiO2掺入对混凝土力学性能和微观结构的影响。由于早期TiO2的成核作用，早期水泥砂浆的水化产物数量明显增加，使水泥砂浆早期抗压强度明显增加，但28天后却明显降低且流动性也显著下降。试验结果显示掺入0.5%
的SM高效减水剂和10%的矿粉将会显示出良好的效果。熊国宣等[14]制备了具有介电特性和电磁波防护功能的水泥基复合材料，用红外光谱等测试手段测试了纳米TiO2在水泥中的均匀性和稳定性。结果表明纳米TiO2具有较好的稳定性，掺5% TiO2的水泥基复合材料的电导率可达57.0×10-3 s/cm，在12.5~18 GHz 频率范围（KU 波段）内具有较好的介电性能和吸波性能。孙凤英等[15]在氖灯的照射下，研究了涂有纳米TiO2 光催化混凝土试样对汽车尾气中NOx的降解效果及光催化剂的不同含量和重复使用对于光催化降解效率的影响，并对NOx的转化过程进行了讨论，结果显示经过5小时的反应时间，光催化试样对NO的去除率达到了95%，10小时后的NO去除率达到100%，同时认为掺入20%TiO2光催化剂的试样比10%的试样对NOx的降解效果更好。光催化剂重复使用时活性减弱，用水冲洗后活性可得到恢复。Michael J W等[16]采用不同的固化剂混合TiO2粉末制备光催化混凝土表面材料，并比较了掺入不同质量分数TiO2对催化降解速度的影响，结果表明TiO2含量增加时降解速度增加。Andrea F等[17-18]应用两种商业TiO2样品（微米级与纳米级）掺入不同离子介质（Na+、K+、Ca2+、Cl+、SO42+）和不同pH的水泥砂浆中制备光催化混凝土，通过检测离子与离子的相关性对在水泥环境中的TiO2微粒团聚起到关键的作用并通过相关测定证实了这种团聚现在在真实水泥中存在。其还应用两种商业TiO2样品掺入水泥砂浆中制备光催化混凝土在通过化学降解Rh-B来检测光催化水泥的自清洁和净化NO x的能力。结果表明纳米级TiO2存在更高的比表面积即表现出对NO x更高的降解效果。Ballari M等[19]从理论和实验上研究了TiO2混凝土铺路砖催化降解NO x，提出了动力学模型来描述光降解NO x的反应和影响混凝土铺路砖性能的因素（NO x进入溶度、反应器高度、气流速度、相对湿度和辐射度）。2014年Panesar D K和Dolatabadi [20]M对比研究了使用普通水泥和光催化水泥所配制混凝土的性质，结果表明与普通水泥相比，光催化水泥更难引入气孔，但力学性能和普通水泥相当，光催化水泥的工作性和耐久性仍需进一步研究.
2.3 光催化混凝土的应用
1996年，日本首先提出将TiO2作为一种空气净化催化剂，1998年日本东陶公司首先应用TiO2光催化剂制成厨房和浴池用瓷砖，汽车喷涂材料。在2002年日本
和意大利相继进行了光催化混凝土路面的实地试验，并都取得了一定的效果。2005年在中国南京长江三桥桥北收费站应用了东南大学绿色建筑材料技术研究所钱春香教授课题组“功能性路面材料”研究成果。以混凝土材料为载体，掺入纳米TiO2光催化剂实现汽车尾气的净化，试验结果表明，光催化效率可达到80%以上，比日本和意大利铺设的光催化混凝土路面表现出更大的优势。2006年比利时道路研究中心在安特卫普市城区一主干道上铺设了10000平方米的光催化混凝土路面砖，通过用蒸馏水清洗路面砖的表面和水中已知的N含量来确定NO x减少量的最小值。结果显示在不同的环境条件下空气净化效果存在很大差异[21]。2008年上海世博场馆的10000平方米的停车场是完全使用意大利技术和产品的场地，监测表明治污效果很好。
3.光催化混凝土应用尚未解决的问题
（1）TiO2光催化剂只受紫外光辐射激发，而不能被可见光激发，所以其利用效果还是很低。虽然现在可见光响应的光催化剂种类很多且效果很好，但是还没有研究出能够有效应用的廉价的能够推广的光催化剂。
（2）TiO2光催化剂在光催化作用后产生的矿物及硝酸会吸附在混凝土表面影响光催化混凝土的功能持久性，且会对混凝土表面产生腐蚀，需要经常冲洗。这就限制了TiO2光催化混凝土的使用，只能在雨水充足的地区使用才有较好的效果。
（3）将光催化剂与混凝土结合对混凝土本身的强度，耐久性等性能的影响还没有系统理论性的解决方案，并且光催化混凝土的光催化性能及其自清结耐久性使用等许多问题都有待解决。
（4）纳米TiO2光催化剂的特殊性能使的其受到广泛的应用，但同时也因为本身的纳米性能使其可通过空气、水、土壤等多种途径进入到生态环境，影响生态环境的发展，也可能对人体的健康存在一定的危害。
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疲劳与环境作用下混凝土的耐久性研究进展 发表时间：2019-06-06T16:00:10.553Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年3期作者：周艳霞1 谢波1 [导读] 桥梁、公路、海洋平台等混凝土结构在实际服役环境中经历着荷载与环境共同作用。 中核新能核工业工程有限责任公司山西太原 030012 摘要：桥梁、公路、海洋平台等混凝土结构在实际服役环境中经历着荷载与环境共同作用。对疲劳荷载加载方式、疲劳荷载对混凝土碳化及氯离子侵蚀的影响进行了总结与分析，并指出需要进一步研究和探索的问题。 关键词：混凝土；疲劳荷载；碳化；氯离子 Review Progress on Durability of Concrete under Fatigue and Environment Zhou yanxia1，Xie bo1 （CNNC Xinneng Nuclear Engineering Co．，Ltd，Taiyuan 030012，China） Abstract：Concrete structures such as bridges，highways，and offshore platforms experience the combined effects of loads and the environment in the actual service environment.This paper summarizes and analyzes the loading methods of fatigue，the effects of fatigue load on carbonation of concrete and chloride ion erosion，and points out issues that need further research and exploration. Key words：concrete；fatigue load；carbonation；chloride ion 引言 近年来，随着我国城市化进程的不断推进及现代化不断发展，高铁、地铁、机场、道路、桥梁等工程建设迎来了高峰期。混凝土结构因其取材容易、性能稳定、耐火性能好等诸多优点而被广泛地应用上述工程。在实际服役过程中，此类混凝土结构不仅经历着环境作用（空气中CO2碳化作用、腐蚀性离子侵蚀、冻融作用等），同时还经历着循环往复的交通运输荷载（即疲劳荷载），在诸多作用下混凝土耐久性问题变得越来越突出。 在疲劳荷载作用下，混凝土内部微裂缝不断萌生、扩展、汇合，直至混凝土试件失稳破坏。混凝土碳化及氯离子侵蚀均是CO2、Cl-1通过混凝土孔隙、裂缝进入内部并发生作用。处于海洋环境、除冰盐环境中的混凝土结构，在混凝土碳化、氯离子侵蚀与疲劳荷载耦合作用下，混凝土结构的耐久性性能会加剧劣化，直接关系到混凝土结构能否满足正常使用要求、能否达到预定的服役年限，甚至影响建筑结构的安全性[1]。 鉴于公路、铁路、桥梁等混凝土结构在疲劳荷载和环境共同作用下，将导致混凝土结构耐久性退化和过早劣化，将造成严重的安全隐患和巨大的经济损失。本文将着重论述疲劳荷载与环境作用下混凝土的耐久性研究现状，并讨论需要进一步研究和探索的问题。 1.疲劳荷载的加载方式 疲劳荷载可按照不同的方式进行加载，获得不同疲劳损伤程度混凝土试件用于研究。 宋玉普[2，3]等通过自行改造的MTS疲劳试验机实现混凝土在定侧压下等幅和变幅抗压疲劳。杨健辉[4]等通过大连理工大学研制的大型三轴试验机实现混凝土试件在双向侧压作用下受拉疲劳。吕培印[5]基于室内试验，设计了在等幅和变幅疲劳荷载作用下混凝土的轴拉疲劳试验。易成[6]、石小平[7]、王晶[8]利用三分点加载的方式实现混凝土试件弯曲疲劳。 2.疲劳荷载对混凝土碳化的影响 混凝土碳化是大气环境中的CO2气体通过混凝土内部孔隙、裂缝与混凝土中水化物发生化学反应的过程。疲劳荷载作用会造成混凝土内部产生更多的裂缝，促使裂缝和孔隙贯穿连通，为环境中CO2提供更多通道向混凝土内部扩散，所以疲劳荷载大小和形式一定会影响混凝土碳化性能。到目前为止，国内外学者对疲劳荷载作用下混凝土碳化性能研究已取得不少成果。 胡刚等[9]通过对使用年限不同的实际工程结构在疲劳荷载作用下，对其耐久性性能退化问题进行了调查研究，研究了在疲劳荷载作用下混凝土碳化性能随时间变化的规律，结果表明，疲劳荷载加速了CO2在混凝土中的扩散能力，加快了混凝土碳化速率，同时也加剧了混凝土中钢筋锈蚀的程度。蒋金洋等[10]研究了疲劳荷载作用下超高程泵送钢纤维混凝土碳化性能，研究结果表明，疲劳荷载对混凝土碳化性能劣化存在临界值，一旦疲劳循环次数超过相应的临界值，SFRC试件的抗碳化性能就会随着疲劳次数的增加而降低。王晶等[8]研究了不同疲劳损伤度混凝土的耐久性性能变化规律，综合分析了疲劳损伤对相对动弹模、混凝土碳化深度、空气渗透性、裂缝等多方面的影响，研究结果表明，混凝土碳化深度随疲劳损伤度的增大而增大。 3.疲劳荷载对氯离子侵蚀的影响 在实际工程中，处于海洋环境中或除冰盐环境中的混凝土结构，研究疲劳荷载作用下混凝土氯离子侵蚀性能具有重大的实际工程意义和理论研究价值。到目前为止，国内外学者对疲劳荷载作用下混凝土氯离子侵蚀性能已开展了不少研究。 张武满等[13]研究了在抗压疲劳荷载作用下，GGBFS和SF对混凝土氯离子渗透性影响。分析表明，氯离子渗透速率随应力水平增高而增大；GGBFS掺量不大于30%、SF掺量不大于10%时，可有效抑制氯离子在混凝土中的渗透性速率。 李炜等[14]采用轴向压缩疲劳加载方式，通过控制应力水平、加载循环次数，确定不同疲劳损伤度混凝土试件，研究了疲劳荷载对混凝土中氯离子扩散系数的影响。研究表明，混凝土中氯离子扩散系数随疲劳损伤的增加而增大，该规律在高应力水平下更为明显，但未给出定量表达式。 孙培华[15]通过轴向压缩进行疲劳加载，对不同疲劳损伤程度混凝土进行了氯离子侵蚀试验。结果表明，在疲劳荷载下，氯离子的侵蚀速率和侵蚀深度明显提高，特别当疲劳荷载水平超过0.6fu时，氯离子的侵蚀速率和侵蚀深度显著提高。不足的是该研究未建立考虑疲劳荷载影响的氯离子扩散模型。 Saito等[16]研究了循环压缩荷载对混凝土氯离子侵蚀性能影响。分析得出，当循环压缩荷载水平大于60%时，混凝土中氯离子侵蚀速度显著增大；氯离子侵蚀速率随混凝土残余应变的增大而增大；但未提出定量公式。Xi等[17]利用微观监测方法，研究了轴心抗压疲劳与氯离子扩散交互作用下混凝土的氯离子传输性能，也得出了与Saito等[16]一致的结论。 Xiang等[18]利用数值模拟和可靠性分析方法，研究了不同疲劳损伤度混凝土氯离子扩散速率随时间变化规律，得出了以疲劳损伤度为
混凝土的耐久性研究 摘要：随着城市化建设力度加快，混凝土以价格低廉、性能优越在基础设施中成为了首选的施工材料，具有用量大、用途广等特点。对于混凝土结构，它的耐久性是施工质量以及安全的重要保障[1]。碳化、钢筋腐蚀、冻融及碱-骨料反应等构成混凝土耐久性的主要内容, 而耐久性与强度作为混凝土的两个重要指标，在施工与设计中，受各种因素影响，对混凝土耐久性的重视力度明显缺乏。针对这种情况，为了促进混凝土施工持续发展，必须在环境保护与基础设施上，提高混凝土施工的耐久性。本文从混凝土的抗冻性、混凝土的碳化、碱集料反应、耐磨性、钢筋锈蚀等5个方面对混凝土耐久性影响因素改善措施等方面进行了深度研究和探索,通过从结构形式、原材料、细节构造、工艺措施等方面进行综合对比，从施工、设计与维修上提升施工质量。 关键词：混凝土耐久性；抗冻性；碳化；钢筋锈蚀；碱骨料反应； Abstract:LiFePO4is an important cathode material for lithium-ion batteries. Regardless of the biphasic reaction between the insulating end members, Li x FePO4, optimization of the nanostructured architecture has substantially improved the power density of positive LiFePO4 electrode. The charge transport that occurs in the interphase region across the biphasic boundary is the primary stage of solid-state electrochemical reactions in which the Li concen-trations and the valence state of Fe deviate significantly from the equilibrium end members. Complex interactions among Li ions and charges at the Fe sites have made understanding stability and transport properties of the intermediate domains difficult. Long-range ordering at metastable intermediate eutectic composition of Li2/3FePO4has now been discovered and its superstructure determined, which reflected predomi-nant polaron crystallization at the Fe sites followed by Li+redistribution to optimize the Li Fe interactions. Keywords: cathode material; LiFePO4; lithium ion battery; metastable mesophase; Li2 / 3FePO4; solid material
钢筋混凝土结构发展综述 摘要：本文主要从钢筋混凝土这种建筑材料的发明过程谈起，详细阐述了钢筋混凝土框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构的发展过程和特点。关键词：钢筋混凝土；材料发展；结构形式 正文： 人类早期的建筑物主要使用木材、泥土和石料等天然材料建造，但随着社会生产力水平的提高，人们对建筑物的要求也日益多样和复杂，在钢筋混凝土材料被发明之后，建筑的规模、高度和结构体系都有了划时代的发展。1钢筋混凝土建筑材料的发展工业革命以来，西方开始探索新的建筑材料，因为新类型的建筑，比如庞大的工厂建筑和公共建筑需要大量廉价，强度足够的材料，而传统建筑材料显然不可能满足这些要求。1774年，英国人在艾地斯东这个地方采用石灰，粘土，砂和铁渣混合，研制出初期的混凝土，并利用这种材料来建造灯塔，成本低廉并且结构非常牢固，取得初步成功。直到1824年，研究出胶性水泥的方法，根据采用的石灰石在波特兰岛，而起名为“波特兰水泥”，发明者是英国人约瑟夫-阿斯帕丁。波特兰水泥的廉价，高度可塑性和其高强度，都使之立即成为建筑行业最喜欢的新材料。 1850年前后，有个法国园丁约瑟夫-蒙涅采用波特兰水泥和铁丝网组合来制作花盆，这个实验的成功启发了法国建筑家日后在大型公共建筑的穹顶部分采用这种方法。世界上的一个采用钢筋混凝土建造的大型建筑是由拉布鲁斯特设计的巴黎圣日内维夫图书馆的拱顶，完成于1850年。 1890年前后，在欧洲和美国都开始广泛采用钢筋混凝土建造房屋，成为20世纪建筑的主要手段，终于取代了传统的材料和建筑方法，使建筑能够在物质基础上，在材料基础上，在建筑方法和手段上有很大发展。 人们使用钢铁的年代和使用混凝土的一样久远，但是同样，直到19世纪末人们使用钢铁仍旧只是局限于装饰性质，真正地将钢铁应用于承重结构是在20世纪初。 钢筋混凝土结构形式的发展随着城市人口的集中和城市规模的扩大，建设高层集合住宅的意义正在提升。一般在高地价用地内，要想增加建筑面积和住户数量，提高容积率，就只有追求高密度化。对此，高层化作为有效的手段和方法而被采用的场合居多。 根据使用要求，高层建筑形状的多样化，复杂化可说是近年来发展一个特点，从而对建筑结构提出了更高的要求，有不少高层建筑采用弧形框架结构，S型框架结构，斜高剪力墙结构等形式。我国的高层建筑主要采用钢筋混凝土材料，所用结构形式有框架结构，框架-剪力墙结构，剪力墙结构，筒体结构等。 早期的建筑，由于层数少，多采用框架结构。该结构平面布置灵活，能形成大空间且能适应较多功能的要求；但侧向刚度小，在风荷载或地震荷载作用下，
混凝土结构耐久性研究现状 由于钢筋混凝土结构结合了钢筋抗拉与混凝土抗压的优点，表现出良好的受力性能，成为应用最普遍最广泛的结构形式，近年对水工结构、港工结构、桥梁结构、建筑结构的大量工程调查显示，钢筋混凝土结构表现出了严重的耐久性问题，许多既有钢筋混凝土结构工程往往达不到设计使用年限就需要进行加固修复，其中耐久性的降低是一大影响因素。钢筋混凝土结构耐久性问题的日益突出，引起了世界各国对加强钢筋混凝土结构耐久性研究的重视。 耐久性是指在确定的环境和维修、使用条件下，构件在设计使用年限内保持适用性、安全性的能力。钢筋混凝土结构在其使用过程中经常会受到各种各样的腐蚀和损伤，降低了构件的耐久性和结构的可靠度，导致工程的实际使用寿命往往短于设计使用年限。 影响耐久性的因素，混凝土的碳化，钢筋锈蚀，混凝土的冻融，碱－骨料反应等。 我国在钢筋混凝土耐久性问题上尚缺少全国性的系统资料,但从一些调查资料和发表的有关文献来看,钢筋混凝土耐久性问题也是极其严重的。中国建筑科学研究院的调查表明,我国现役工业建筑物损坏严重,其结构的使用寿命一般不能保证50年,多数在25-30年左右就必须进行大修或加固。1994年铁路部门的统计表明,我国铁路存在有病害的钢筋混凝土桥2675座,其中的722座发生裂损；仅使用20年的北京西直门立交桥,由于长期在冬季使用化冰盐,部分梁柱锈蚀严重,现己拆除重建。从发达国家所取得的经验来看,钢筋混凝土耐久性问题造成的损失己是惊人的。美国标准局(NBS)1975年的调查表明,美国每年因腐蚀造成的各种损失为700多亿美元,蚀破坏的修复费,1998年度就需要2500亿美元。英国为解决海洋环境下钢筋混凝土结构的腐蚀与防护问题和修复已损伤的钢筋混凝土结构,每年耗资将近200亿英镑,而日本引以为自豪的新干线,在运行10年后也出现大面积的混凝土开裂、剥蚀现象,日本运输省曾检查了其103座混凝土港口码头,发现使用20年以上的都有大量的顺筋裂缝,目前日本每年用于房屋结构维修的费用就达400亿日元。 混凝土结构耐久性降低首先起源于材料性能劣化，继而引起混凝土构件强度、刚度衰减，最后影响整个结构安全。由于客观条件，很多研究基于一般假设，如先钢筋锈蚀后加载试验，忽略荷载对混凝土力学性能劣化影响。在实际工程中绝大多数混凝土结构经受荷载和环境因素同时作用，混凝土在承受荷载时，混凝土本身力学性能退化；同时对钢筋保护作用降低，加速钢筋锈蚀，有效钢筋截面面积减小致使构件承载力降低，钢筋与混凝土黏结性能退化使得钢筋塑性不能充分发挥，降低结构延性。混凝土结构经受荷载和环境因素共同作用，荷载与环境等各因素产生的交互作用使得实际服役混凝土结构破坏过程复杂。研究荷载与环境综合作用下混凝土结构耐久性问题对实际工程更具有意义。 混凝土结构在荷载与一般大气环境综合作用下，荷载对混凝土碳化影响不容忽视，混凝土碳化与荷载大小(应力水平)和荷载形式(拉、压应力)等有关。当荷载应力抑制混凝土内部微裂缝发展时，混凝土碳化减缓; 而当荷载应力扩展混凝土内部微裂缝时，混凝土碳化加速。 荷载与特定大气环境( 如人工气候环境、盐雾大气环境、海洋大气环境等) 综合作用下构件耐久性研究成果甚少。张俊芝等试验研究了人工气候环境下承受荷载作用混凝土梁受压
混凝土碱集料反应影响因素分析 混凝土碱集料反应影响因素分析 混凝土碱集料反应影响因素分析 2016-09-22 工程学论文 混凝土碱集料反应影响因素分析 混凝土碱集料反应影响因素分析 碱集料反应是由于混凝土孔溶液中的 Na+、K+、OH-等有效碱离子与骨料中的活性硅质组分之间发生化学反应，使混凝土内部产生膨胀、开裂的一种现象。碱集料反应属于混凝土耐久性破坏最主要的因素之一。 1 碱集料反应研究现状 国内外学者大量研究了关于碱集料反应对混凝土耐久性的影响[1,2,3].1940 年，碱集料反应被 Stanton 发现并证实[4].根据骨料中不同有害矿物种类，混凝土 AAR 主要划分为两类，碱硅酸反应简称ASR（ Alkali Silica Reaction）和碱碳酸盐反应简称 ACR（ Alkali Car-bonate Reaction） .美国遭受 AAR 破坏的混凝土结构严重，包括大坝、机场、海工构筑物以及各种桥梁道路都出现混凝土碱集料反应破坏。 导致近年来 AAR 破坏问题突出的是由于使用新型化冰盐（醋酸钾和醋酸钠） .于是，美国曾分别通过不同研究计划持续资助开展混凝土碱集料反应研究以减少由此造成的损失。美国迄今为止针对 ASR 研究的最大资助项目是 2005 年美国
国会签署高速公路交通安全法案。该项目资金达到 1000 万美元，以预防和减轻混凝土 ASR 为目的，围绕破坏产物和机理、制定规范和培训相关人员，减轻碱集料反应破坏损失。之后，混凝土结构碱集料反应破坏的事例开始出现在世界各地。丹麦、美国、英国、法国等许多国家的公路、桥梁以及各类工业与民用建筑都遭到了 AAR 破坏并且程度各不相同，有的建筑物几乎已经彻底毁坏[5,6,7]. 中国学者于 20 世纪 90 年代之前未曾发现混凝土结构工程碱集料反应破坏。 90 年代后期，中国国内水泥中碱含量高出安全碱限值许多，再加上大量活性碱骨料使用于混凝土结构工程中，这些将对既有建筑物的耐久性构成巨大的威胁。因为 90 年代后期，中国国内使用了大量活性碱骨料使用于混凝土结构工程中，再加上混凝土水泥中碱含量超标，这些对混凝土碱集料反应的控制是很不利的。据此推断，不久的将来，中国混凝土结构工程 AAR 呈现高发态势。不过，近年来中国也开始高度重视混凝土 AAR 预防工作。如《青藏铁路工程掺和料抑制碱硅酸反应有效性评估方法的该评估方法》的出台就是很好的一个例子。该方法由青藏铁路建设总指挥部联合中国建材院等单位制定，目的也是为了控制混凝土碱集料反应的发生。《青藏铁路工程掺和料抑制碱硅酸反应有效性评估方法的该评估方法》也编入《铁路混凝土工程施工技术指南》（ TZ210 -2005）附录 G 第 G2 条。 2 碱集料反应影响因素 2. 1 活性骨料对碱集料反应的影响 活性骨料是碱集料反应的必要反应物之一。近来有研究表明[8]活性骨料与非活性骨料之间的比例大小也影响混凝土碱集料反应。当活性骨料与非活性骨料之间的比值达到 1. 5 时，混凝土试件碱集料反应膨胀率最大，对混凝土结构的危害也最严重。不同活性二氧化硅含量存在最不利颗粒尺寸。当活性二氧化硅颗粒尺寸达到最不利颗粒尺寸时，碱集料反应膨胀压力最大。许多工程破坏事例也表明，粒径为 1~ 5mm 活性骨料对碱集料反应膨胀开裂最不利。
混凝土耐久性的主要因素与其提高的措施 混凝土耐久性是指混凝土构件在长期使用条件下抵抗各种破坏因素作用而保持其原有性能的性质。近年来，随着混凝土技术的发展，高性能混凝土的研究与应用普遍得到人们的重视，混凝土耐久性的研究则是其核心的研究内容。 标签：混凝土耐久性；主要因素；提高措施 1.影响混凝土耐久性的主要因素 1.1混凝土的抗渗性 混凝土的抗渗性是指混凝土在压力水的作用下抵抗渗透的能力。如果混凝土的抗渗性不好、溶液性的物质能浸透混凝土、与混凝土的胶结材料发生化学反应而使混凝土的性能劣化。在钢筋混凝土中、由于水分与空气的渗透、会引起钢筋的锈蚀。钢筋的锈蚀导致其体积增大、造成钢筋周围的混凝土保护层的开裂与剥落、使钢筋混凝土结构失去其耐久性。渗透性对混凝土的抗冻性也有重要的影响。因为渗透性决定了混凝土可能为水饱和的程度。渗透性高的混凝土、其内部孔隙为水分充满、在水的冰冻压力作用下、混凝土内部结构更易于产生损伤与破坏。因此可以说、混凝土的抗渗性是其耐久性的第一道防线。混凝土与其微观结构的劣化和侵蚀性介质的传输有关、混凝土的渗透性取决于其自身的微结构和饱和水程度、是决定混凝土性能劣化的关键因素。因此可能通过检测混凝土的渗透性来评估其耐久性。 1.2混凝土的抗冻性 混凝土的抗冻性决定于水泥石的抗冻性和骨料的抗冻性。从冰冻对水泥石和骨料的作用可以看出诸多因素影响混凝土的抗冻性。这些因素包括：水分迁移路径的距离、混凝土的孔结构、混凝土的饱和度、混凝土的抗拉强度以及冷却速度等。提高混凝土的抗冻性可以采用以下措施； （1）引气：这是因为在水泥石受到冻融作用时、水分迁移所引起的压力、可以由引入的微细气泡得到释放。一般说来、混凝土的抗冻性随着阴气量的增加而增加。而当含气量一定时、气泡尺寸、气泡数量和气泡的间距都会影响混凝土的抗冻性能。 （2）控制水灰比：水泥石内的大孔隙量与水灰比和水化程度有关。一般说来、水灰比小、水化程度高则水泥石中的孔隙越少。由于表面张力的原因、大孔隙内的水比小孔隙内的水更易于結冰、因此、在同等条件下、水灰比大的水泥石内可结冰的水更多、发生冻融破坏的几率更大。 （3）降低饱和度：混凝土的饱和度对冻融破坏有很大的影响、干燥的或部分干燥的混凝土不容易受到冻融破坏。一般存在一个临界饱和度、当混凝土的含
混凝土碱骨料反应问题及预防措施 由于我国过去水泥含碱量一般不高，加以自50年代起30余年来一直生产高混合材水泥，例如在七十年代曾大量生产使用的矿渣400号水泥，其中矿渣含量高达 60-70%，有这么多的活性混合材，即使某厂水泥熟料当时含碱量稍高，砂石中有相当数量的活性成分，由于活性混合材可以起到消化缓解碱的作用，因而在八十年代以前我国一般土建工程尚未见碱骨料反应对工程损害的报告，以致许多设计、施工工程技术人员对碱骨料反应问题还比较生疏，有必要作一些基本情况的介绍。 一、什么是水泥混凝土的碱骨料反应 碱骨料反应是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材和水中的碱（Na2O或K2O）与骨料中的活性成分反应，在混凝土浇筑成型后若干年（数年至二、三十年）逐渐反应，反应生成物吸水膨胀，使混凝土产生内部应力，膨胀开裂，导致混凝土失去设计性能。由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布，所以一旦发生碱骨料反应，混凝土内各部分均产生膨胀应力，将混凝土自身膨胀，发展严重的只能拆除，无法补救，因而被称为混凝土的癌症。 二、碱骨料反应的分类和机理 1、碱硅酸反应 1940年美国加利福尼亚州公路局的斯坦敦，首先发现碱骨料反应，引起世界混凝土工程界的重视，这种反应就是碱酸反应。碱硅酸反应是水泥中的碱与骨料中的活性氧化硅成分反应产生碱硅酸盐凝胶或称碱硅凝胶，碱硅凝胶固相体积大于反应前的体积，而且有强烈的吸水性，吸水后膨胀引起混凝土内部膨胀应力；而且碱硅凝胶吸水后进一步促进碱骨料反应的进展，使混凝土内部膨胀应力增大，导致混凝土开裂，发展严重的会使混凝土结构崩溃。 能与碱发生反应的活性氧化硅矿物有蛋白石，玉髓、鳞石英、方英石、火山玻璃及结晶有缺欠的石英以及微晶、隐晶石英等，而这些活性矿物广泛存在于多种岩石中，因而迄今为止，世界各国发生的碱骨料反应绝大多数为碱硅酸反应。 2、碱碳酸盐反应 1955年加拿大金斯敦城人行路面发生大面积开裂，怀疑是碱骨料反应，用美国ASTM标准的砂浆棒法和化学法试验，属于非活性骨料。后经研究，斯文森于1957年提出一种与碱硅酸反应不同的碱骨料反应—碱碳酸盐反应。 一般的碳酸岩—石灰石和白云石是非活性的，只有象加大金斯敦这种泥质石灰质白云石，才发生碱碳酸盐反应。
摘要 从上个世纪中期，混凝土结构因耐久性不良造成过早失效及崩塌破坏的事故在国内外都屡见不鲜，世界各国为此付出的代价十分沉重。由于工程安全因素更由于耗费巨资的经济因素，混凝土结构日益突出的耐久性问题，越来越受到世界各国学术界和工程界的广泛重视。提高混凝土的耐久性，对节约资源、能源及资金均有重大的意义。 通过阅读大量关于混凝土耐久性方面的文献资料，总结了国内外混凝土结构的耐久性状况和研究动态，明确了混凝土结构耐久性的意义和重要性。 本论文探讨了混凝土的腐蚀类型和腐蚀机理，包括了混凝土基材水泥的腐蚀类型和机理，钢筋的锈蚀机理和混凝土结构的腐蚀机理，总结了混凝土耐腐蚀性能的主要影响因素以及它与抗渗性能和抗冻性能之间的关系；讨论了原材料的选择，包括水泥品种、集料性质、拌合及养护用水的水质情况、外加剂的种类和掺合料对混凝土耐腐蚀性能的影响。 关键词：混凝土；耐久性；耐腐蚀性
目录 一、绪论 (2) （一）混凝土耐久性的含义 (2) （二）国内外混凝土耐久性研究动态 (2) 二、混凝土的腐蚀类型和腐蚀机理 (3) （一）腐蚀 (3) （二）水泥类材料的腐蚀机理 (3) （三）混凝土的耐腐蚀性与抗渗性和抗冻性之间的关系 (5) 三、原材料对混凝土耐腐蚀性能的影响 (5) （一）水泥 (5) （二）集料 (6) 四、普通混凝土高性能化 (6) （一）提高性能的技术途径 (6) （二）提高混凝土耐久性 (7) 五、结论与展望 (8) （一）结论 (8) （二）展望 (8)
普通混凝土耐久性研究 一、绪论 从19世纪20年代波特兰水泥价而成为土建工程中不可缺少的材料，广泛用于桥梁、大坝、高速公路、工业与民用建筑等结构中。据不完全统计，当今世界每年消耗的混凝土量不少于45亿立方米，并且随着逐步增长的城市化建设，年消耗量在不断增长。 混凝土材料经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，似乎人们总是乐于追求强度的不断提高。但是近四五十年来，混凝土结构因材质劣化造成过早失效以及崩塌破坏的事故在国内外都屡见不鲜，并有愈演愈烈之势。这些混凝土工程的过早破坏，其原因不是强度不够，而是由于混凝土耐久性不良所造成。 （一）混凝土耐久性的含义 所谓的混凝土耐久性，是指其抵抗环境介质的作用，并长期保持良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全和正常使用的能力。 影响混凝土结构耐久性的因素很多，可分为内在因素和外在因素两大类。内在因素是指混凝土结构抵御环境的能力，由结构的设计形状和构造形式、选用的水泥和骨料的种类、外加剂的品种，钢筋保护层的厚度和直径的大小、混凝土的水灰比、浇注和养护的施工工艺等多种因素所决定。外在因素是环境对混凝土结构的物理和化学作用，包括干湿和冻融循环、碳化、化学介质侵蚀、磨损破坏等诸多方面，不同环境对混凝土结构耐久性的影响程度不尽相同，外在因素是通过内在因素而起作用的混凝土耐久性具体包括抗渗、抗冻、耐腐蚀、碳化、碱骨料反应及混凝土中的钢筋锈蚀等性能。虽然混凝土在遭受压力水、冰冻或侵蚀作用时的破坏过程各不相同，但影响因素却有许多相同之处。混凝土的密实度是最为关键的因素，其次是材料的性质、施工质量等。 （二）国内外混凝土耐久性研究动态 混凝土结构耐久性问题的日益突出，引起了世界各国学术机构、学者和工程技术人员对加强钢筋混凝土结构耐久性研究的重视，表现在各种结构耐久性学术
多层混凝土框架结构设计 1.前言 随着社会的发展,钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍.由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点；与钢结构相比又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此，在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构型式。近年来，世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快，应用很多。 一般框架结构是由楼板、梁、柱及基础4种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。文献[1]认为，在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置比较的灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。 多层钢筋混凝土框架结构设计可以分为四个阶段：一是方案设计，二是结构分析，三是构件设计，四是绘施工图。结构分析和构件设计是结构设计中的计算阶段，在现代，已由电子计算机承担这一工作，常采用PKPM建模计算。但是，结构的计算并不能代替结构的设计。文献[2]中认为：良好的结构设计的重要前提，应该是合理组织与综合解决结构的传力系统、传力方式，良好的结构方案是良好结构设计的重要前提。2.关于框架结构设计文献回顾 2.1框架结构的优缺点 框架结构体系是由横梁与柱子连接而成.梁柱连接处(称为节点)一般为刚性连接,有时为便于施工和其他构造要求,也可以将部分节点做成铰接或者半铰接.柱支座一般为固定支座,必要时也可以设计成铰支座.框架结构可以分为现浇整体式,装配式,现浇装配式. 文献[3]中提到:框架结构的布置灵活,容易满足建筑功能和生工艺的多种要求.同时,经过合理设计,框架结构可以具有较好的延性和抗震性能.但是,框架结构承受水平力(如风荷载和水平地震作用)的能力较小.当层树较多或水平力较大时,水平位移较大,在强烈地震作用下往往由于变形过大而引起非结构构件(如填充墙)的破坏.因此,为了满足承载力和侧向刚度的要求,柱子的截面往往较大,既耗费建筑材料,又减少使用面积.这就使框架结构的建筑高度受到一定的限制.目前,框架结构一般用于多层建筑和不考虑抗震设防,层数较少的的高层建筑(比如,层数为10层或高度为30米以下) 2.3框架结构的布置 多层框架结构的平面布置形式非常的灵活，文献[4]中将框架结构按照承重方式的不同分为以下三类：(1)横向框架承重方案,以框架横梁作为楼盖的主梁,楼面荷载主要由横向框架承担.由于横向框架数往往较少,主梁沿横向布置有利于增强房屋的横向刚度.同时,主梁沿横向布置还有利于建筑物的通风和采光.但由于主梁截面尺寸较大,当房屋需要大空间时,净空较小,且不利于布置纵向管道. (2)纵向框架承重方案以框架纵梁作为楼盖的主梁,楼面荷载由框架纵梁承担.由于横梁截面尺寸较小,有
前言 随着社会的发展，钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍。由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点；与钢结构相比又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此，在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构型式。近年来，世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快，应用很多。一般框架结构是由楼板、梁、柱及基础4种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置比较的灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。下面介绍下框架结构的基本信息及一些常见的问题[1]。 1.文献综述正文 钢筋混凝土框架结构是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成的。由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来形成空间结构体系。高层建筑采用框架结构体系时，框架梁应纵横向布置，形成双向抗侧力构件，使之具有较强的空间整体性，以承受任意方向的侧向力。框架结构具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理的结构设计，可以具有较好的延性性能[2]。其缺点就是整体侧向刚度较小，在强烈地震作用下侧向变形较大，容易使填充墙产生裂缝，并引起建筑装修、玻璃幕墙等非结构构件的破坏。不仅地震中危及人身安全和财产损失，而且震后的修复工作和费用也很大[3]。同时当建筑层数较多或荷载较大时，要求框架柱截面尺寸较大，既减少了建筑使用面积，又会给室内办公用品或家具的布置带来不便，因此这种结构一般用于非地震区或层数较少的低烈度高层建筑。另外框架结构的承载力较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，这时，现浇楼面也作为梁共同工作的构件，装配整体式楼面的作用则不考虑，框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用。
沿海混凝土耐久性研究综述 四川建筑科学研究 SichuanBuildingScience 第33卷第1期 2007年2月 沿海混凝土耐久性研究综述 钟亚伟,李固华 (1.西南交通大学土木工程学院,四川成都610031: 2.铁道第二勘察设计院,四川成都610081) 摘要:处于海洋环境中的混凝士结构普遍存在腐蚀问题.氯盐的侵蚀引起钢筋锈蚀是导致沿海工程混凝士结构破坏的主 要原因.本文作者概述了氯离子侵蚀的破坏机理,混凝士耐久性测试与评定方法以及寿命评估,并提出有关防腐措施.对设 计,施工及维护方面具有较好的参考意义. 关键词:沿海混凝土;氯离子;耐久性 中图分类号,TU528.33文献标识码:A文章编号:1008—1933(2007)O1.0090—06 Reviewofresearchonconcreteformarineworksdurability ZH0NGYawei.LIGuhua' (1.SchoolofCivilEngineeringSouthwestJiaotongUniversity,ChengdOU610031,China; 2.TheSeeendRailwaysSurveyandDesigninstitute,Chengdu610081.China) Abstract:Concretestructuresunderoceanenvironmentsgenerallyfacethecorrosionproble ms.Corrosionofsteelreinforcementby chlorineionisthemostsignificantcause$ofdeteriorationofreinforceconcretestructuresinm arineenvironment.Thedestructive mechanismofcorrosionunderchlorineenvironment,thedurabilitytestandassessmentmeth odsofconcreteformarineworkswere
混凝土碱-集料反应综述 【摘要】本文介绍了混凝土碱-集料反应的种类，讨论了碱-集料反应的必要条件和反应机理，并概括了碱-集料反应的破坏特征和当前混凝土工程中碱-集料反应的抑制技术措施。 【关键词】碱-集料反应；反应机理；破坏特征；预防措施 耐久性决定着混凝土结构的使用寿命。在通常情况下，混凝土结构是耐久的，但是在有害介质的侵蚀和恶劣的环境下，许多混凝土结构表现出因耐久性不足而过早失效甚至彻底损坏的现象，如碱-集料反应是造成混凝土结构破坏失效的重要原因之一。随着我国重点工程持续大规模地发展，预防碱-集料反应破坏、延长工程的寿命已成为普遍关注、需迫切解决的问题。 一碱-集料反应的概念 当水泥碱含量较高时，在有水存在的条件下，水泥中的碱与混凝土集料中的某些活性集料发生反应，使混凝土发生不均匀膨胀，导致混凝土出现裂缝，强度和弹性模量下降等威胁到工程的安全使用。这就是碱-集料反应。 二碱-集料反应的种类和特点 1．碱-硅酸（集料）反应 指活性集料如蛋白石、玉髓、鳞石英、方石英、流纹岩、安山岩及凝灰岩等与碱起反应而造成的膨胀破坏。这种反应简称为“碱-硅”反应。它有三个明显特点：混凝土表面产生杂乱的网状裂缝；活性集料周围出现反应环；在裂缝及附近孔隙中，有硅酸钠（钾）凝胶，当其失水后可硬化或粉化。 2．碱-碳酸盐反应 集料中某些微晶或隐晶的碳酸盐岩石，如某些方解石质的白云岩和白云石的石灰岩等与水泥中的碱和水起反应，产生体积膨胀破坏。 三碱-集料反应的必要条件 1．混凝土中必须有相当数量的碱。混凝土中碱的来源可以是配制混凝土时形成的,即水泥、外加剂、掺合料、集料及拌合水中所含的可溶性碱；也可以是混凝土工程建成后从周围环境侵入的碱。即使配制混凝土时含碱量较低，只要环境中外来的碱增加到一定程度，同样可使混凝土工程造成碱-集料反应破坏。水泥中的总碱量以等当量Na2O计，即： R2O=Na2O+0.658×K2O 2．混凝土中必须有相当数量的、能与碱发生反应的活性集料。在碱-硅酸盐反应中，由于每种活性集料与碱反应对混凝土的危害都有其自身规律。即混凝土在一定含碱量条件下，每种碱活性集料都有其造成混凝土内部膨胀压力最大的最不利比率，当混凝土含碱量变化时这一最不利比率也发生变化。因而碱活性集料在混凝土中的危害是一个比较复杂的问题，必须通过试验才能确定。
文献综述 钢筋混凝土框架结构 1.前言 随着经济的发展、科技进步、建筑要求的提升，钢筋混凝土结构在建筑行业得到了迅速发展。随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在结构设计中遇到的各种难题日益增多，钢筋混凝土结构以其界面高度小自重轻，刚度大，承载能力强、延性好好等优点，被广泛应用于各国工程中，特别是桥梁结构、高层建筑及大跨度结构等领域，已取得了良好的经济效益和社会效益。而框架结构具有建筑平面布置灵活、自重轻等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求，因此，框架结构在结构设计中应用甚广。为了增强结构的抗震能力，框架结构在设计时应遵循以下原则：“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”。 2.现行主要研究 2.1预应力装配框架结构 后浇整体节点与现浇节点具有相同的抗震能力;钢纤维混凝土对减少节点区箍筋用量有益,但对节点强度、延性和耗能的提高作用不明显。与现浇混凝土节点相比,预应力装配节点在大变形后强度和刚度的衰减及残余变形都小;节点恢复能力强;预制混凝土无粘结预应力拼接节点耗能较小,损伤、强度损失和残余变形也较小。装配节点力学性能受具体构造影响很大,过去进行的研究也较少,一般说,焊接节点整体性好,强度、耗能、延性等方面均可达到现浇节点水平;螺栓连接节点刚度弱,变形能力大,整体性较差。因此,这一类节点连接如应用于抗震区,需做专门抗震设计。 2.2地震破坏 钢筋混凝土在地震破坏过程中瞬态震动周期逐步延长，地震动的低频成分是加剧结构破坏的主要因素，峰值和持时也是非常重要的原因。瞬态振型的变化与结构的破坏部位直接相关。结构破坏过程中，瞬态振型参与系数变化不大。结构瞬态振动周期
混凝土结构耐久性 1.1 混凝土结构耐久性问题的重要性 钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的优点，造价较低，且一直被认为是一种非常耐久性的结构形式，其应用范围非常广泛。 然而，从混凝土应用于建筑工程至今的150年间，大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限。这其中有的是由于结构设计的抗力不足造成的，有的是由于使用荷载的不利变化造成的，但更多的是由于结构的耐久性不足导致的。特别是沿海及近海地区的混凝土结构，由于海洋环境对混凝土的腐蚀，尤其是钢筋的锈蚀而造成结构的早期损坏，丧失了结构的耐久性能，已成为实际工程中的重要问题。早期损坏的结构需要花费大量的财力进行维修补强，甚至造成停工停产的巨大经济损失。耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用状态下失效的最主要原因。 国内外统计资料表明，由于混凝土结构耐久性病害而导致的损失是巨大的，并且耐久性问题越来越严重。结构耐久性造成的损失大大超过了人们的估计。国外学者曾用“五倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性，即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元，那么就意味着：发现钢筋锈蚀时采取措施将追加维修费5美元；混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元；严重破坏时采取措施将追加维修费125美元。 因此，钢筋混凝土结构耐久性问题是一个十分重要也是迫切需要加以解决的问题，通过开展对钢筋混凝土结构耐久性的研究，一方面能对已有的建筑结构物进行科学的耐久性评定和剩余寿命预测，以选择对其正确的处理方法；另一方面可对新建项目进行耐久性设计，揭示影响结构寿命的内部与外部因素，从而提高工程的设计水平和施工质量。因此，它既有服务于服役结构的现实意义，又有指导待建结构进行耐久性设计的理论意义，同时，对于丰富和发展钢筋混凝土结构可靠度理论也具有一定的理论价值。 正因为混凝土结构耐久性的问题如此重要，近年来世界各国均越来越重视混凝土结构的耐久性问题，众多的研究者对混凝土结构耐久性展开了研究，取得了系列研究成果，而材料层面的成果尤为显著。迄今为止，已经形成了混凝土结构耐久性研究框架，如图1-1所示。本章将着重介绍混凝土结构耐久性研究中成熟的相关研究成果。 图1-1 混凝土结构耐久性研究框架 ?????????????????????????????????????????????????耐久性评估耐久性设计结构层次构件承载力的变化粘结性能衰退模型混凝土锈胀开裂模型构件层次钢筋锈蚀碱－集料反应冻融破坏氯盐腐蚀混凝土碳化材料层次工业环境土壤环境海洋环境大气环境环境层次混凝土结构耐久性
《混凝土结构设计原理》过程考核第一次 《钢筋混凝土结构发展综述》专题报告 姓名：许新 学号： 0901014028 专业班级： 09土木4班 成绩： 教师评语： 年月日
“钢筋混凝土结构发展综述”专题报告 摘要： 关键词：（3~5个）钢筋，混凝土，发展，波特兰水泥，抗拉强度 1 钢筋混凝土结构的发展阶段 1.1 什么是混凝土 1.2钢筋混凝土结构发展的四个重要阶段 2 钢筋混凝土结构的发展 2.1混凝土结构发展史 2.2 混凝土结构在我国的发展 3 体会（或总结）
1 钢筋混凝土结构的发展阶段 1.1什么是混凝土 混凝土的名词定义：以混凝土为主要材料建造的工程结构。包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等。混凝土是由水泥、砂子、石子和水按一定的比例拌和而成。凝固后坚硬如石，受压能力好，但受拉能力差，容易因受拉而断裂(图a)。为了解决这个矛盾，充分发挥混凝土的受压能力，常在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力。这种配有钢筋的混凝土，称为钢筋混凝土(图b)。钢筋混凝土粘结锚固能力可以由四种途径得到：①钢筋与混凝土接触面上化学吸附作用力，也称胶结力。②混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生摩擦力。③钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用，也称咬合力。④钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋、焊角钢来提供锚固能力。 1.2钢筋混凝土结构发展的四个重要阶段 第一阶段为钢筋混凝土小构件的应用，设计计算依据弹性理论方法。1801年考格涅特发表了有关建筑原理的论著，指出了混凝土这种材料抗拉性能较差，到1850年法国的兰博特首先建造了一艘小型水泥船，并于1855年在巴黎博览会上展出。接着法国的花匠莫尼尔在1867年制作了以金属骨架作配筋的混凝土花盆并以此获得专利。后来康纳于1886年发表了第一篇关于混凝土结构的理论与设计手稿。1872年美国人沃德建造了第一幢钢筋混凝土构件的房屋。1906年特纳研制了第一个无梁平板。从此钢筋混凝土小构件已进入工程实用阶段。 第二阶段为钢筋混凝土结构与预应力混凝土结构的大量应用，设计计算依据材料的破损阶段方法。1922年英国人狄森提出了受弯构件按破损阶段的计算方法。1928年法国工程师弗来西奈发明了预应力混凝土。其后钢筋混凝土与预应力混凝土在分析、设计与施工等方面的工艺与科研迅速发展，出现了许多独特的建筑物，如美国波士顿市的Kresge大会堂，英国的1951节日穹顶，美国芝加哥市的Marina摩天大楼，湖滨大楼等建筑物。1950年苏联根据极限平衡理论制定了“塑性内力重分布计算规程”。1955年颁布了极限状态设计法，从而结束了按破损阶段的设计计算方法。 第三阶段为工业化生产构件与施工，结构体系应用范围扩大，设计计算按极限状态方法。由于二战后许多大城市百废待兴，重建任务繁重。工程中大量应用预制构件和机械化施工以加快建造速度。继苏联提出的极限状态设计法之后，1970年英国，联邦德国，加拿大，波兰相继采用此方法。并在欧洲混凝土委员会与国际预应力混凝土协会（CEB-FIP）第六届国际会议上提出了混凝土结构设计与施工建议，形成了设计思想上的国际化统一准则。 第四阶段，由于近代钢筋混凝土力学这一新的学科的科学分支逐渐形成，以统计教学为基础的结构可靠性理论已逐渐进入工程实用阶段。电算的迅速发展使复杂的数学运算成为可能。设计计算依据概率极限状态设计法。概括为计算理论趋于完善，材料强度不断提高，施工机械化程度越来越高，建筑物向大跨高层发展。