附录A 外文翻译
Cellular Automata Approach to Durability Analysis of Concrete Structures in Aggressive Environments
Abstract: This paper presents a novel approach to the problem of durability analysis and lifetime assessment of concrete structures(under the diffusive attack from external aggressive agents.
The proposed formulation mainly refers to beams and frames, but it can be easily extended also to other types of structures.
The diffusion process is modeled by using cellular automata.
The mechanical damage coupled to diffusion is evaluated by introducing suitable material degradation laws.
Since the rate of mass diffusion usually depends on the stress state , the interaction between the diffusion process and the mechanical behavior of the damaged structure is also taken into account by a proper modeling of the stochastic effects in the mass transfer .
To this aim, the nonlinear structural analyses during time are performed within the framework of the finite element method by means of a deteriorating reinforced concrete beam element.
The effectiveness of the proposed methodology in handling complex geometrical and mechanical boundary conditions is demonstrated through some applications.
Firstly, a reinforced concrete box girder cross section is considered and the damaging process is described by the corresponding evolution of both bending moment-curvature diagrams and axial force-bending moment resistance domains.
Secondly, the durability analysis of a reinforced concrete continuous T - beam is developed. Finally, the proposed approach is applied to the analysis of an existing arch bridge and to the identification of its critical members.
Introduction
Satisfactory structural performance is usually described with reference to a specified set of limit states, which separate desired states of the structure from the undesired ones.
In this context, the main objective of the structural design is to assure an adequate level of structural performance for each specified limit state during the whole service life of the structure.
From a general point of view, a structure is safe when the effects of the applied actions S are no larger than the corresponding resistance R.
However, for concrete structures the structural performance must be considered as time dependent, mainly because of the progressive deterioration of the mechanical properties of materials which makes the structural system less able to withstand the applied actions.
As a consequence, both the demand S and the resistance R may vary during time and a durability analysis leading to a reliable assessment of the actual structural lifetime T a should be able to account for such variability (Sa1Ja and Vesikari 1996; Enright and Frangopol 1998a, 1998b).
In this way, the designer can address the conceptual design process or plan the rehabilitation of the structure in order to achieve a prescribed design value T d of the structural lifetime.
In the following, the attention will be mainly focused on the damaging process induced by the diffusive attack of environmental aggressive agents, like sulfate and chloride, which may lead to deterioration of concrete and corrosion of reinforcement ( CEB 1992 ) .
Such process involves several factors, including temperature and humidity.
Its dynamics is governed by coupled diffusion process of heat, moisture, and various chemical substances.
In addition, damage induced by mechanical loading interacts with the environmental factors and accelerates the deterioration process ( Saetta et al. 1993 , Xi and Bazant 1999 ; Xi et al . 2000 ; Kong et al . 2002 ) .
Based on the previous considerations, a durability analysis of concrete structures in aggressive environments should be capable to account for both the diffusion process and the corresponding mechanical damage, as well as for the coupling effects between diffusion, damage and structural behavior.
However, the available information about environmental factors and material characteristics is often very limited and the unavoidable uncertainties involved in a detailed and complex modeling may lead to fictitious results.
For these reasons, the assessment of the structural lifetime can be more reliably carried out by means of macroscopic models which exploit the power and generality of the basic laws of diffusion to predict the quantitative time-variant response of damaged structural systems.
This paper presents a novel approach to the durability analysis of concrete structures under the environmental attack of aggressive agents
The proposed formulation mainly refers to beams and frames, but it can be easily extended also to other types of structures.
The analysis of the diffusion process is developed by using a special class of evolutionary algorithms called cellular automata, which are mathematical idealizations of physical systems in which space and time are discrete and physical quantities are taken from a finite set of discrete values.
In principle, any physical system satisfying differential equations may be approximated as a cellular automaton by introducing discrete coordinates and variables, as well as discrete time steps.
However, it is worth noting that models based on cellular automata provide an alternative approach to physical modeling rather than an approximation.
In fact, they show a complex behavior analogous to that associated with differential equations, but by virtue of their simple formulation are potentially adaptable to a more detailed and complete analysis, giving to the whole system some emergent properties, self-induced only by its local dynamics (von Neumann 1966; Margolus and Toffoli 1987; Wolfram 1994, 2002; Adami1998).
Noteworthy examples of cellular automata modeling of typical physical processes in concrete can be found in the ?eld of cement composites (Bentz and Garboczi 1992; Bentz et al. 1992,1994).
Based on such an evolutionary model, the mechanical damage coupled to diffusion is then evaluated by introducing a degradation law of the effective resistant area of both the concrete matrix and steel bars in terms of suitable damage indices.
Since the rate of mass diffusion usually depends on the stress state, the interaction between the diffusion process and the mechanical behavior of the damaged structure is also taken into account by a proper modeling of the stochastic effects in the mass transfer.
To this aim, the nonlinear structural analyses during time are performed within the framework of the finite element method by means of a deteriorating reinforced concrete beam element (Bontempi et al. 1995;Malerba 1998; Biondini 2000).
The effectiveness of the proposed methodology in handling
complex geometrical and mechanical boundary conditions is
demonstrated through some applications. Firstly, a reinforced
concrete box girder cross-section is considered and the damaging process is described by the corresponding evolution of both bending moment–curvature diagrams and axial force-bending moment resistance domains. Secondly, the durability analysis of a rein-forced concrete continuous T-beam is developed. Finally, the proposed approach is applied to the analysis of an existing arch bridge and to the identification of its critical members.
Diffusion Processes and Cellular Automata
Modeling of Diffusion Processes
The kinetic process of diffusion of chemical components in solids is usually described by mathematical relationships that relate the rate of mass diffusion to the concentration gradients responsible for the net mass transfer (Glicksman 2000). The simplest model is represented by the Fick‘s first law, which assumes a linear relationship between the mass ?ux and the diffusion gradient. The combination of the Fick’s model with the mass conservation principle leads to Fick’s second law whic h, in the case of a single component diffusion in isotropic media, can be written as follows:
where C=C(x, t)=mass concentration of the component and D=(x, t)=diffusivity coefficient, both evaluated at point
x=(x, y , z) and time t, and where ▽C=grad C.
Complexities leading to modifications of this simple model may arise from anisotropy, multicomponents diffusion, chemical reactions, external stress fields, memory and stochastic effects. In the case of concrete structures, for example, the diffusivity coefficient depends on several parameters, such as relative humidity,temperature, and mechanical stress, and the Fick’s equations must be coupled with the governing equations of both heat and moisture flows, as well as with the constitutive laws of the mecha nical problem (CEB 1992; Saetta et al. 1993; Xi and Ba?ant 1999; Xi etal. 2000).
However, as mentioned, due to the uncertainties involved in the calibration of such complex models, the structural lifetime can be more conveniently assessed by using a macroscopic approach which exploits the power and generality of the basic Fick’s laws to predict the quantitative response of systems undergoing diffusion. In particular, if the diffusivity coefficient D is assumed to be a constant, the second order partial di fferential nonlinear Eq. (1) is simpli?ed in the following linear form:
where Despite of its linearity, analytical solutions of such an equation exist only for a limited number of simple classical problems. Thus, a general approach dealing with complex geometrical and mechanical boundary conditions usually requires the use of numerical methods. In this study, the diffusion equation is effectively solved by using a special class of evolutionary algorithms called cellular automata.
蜂窝式无线通讯系统自动控制方法来分析在恶劣环境下混凝土结构
的耐久性
摘要：这篇文章描述了一种解决在外部荷载作用下混凝土结构耐久性分析和寿命评估问题的新颖的方法。
这个被提到的假说主要用于梁和框架，但是它也很容易扩展到其它结构类型。
通过使用蜂窝式无线通讯系统自动控制来模仿这个散乱的过程。
通过采用合适的材料降解法来评价散乱的机械损伤。
由于质量扩散的速度通常取决于应力状态，已坏结构的扩散过程和力学特性也通过建立一个合适的质量传递中的随机效应模型来考虑。
为了这个目的，在这段时间的非线性结构分析在有限元框架中
通过一个不断恶化的钢筋混凝土梁单元的方法来完成。
在处理复杂的几何和力学边界条件方面，所提到的一套方法的效果被证明是有用的。
首先，钢筋混凝土箱形梁横截面被考虑，所造成的破坏性进程通过相应的弯矩—曲率图和轴力—弯矩抵抗域来描述。
其次，钢筋混凝土连续T - 梁的耐久性分析被发展了。最后，所提到的方法应用于已建拱桥的分析和它的重要构件的鉴定。
令人满意的结构特性通常被描述成参照特定的把结构的理想状
态与不理想状态分开的极限状态。
在这方面，结构设计的主要目的是在结构的整个使用寿命过程中，对于每个指定的极限状态保证有足够的结构性能水平。
一般来说，作用效应S小于或等于结构抗力R时，结构是安全的。
然而，对于混凝土结构，结构性能必须被认为是不定常的，主要是因为材料力学性能的逐步恶化，这使结构系统不足以承担施加的荷载。
因此，所需的作用效应S和结构抗力R可能随时间而变，并且导致实际寿命的可靠评估的结构耐久性分析 T a应该能够需要这种
变异。
如此，设计者能够解决概念设计过程或者设计结构修复以使结构寿命达到规定的设计值。
接下来，注意力应该主要集中在破坏过程，包括环境侵略性攻击扩散剂，例如能够导致混凝土恶化和钢筋腐蚀的硫酸盐和氯化物。
这种过程包括一些因素，例如温度和湿度。
它的动态受是由热度，湿度和各种化学物质组成。
另外，破坏包括由机械载荷与环境因素的相互作用，加速恶了化过程。基于先前的考虑，在恶劣的环境下混凝土结构的耐久性分析应该能够包括扩散过程和相应的机械损伤，以及在扩散、破坏、结构状态之间的耦合效应。
然而，关于环境因素和材料特性的可用信息通常是非常有限的，并且在详细和复杂的模型中不可避免的不确定性可能导致虚构的结果。
基于这些原因，结构寿命的评估可以通过宏观模型来进行而变得更可靠，模型是用来开发扩散基本规律的影响力和通用性而用于定量预测损坏结构体系的时变反应。
这篇文章描述了一个在环境侵袭下混凝土结构耐久性分析的新
颖方法。
这个被提到的假说主要用于梁和框架，但是它也很容易扩展到其它结构类型。
扩散过程的分析通过使用一类被称作细胞自动机的特殊进化算法来
进行，这种方法把实际系统数学理想化，在这种方法中，空间和时间是彼此分离的，物质的量来源于一个有限集分离的价值。
原则上，任何满足不同平衡的物理系统通过引入离散坐标系和变量，以及离散的时间步骤可近似为一个细胞自动机。
然而，值得指出的是基于细胞自动机的模型提供了一个物理模型而不是一个近似可供选择的方法。
事实上，它们表述了一个复杂的性能，类似于与微分方程相关联，但是由于它们简单的公式化的表述更有潜力适用于更复杂，更完整的系统，提供给整个系统一些突发的性质，只有通过它的本身动态自我包括。
值得注意的是，在混凝土中，典型物理过程的元胞自动机模型的例子在水泥复合材料领域可以发现。
基于这个演化模型，耦合扩散的机械损伤通过引入混凝土和钢筋有效抵抗区的降级理论，依据合适的损伤指数来评估的。
由于扩散的比率通常取决于应力状态，损坏结构的扩散过程和机械性能之间的相互作用通常也通过一个合适的质量传递随机效应的模型
来考虑。
为了这个目的，在这段时间的非线性结构分析在有限元框架中通过一个不断恶化的钢筋混凝土梁单元的方法来完成。
在处理复杂的几何和力学边界条件方面，所提到的一套方法的效果被证明是有用的。首先，钢筋混凝土箱形梁横截面被考虑，所造成的破坏性进程通过相应的弯矩—曲率图和轴力—弯矩抵抗域来描述。其次，钢筋混凝土连续T - 梁的耐久性分析被发展了。最后，所提到的方法应用于已建拱桥的分析和它的重要构件的鉴定。
扩散过程和细胞自动机
扩散过程模型
固体中化学成分扩散的动力学过程通常通过把大规模扩散率与造成
网状系统质量传递原因的浓度梯度联系起来的数学关系来表述(Glicksman 2000)。
最简单的模型是由Fick第一定律来描述的，这个定律假定质量转移与扩散梯度之间是线性关系。Fick的模型与质量守恒定律的结合产生了Fick第二定律，这个定律在各向同性介质中单个组合的情况下可以写成一下形式：
其中：
C=C(x, t)=该组件的质量浓度
D=(x, t)=扩散系数
x=(x, y , z)
时间 t
▽C=grad C.
导致这个简单模型修改的复杂性可能产生于各向异性，多组分扩散，化学反应，外部的应力场，内存和随机效应。例如，在混凝土结构而言，扩散系数取决于几个参数，如相对湿度，温度和机械应力,Fick’s方程,必须与热和水分的流动方程,以及力学问题构成原理相结合。然而，像所提到的，由于这些模型校准的不确定性，用宏观的方法评估结构寿命更容易进行，它利用Fick’s定律的力量和通
用性预测进经受扩散的系统的定量反应。尤其，如果扩散系数D被假定为一个常数，二阶非线性偏微分方程(1)被简化成以下线性形式，
其中，尽管方程是线性的，但是这种方程的解析解只存在于一些有限的简单经典问题中。因此，处理复杂几何和力学边界条件的一般方法通常需要使用数值方法。在这项研究中，通过使用一类特殊的进化算法称为细胞自动机的方法有效地解决了扩散方程。
④ XXXXXXX（XX）现代远程教育 毕业设计（论文）题目：浅谈混凝土结构耐久性问题 学习中心：XXXXXX 年级专业：函授XXX 专升本 学生姓名：XXX 学号：XXXXXXXXX 指导教师：X X X职称：副教授 导师单位：威海职业学院 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院 论文完成时间：2012 年 6 月30 日
XXXXXXX（XX）现代远程教育 毕业设计（论文）任务书 发给学员xxx 1．设计(论文)题目：浅谈混凝土结构耐久性问题 2．学生完成设计(论文)期限：2012 年 1 月30 日至2012 年6 月30 日3．设计(论文)课题要求： 1）、重点论述提高我国中小型出口企业国际竞争力的对策 2）、论文字数不少于6000字。 3）、论文要求结构完整，思路清晰，论据缺凿，论点明确，有说服力。 4）、要从安全角度分析，从各个方面去论述。 5)、针对论文所重点阐述的内容，广泛查阅相关资料，为论文的写作奠定坚实的基础，提供有力的证据。 4．实验（上机、调研）部分要求内容： 如果条件具备，可深入企业进行实际调研，写出调研报告，为论文写作提供充分的素材 5．文献查阅要求： 广泛查阅与本文相关的文献材料，为论文写作奠定坚实的基础，通知注意文献材料的真实性。 6．发出日期：2012 年 1 月30 日 7．学员完成日期：2012 年 6 月30 日 指导教师签名： 学生签名：
摘要 混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内,在各种环境条件作用下,不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。影响混凝土结构耐久性的因素有很多，本文通过从混凝土的渗透破坏、冻融破坏、侵蚀性介质的腐蚀、碱骨料反应、碳化和钢筋锈蚀六个方面论述了混凝土发生耐久性失效的原因及影响因素，对混凝土耐久性问题进行了研究。最终提出从混凝土材料的选择、结构设计和质量的生产控制三方面进行提高混土耐久性的处理措施。混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用，随着混凝土结构应用领域越来越广泛，大量的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，混凝土耐久性发生失效现象日趋严重。 关键词：混凝土；耐久性；影响因素；措施
网络教育学院 本科生毕业论文（设计） 题目：混凝土结构耐久性浅谈 学习中心： 层次：专科起点本科 专业：土木工程 年级： 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：2013 年11 月14 日
混凝土结构耐久性浅谈 内容摘要 混凝土由于其具有经济、耐久、节能等众多优点, 而成为重要的建筑材料, 其应用范围十分广泛。作为目前世界最大宗的人造建筑材料, 其在给人类带来巨大文 明进步的同时 , 也面临由此造成的严峻的资源、能源和环境问题。传统意义上的混 凝土由于自身结构材料和使用环境的特点, 还存在着严重的耐久性问题, 已不能满足混凝土行业的绿色可持续发展的要求。因此, 提高混凝土的耐久性是实现混凝土 环保化、节约化的积极有效措施。本文综述了耐久性对混凝土的重要意义, 并着重分析了影响混凝土耐久性的主要因素。最后介绍了目前世界上提高混凝土的耐久 性的研究结果以及目前国际上对混凝土的耐久性设计要求。 关键词：耐久性；混凝土；影响因素
混凝土结构耐久性浅谈 目录 内容摘 要 .................................................. ..................................................... ....................I 引言......................................... ......................................... ......................................... . 1 1 绪论......................................... ......................................... ......................................... . 2 1.1 混凝土耐久性问题的提出................................................... (2) 1.2 混凝土耐久性的概 念 .................................... ........................................ (2) 2 混凝土结构耐久性问题的分 析 ........................................... (3) 2.1 混凝土冻融破 坏 .................................... ........................................ (3) 2.1.1 破坏机 理 .......................... ............................. ............................. (3) 2.1.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (4) 2.2 混凝土渗透破 坏 .................................... ........................................ (4) 2.2.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (4) 2.2.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (5) 2.3 碱骨料反 应 ..................................... ........................................ (5) 2.3.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (5) 2.3.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (6) 2.4 混凝土的碳 化 .................................... ........................................ (6) 2.4.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (6) 2.4.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (7) 2.5 钢筋锈 蚀 ..................................... ........................................ (7) 2.5.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (7) 影响因 素 ..........................
提高混凝土结构耐久性的技术措施 混凝土结构的设计寿命要求一般为40~50年，有的要求上百年。而现实中，处于腐蚀环境中的混凝土远远达不到设计寿命要求，有的在15~20年就出现了钢筋锈蚀破坏，甚至不足五年就开始修复。此方面的花费是惊人的，已经是一个重大经济问题。因此，提高混凝土结构耐久性的意义是不言而喻的。 提高混凝土结构耐久性措施主要包括两大类：基本措施和补充措施。基本措施的基本内容是：通过仔细设计与施工，最大限度地提高混凝土本身的耐久性，在使用中保持低渗透性，以限制环境侵蚀介质渗透混凝土，从而预防钢筋锈蚀。 ①最大限度地改善混凝土本身性能，是提高混凝土结构耐久性的许多措施中最经济合理的。 （1）结构采用耐久性设计。 （2）提高混凝土保护层厚度和质量。 （3）采用高性能混凝土。 ②补充措施是指：环境侵蚀作用特别严重时，或设计、施工不当，单靠上述基本措施还不能保护混凝土结构必要的耐久性时，需要另外增加的其他防护措施。有以下几方面： （1）采用耐腐蚀钢筋。 （2）对混凝土进行表面处理。 （3）混凝土中掺加阻锈剂。 （4）电化学保护
结构设计 1、结构选型和细部设计 频繁地干温交替会加剧钢筋锈蚀，所以在结构选型和细部设计时，应昼限制混凝土表面、接缝和密封处积水，加强排水，尽量减少受潮和溅湿的表面积。 由于环境侵蚀介质在构件棱角或突出部分可以同时从多方面侵入混凝土，而凹入部分易积存侵蚀介质、应力异常，因此从提高混凝土结构耐久性角度出发，混凝土构件选型应力戒单薄、复杂和多棱角。预计腐蚀破坏严重的构件应便于检测、维护和更换。 2、控制裂缝 不可控制的裂缝包括混凝土塑性收缩、沉降或过载造成的裂缝，常为较宽的裂缝，应针对成因采取措施预防开裂，即使难以预料也应加以引导，使其发生于次要部位或便于处理的位置。 可控制裂缝是靠传统的结构设计知识，按结构几何尺寸与荷载可以合理预防和控制的裂缝。 七、提高海工混凝土耐久性的技术措施 国内外相关科研成果和长期工程实践调研显示，当前较为成熟的提高海洋钢筋混凝土工程耐久性的主要技术措施有： （1）高性能海工混凝土 其技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和新型高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，低缺陷，高密实、高耐久的混凝土材料。高性能海工混凝土较高的抗
混凝土结构耐久性分析 摘要：耐久性是混凝土结构的重要指标之一，混凝土的耐久性是使用期内结构保证正常功能的能力，关系着结构物的使用寿命。文章分析了混凝土结构的耐久性问题，探讨了造成耐久性失效的原因，并针对耐久性问题提出了相关的防腐建议。 关键词：混凝土；耐久性；影响因素；措施 abstract: the durability of concrete structure is one of the important indexes, the durability of concrete structure is the use of the guarantee period of the normal functioning ability, the relationship between the service life of structures. this paper analyzes the problems of the durability of the concrete structures, and probes into the causes of failure of cause durability, and in the light of the durability problem put forward relevant anti-corrosion suggestions. keywords: concrete; durability; influencing factors; measures 中图分类号：tu37文献标识码：a 文章编号： 我国混凝土结构耐久性问题不容忽视。我国人口众多，过去为及时解决居住需要和促进工业生产，建造过不少质量不高的民用房屋和工业厂房，现有建筑物老化现象相当严重。影响结构耐久性的因素很多。首先讨论了混凝土耐久性的概念，接着从影响混凝土结
试论混凝土结构的耐久性及其检测 摘要：混凝土结构是目前应用最广泛的工程结构，因此对现有混凝土结构及正在建设的混凝土结构进行的耐久性检测与评估就显得十分重要。本文结合作者的工作实际对混凝土结构的耐久性检测与评估过程进行讨论。 1、前言 混凝土结构在土木工程中得到应用以来，它的诸多优点已经得到充分体现，因此混凝土结构是目前应用最广泛的结构。虽然混凝土结构具有寿命长和较长时间无需维护的特点，但任何结构在长期的自然环境和使用环境的双重作用下，其功能将逐步衰减，这是一个不可逆的客观规律。混凝土结构在外部因素及其自身内在因素作用下，其安全性和使用功能都将有所下降。在这种情况下，混凝土结构耐久性问题就日益突出。 从混凝土应用于土木工程至今，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引起的，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，导致钢筋锈蚀而使结构发生早期损坏，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。 所谓混凝土结构耐久性，是指混凝土结构在自然环境、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而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。国内外经验表明，混凝土对环境作用的抗力不够只是一个方面，施工质量差则是混凝土结构耐久性不良的主要原因之一。多种环境侵蚀会损害混凝土耐久性，但其中最主要的是钢筋锈蚀应起的混凝土开裂、剥落，钢筋断面减小，粘结力丧失，最终导致混凝土结构破坏，缩短使用寿命。 在施工、设计、维护等都会影响混凝土耐久性。常见的施工问题如混凝土质量不合格、钢筋保护层厚度不足都有可能导致钢筋提前锈蚀。另外，在混凝土结构的使用过程中，由于没有合理的维护而造成结构耐久性的降低也是不容忽视的，如对结构的碰撞、磨损以及使用环境的劣化，都会使混凝土结构无法达到预定的使用年限。 一位美国学者通过调查研究得出工程质量风险管理费用的“五倍定律”：对新建项目在钢筋防护方面在五个不同阶段的投资，每推迟一个阶段进行防护，其投入的资金分别是上一阶段的五倍。这四个阶段是建设阶段，始锈阶段，涨裂阶段，破坏阶段。所以对混凝土结构的耐久性检测与评估就显示出其重要性与必要性。我们国家现在正是进入大规模建设的阶段，在建设阶段投入必要的资金对混凝土结构进行必要的耐久性设计与施工控制，将大大减少后期对建筑维护的投资，真正做到使用寿命设计。 2、影响混凝土材料耐久性的机理
中国土木工程学会标准CCES 01－2004 混凝土结构 耐久性设计与施工指南 Guide to Durability Design and Construction of Reinforced Structures 2004年1月
前言 鉴于工程安全性与耐久性对我国当前大规模土建工程建设的重要意义，中国工程院土木水利与建筑学部于2000年提出了一个名为“工程结构安全性与耐久性研究”的咨询项目，旨在联络国内专家，就我国土木和建筑工程结构安全性与耐久性的现状与亟待解决的问题进行探讨，并为政府部门提供技术政策方面的建议。考虑到混凝土结构的耐久性问题最为突出，而现行的设计与施工规范在许多方面又不能保证工程的耐久性需要，所以项目组决定联系各方专家，组织成立编审组，着手编写混凝土结构耐久性设计与施工的指导性技术文件，供工程设计、施工与管理人员使用。与此同时，国家建设部建筑业司和科技司也委托中国土木工程学会与清华大学土木系就建筑物耐久性与使用年限的课题进行研究。这份《混凝土结构耐久性设计与施工指南》，就是依托上述项目和课题，在国内众多专家的共同参与下编审完成的。环境作用下的混凝土结构劣化机理非常复杂，许多方面还认识不清，而且耐久性问题又具有相当大的不确定性与不确知性。在这种情况下，提出指南这样的指导性技术文件，可能更便于设计、施工人员能够结合工程的具体特点使用。《指南》的初稿、讨论稿和送审稿曾分别在2001年、2002年两次学术会议上和在会后广泛征求过意见并经多次修改。由于时间和认识上的限制，不足之处，有待今后定期补充。 2003年6月，中国土木工程学会报请国家建设部组织领导小组和专家组对指南送审稿进行审查和鉴定，并获得通过；经中国土木工程学会研究认定，本指南作为中国土木工程学会技术标准。 本指南将每年做局部修订补充，并发布于中国土木工程学会网站(https://www.doczj.com/doc/f017006294.html,)。 对指南在使用过程中发现的问题，请将意见和建议寄：清华大学土木系结构工程实验室（邮编100084，电子信箱Jiegou@https://www.doczj.com/doc/f017006294.html,）转有关编写人。 指南编审组 2003年
浅谈影响混凝土结构的耐久性主要因素及防护措施随着混凝土的广泛应用，混凝土的耐久性也越来越受到人们的关注了，在实际工程中，混凝土工程质量的优劣对整个工程质量有着举足轻重的影响。混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用于整个20世纪，发现混凝土的耐久性问题则是在60至70年代。一些发达国家的混凝土桥使用了三四十年后，纷纷进入老化期。人们始料不及的是混凝土材料在不利的环境、运用条件下，出现了一系列影响结构耐久性的物理、化学现象，如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等等。我国七十年代后期建造的混凝土桥梁亦发现有严重的开裂现象。因而混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程师们不容忽视的一个问题。 混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。下面从影响混凝土结构耐久性的主要因素和提高耐久性的技术措施两个方面来探讨混凝土的耐久性问题。 影响混凝土耐久性的主要因素有这么几点： （1）抗冻失效。 原因：混凝土的抗冻性等级过低。寒冷地区，有较长的冰冻期，渗入到混凝土中的水结冰又融化，如此反复，使混凝土的裂缝不断扩大，导致结构慢性破坏作用。冻融的结果，加剧了碱-骨料反应、盐腐蚀的破坏作用。碱-骨料反应、盐腐蚀、冻融作用是混凝土结构的三大主要破坏因素，都因水进入混凝土内部引起。混凝土结构是多孔的，在塑性期或硬化初期会因水分蒸发造成早期开裂。在以后的使用过程中，早期产生的裂缝会随着反复荷载的冲击逐渐扩展。如果没有完善的防水系统，带有腐蚀性物质的水就会从孔隙渗入到混凝土中和从裂缝中流入到混凝土中。在混凝土内部产生的损害，它导致混凝土性质改变。 处理方法：1，调整配合比方法。主要适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法：①选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且在早期放出强度最高，一般3d抗压
中国土木工程学会标准CCES 01-2004 混凝土结构耐久性设计与施工指南 一、 《混凝土结构耐久性设计与施工指南》 CCES 01－2004的2005年修订版，已于2005年10月由中国建筑工业出版社正式出版 2005年修订版说明 根据《指南》第一版(CCES 01－2004)使用过程中征集到的意见、建议以及近期获得的新的信息，这一修订版对原有条文作了局部的修改、补充和必要的订正，并以单印本的形式正式发行，取代原先刊载于文集《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（中国建筑工业出版社2004年5月第一版）中的条文。与第一版相比，修订版增添了一些新的条文和附录，篇幅增加近40％。读者如欲继续使用指南第一版中的条文内容，请注意新的修订版中已作出的更改，后者可从以下网站查得： 中国土木工程学会 https://www.doczj.com/doc/f017006294.html, 2005年9月 二、 《指南》2005年修订版的主要修改内容 持有《指南》第一版的读者如欲继续使用或参考第一版的条文，请注意修订版中已作出的局部修改，其中与第一版有较大区别的，可下载修订版中的如下条文。至于修订版中的增加内容，可参阅新出版的指南，主要有：对于不同环境类别和作用等级下的混凝土原材料品种与用量的范围作了限定；对混凝土养护和钢筋保护层厚度的合格验收要求作了补充；新增了附录C（氯离子侵入混凝土过程的Fick模型）和附录D（后张预应力混凝土体系的耐久性要求）。 1 环境类别与环境作用等级 修订版对环境类别和环境作用等级有个别调整，相关条文如下，与之对应的第一版中条文为3.0.4条。
3.1.1 结构所处的环境按其对钢筋和混凝土材料的不同腐蚀作用机理分为5类（表3.1.1）。 表3.1.1 环境分类 类别 名称 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅴ1Ⅴ2Ⅴ3碳化引起钢筋锈蚀的一般环境 反复冻融引起混凝土冻蚀的环境 海水氯化物引起钢筋锈蚀的近海或海洋环境 除冰盐等其他氯化物引起钢筋锈蚀的环境 其他化学物质引起混凝土腐蚀的环境: 土中和水中的化学腐蚀环境 大气污染环境 盐结晶环境 注：氯化物环境（Ⅲ和Ⅳ）对混凝土材料也有一定腐蚀作用，但主要是引 起钢筋的严重锈蚀。反复冻融（Ⅱ）和其他化学介质（Ⅴ1、Ⅴ2、Ⅴ3） 对混凝土的冻蚀和腐蚀，也会间接促进钢筋锈蚀，有的并能直接引起 钢筋锈蚀，但主要是对混凝土的损伤和破坏。 3.1.2 环境作用按其对配筋（钢筋和预应力筋）混凝土结构侵蚀的严重程度分为6级（表3.1.2）。 表3.1.2 环境作用等级 作用等级 作用程度的定性描述 A B 可忽略 轻度
文章编号:1000-6869(2007)01-0007-07 混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展 金伟良,吕清芳,赵羽习,干伟忠 (浙江大学结构工程研究所,浙江杭州310027) 摘要:由混凝土结构耐久性定义入手,首先评述现有的混凝土结构耐久性设计方法,提出耐久性设计的发展应结合结构全生命周期成本(SLCC)的理念;其次总结了结构耐久性的评估和寿命预测方法的研究现状,认为耐久性的评估与寿命预测需要研究确立反映结构使用寿命的耐久性指标,并建立基于动态评估方法的寿命评估体系;最后提出上述方面发展领域尚待解决的一些基本问题,包括:界定给定环境和使用要求下的混凝土结构耐久性失效极限状态;确定表征材料与结构耐久特征的指标与参数;建立耐久性动态检测数据分析理论等。关键词:混凝土结构;耐久性;结构全生命周期成本(S LCC);综述中图分类号:TU375 文献标识码:A Research progress on the durability design and life prediction of concrete structures JI N Weiliang,L B Qingfang,ZHAO Yuxi,GAN Weizhong (Department of Civil Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China) Abstract:This paper starts with the definition of concrete -struc tural durability.Then it presents that durability design method should be combined with the theory of Structural Life -Cycle C ost(SLC C)based on the survey of the recent durability design theories.Moreover,the current situation of evaluation and life prediction of durable concre te structures are summarized,which makes it necessary to determine a durability index reflecting service life and a dynamic life -assessment https://www.doczj.com/doc/f017006294.html,st,several basic problems in this domain are brought forth,including definition of durability limit state for c oncrete structures under given environmental condition and usage require ment,determination of inde xes and parameters representing the durability characters of materials as well as structures and establishment of theory for analysis of durability dynamic detection data.Keywords:concrete structure;durability;structural life -cycle cost(SLCC);summary 基金项目:国家自然科学基金重点项目/氯盐侵蚀环境的混凝 土结构耐久性设计与评估基础理论研究0(50538070) 资助。 作者简介:金伟良(1961) ),男,浙江大学结构工程研究所所 长,教授。 收稿日期:2006年8月 0 概述 混凝土结构是目前使用最为广泛的结构形式,由于混凝土结构材料自身和使用环境的特点,使混凝土 结构不可避免地存在耐久性问题。自混凝土结构问世 以来,大量的混凝土结构提前失效大多源于混凝土结构耐久性的不足。当前欧美等发达国家每年用于已有工程的维修费用都已占到当年土建费用总支出的1/2以上。我国在役以混凝土为主体的结构在数量上居于绝对支配地位,混凝土结构耐久性问题更加突出,存在着/南锈北冻0的耐久性破坏特征。5中国腐蚀调查报告6[1]指出,建筑部门的腐蚀年损失约为1000亿人民币,其经济损失以及对社会安定性的冲击力之大不言而喻。 随着我国东部地区经济的持续增长和西部大开发发展战略的实施,我国正以前所未有的巨大投资进行 7 第28卷第1期建 筑 结 构 学 报 Vol 128,No 112007年2月 Journal of Building Structures Feb 12007
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
浅谈钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响 论文摘要:钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土桥梁耐久性损伤的最主要和最直接因素，也是混凝土桥梁耐久性破坏的主要形式之一。本文从锈蚀机理、影响因素和影响后果等方面进行了综述性讨论。 钢筋锈蚀是一个比较普遍、并且严重威胁结构安全的耐久性问题。它在影响结构物耐久性因素中，占据主导地位。美国、英国、德国和日本等国每年均花费巨资用于混凝土结构的耐久性修复，其中钢筋锈蚀占有相当大的比例。我国也有相当数量的钢筋混凝土桥梁相继进入老化期，钢筋锈蚀的研究和防治显得非常重要。 钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土桥梁耐久性损伤的最主要和最直接因素，也是混凝土桥梁耐久性破坏的主要形式之一。钢筋锈蚀对桥梁结构的破坏分为三个时期：前期是钢筋表面局部锈蚀出现锈斑、锈片等；中期是钢筋整个表面锈蚀，并产生膨胀，与保护层脱离，发生层裂；后期表现为钢筋铁锈进一步膨胀，混凝土本身发生破坏，出现顺筋胀裂，混凝土脱离，直至钢筋不断锈蚀，有效截面不断减小，桥梁结构承载力不断下降，钢筋混凝土构件丧失基本承载能力。 一、钢筋混凝土桥梁中钢筋锈蚀机理 正常情况下，由于初始混凝土的高碱性，钢筋混凝土桥梁结构力筋表面形成一层致密的钝化膜，使其处于钝化状态。但随着环境介质的侵入，钝化膜逐渐遭到破坏，从而导致腐蚀的发
生。 力筋发生锈蚀需要三大基本要素： （一）力筋表面钝化膜的破坏； （二）充足氧的供应； （三）适宜的湿度（RH＝60～80％）。 三个要素缺一不可，第一要素为诱发条件，而腐蚀速度则取 决于氧气及水分的供应。 钢筋的锈蚀一般为电化学锈蚀。发生电化学锈蚀必须具备3 个条件： 1、在钢筋表面形成电位差； 2、在阴极部位钢筋表面存在足够的氧气和水； 3、在阳极区，使阳极部位的钢筋表面处于活化状态，即钢筋 表面的钝化膜遭到破坏。 在氧气和水的共同作用下，钢筋表面不断失去电子发生电化 学反应，逐渐被锈蚀，在钢筋表面生成红锈，引起混凝土开 裂。 对于钢筋混凝土桥梁，在一般环境条件下，钢筋的锈蚀通常 由两种作用引起：一种是混凝土碳化作用；一种是氯离子的侵蚀。二氧化碳和氯离子对混凝土本身都没有严重的破坏作用，但是这 两种环境物质都是混凝土中钢筋钝化膜破坏的最重要又最常遇到 的环境介质：混凝土碳化使混凝土孔隙溶液中的Ca(OH)2含量逐 渐减少，PH值逐渐下降，钝化膜逐渐变得不再稳定以至于完全被 破坏，使钢筋处于脱钝状态；周围环境中的氯离子从混凝土表面 逐渐渗入到混凝土内部，当到达钢筋表面的混凝土孔溶液中的游 离氯离子浓度超过一定值（临界浓度）时，即使混凝土碱度再高，pH值大于11.5值，Cl-也能破坏钝化膜，从而使钢筋发生锈蚀。 氯盐引起钢筋锈蚀的发展速度很快，远比碳化锈蚀严重，这种情 况常发生在近海或海洋环境以及冬季经常使用除冰盐的环境。
浅谈钢筋混凝土结构的耐久性 钢筋混凝土结构是我国目前应用最为广泛的结构形式，其耐久性对我国的土建工程建设有着极为重要的意义。调查表明，国内大多数建筑物在使用20到30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命甚至不足20年。耐久性不足所造成的损失是巨大的，我们必须予以重视。文章浅述了影响钢筋混凝土结构耐久性的因素，并提出一些改善措施。 标签：耐久性；影响因素；措施分析 结构的耐久性是指：在正常使用和正常维护的情况下，结构构件具有足够的耐久性能，以抵抗锈蚀及风化等作用。目前，钢筋混凝土结构在世界范围内应用及其广泛，由其耐久性不足而造成的损失更是不容忽视。因此，对于钢筋混凝土结构耐久性的探讨，是十分迫切和必要的。 1 影响钢筋混凝土耐久性的因素 混凝土结构的性能劣化，在大多数情况下，并非是由力学因素直接引起，而是源于自然环境、使用环境、结构材料内部因素间的物理化学作用。影响钢筋混凝土结构耐久性的因素可从以下几个方面谈起。 1.1 混凝土的碳化 混凝土是由砂、石、水泥、水按照一定配合比配合拌制的。水泥水化产生大量水化热，将混凝土中参与反应后剩余的水份蒸发出来。这使得混凝土内部存在了微小的空隙，形成一定的渗透通道。空气中的二氧化碳扩散到混凝土间隙，与水作用形成碳酸，并与水泥水化产生碱性物质反应，生成碳酸钙等物质；在自由水的作用下，碳酸钙逐渐沉淀在混凝土内部的空穴中，即为混凝土的碳化。一般情况下，混凝土碳化对混凝土本身没有很大的危害，反而会使其强度有所提高。但相反，混凝土碳化却会使结构内部的碱性环境破坏，PH值降低，钢筋锈蚀发生得愈加容易。 1.2 钢筋锈蚀 一般情况下，混凝土中的高碱性环境可以使钢筋表面形成一层惰性的水化氧化铁薄膜。该薄膜性质稳定，可以阻止钢筋的锈蚀。通常，当这一薄膜保持完整时，钢筋就有着良好的抗锈蚀能力。然而，当混凝土碳化深度到达钢筋表面，高碱性环境破坏，钢筋保护层附近的PH值降低，氧化铁薄膜就会破坏。同样，氯离子与氧离子的作用亦会破坏氧化铁薄膜。从而使得钢筋锈蚀很快开始并发展。 1.3 冻融循环 混凝土是一种多孔隙的复合材料。通过毛细作用，外部水分沿着混凝土中的
浅析混凝土结构耐久性 发表时间：2017-11-16T17:46:33.433Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：曹梦婷[导读] 摘要：混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。混凝土结构是应用非常广泛的一种结构形式，但是由于其结构自身和使用环境的特点，使得混凝土存在严重的耐久性问题。为此，研究混凝土结构的耐久性显得意义重大。 天津一建机施钢结构工程有限公司 300300 摘要：混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。混凝土结构是应用非常广泛的一种结构形式，但是由于其结构自身和使用环境的特点，使得混凝土存在严重的耐久性问题。为此，研究混凝土结构的耐久性显得意义重大。 关键词：混凝土；耐久性；措施 混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期效果而言，这些问题结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。 1、混凝土结构耐久性问题的分析 1.1混凝土冻融破坏 1.1.1破坏机理 （1）静水压假说：硬化混凝土的孔隙有凝胶孔、毛细孔、空气泡等。各种孔隙之间的孔径差异很大。水转变为冰时体积膨胀9％，在冰冻过程中，混凝土孔隙中的部分孔溶液冰冻膨胀，迫使未结冰的孔溶液从结冰区向外迁移。孔溶液在可渗透的水泥浆体结构中移动，必须克服粘滞阻力，因而产生静水压，形成破坏应力。 （2）渗透压假说：渗透压假说认为，由于混凝土孔溶液中含有钠、钾、钙等盐类，大孔中的部分溶液先结冰后，未冻溶液中盐的浓度上升，与周围较小孔隙中的溶液之间形成浓度差。这个浓度差的存在使小孔中溶液向已部分冻结的大孔迁移。即使是浓度为0的孔溶液，由于冰的饱和蒸汽压低于同温下水的饱和蒸汽压，小孔中的溶液也要向已部分冻结的大孔溶液中迁移。可见渗透压是孔溶液的盐浓度差和冰水饱和蒸汽压差共同形成的。 1.1.2影响因素 （1）水灰比：水灰比越大，使凝土孔隙率越大，导致混凝土的吸水率增大，最终导致混凝土结构冻融破坏严重； （2）孔结构和孔隙特征：连通毛细孔易吸水饱和，使混凝土冻害严重；若为封闭孔，则不易吸水，冻害就小； （3）饱水度：若混凝土的孔隙非完全吸水饱和，冰冻过程产生的压力促使水分向孔隙处迁移，从而降低冰冻膨胀应力，对混凝土破坏作用就小； （4）混凝土自身强度：在相同的冰冻破坏应力作用下，混凝土强度越低，冻害程度就越高。 1.2 混凝土渗透破坏 1. 2.1破坏原因 随着水分迁移的深入，水与毛细孔壁摩擦阻力增大，渗水速度随渗透深度的增加成比例下降。当水达到混凝土相反的一侧时，毛细孔压力就会改变方向，阻碍水分的渗出。若压力差大于孔壁摩擦阻力和毛细阻力，则水将从混凝土相反的一侧滴出；若压力差小于摩擦阻力和毛细孔阻力，则水的迁移为毛细孔迁移，此时的迁移速度取决于混凝土背水面水分的蒸发速度。 1.2.2影响因素 （1）混凝土的水灰比会影响混凝土孔隙的大小和数量，进而直接影响混凝土结构的密实性。水灰比越小，混凝土越密实，其抗渗性越好，反之亦然。 （2）由于骨料和水泥浆的界面处易产生裂隙和较大骨料下方易形成孔穴，因此在水灰比相同时，混凝土骨料的最大粒径越大，其抗渗性能越差； （3）蒸汽养护的混凝土，其抗渗性较潮湿养护的混凝土要差。在干燥条件下，混凝土早期失水过多，容易形成收缩裂缝，因而降低混凝土的抗渗性。 （4）水泥的品种、性质也影响混凝土的抗渗性能。水泥的细度越大，水泥硬化体孔隙率越小，强度就越高，则其抗渗性越好； （5）在混凝土中掺入某些外加剂，如减水剂等，可减小水灰比，改善混凝土的和易性，因而可改善混凝土的密实性，即提高了混凝土的抗渗性能； 1.3混凝土的碳化 1.3.1破坏原因 混凝土的碳化反应结果有两个方面：一方面，反应生成碳酸钙和其他固态物质会堵塞在混凝土孔隙中，使混凝土的孔隙率下降，大孔减少，从而减弱了后续CO2的扩散，使混凝土密实度提高；另一方面，孔隙中的Ca(OH)2浓度及PH值降低，导致钢筋脱钝而锈蚀。 1.3.2影响因素 （1）材料方面：不同的水泥，其矿物组成、混合材量、外加剂、生料化学成分不同，直接影响水泥的活性和混凝土的碱度，对碳化速度有着重要的影响。 （2）环境条件：当温度下降较大时，混凝土表面收缩产生拉力，一旦超过混凝土的抗拉强度，使得混凝土表面开裂，为二氧化碳和水分渗入创造条件，加速混凝土碳化；另外，温度高时，二氧化碳在空气中的扩散系数较大，为其余氢氧化钙反应提供了有利条件，阳光的照射加速了其反应的碳化速度。 2、提高混凝土耐久性的措施 2.1 混凝土材料
混凝土结构耐久性探析 摘要：混凝土耐久性是指混凝土在使用条件下，抵抗周围环境中各种因素长期作用而不破坏的能力。本文分析了混凝土结构耐久性影响因素，探讨了提高混凝土结构耐久性的措施。 关键词：混凝土；结构；耐久性 abstract: the durability of concrete is refers to the concrete in the use of conditions, the resistance of various factors in the surrounding environment without destroying long-term effects of ability. this paper analyzes the factors affecting the durability of concrete structure, and probes into the measures to improve the durability of concrete construction. keywords: concrete; structure; durability 中图分类号：tv331文献标识码：a 文章编号： 混凝土耐久性是指混凝土在使用条件下，抵抗周围环境中各种因素长期作用而不破坏的能力。环境对混凝土结构的物理化学作用以及混凝土结构抵御环境作用的能力，是影响混凝土结构耐久性的因素，对现有混凝土结构进行的耐久性检测与评估十分重要。 曾有调查表明 ,国内大多数工业建筑在使用25一30年后即需大修 ,处于严酷环境下的建筑物的使用寿命仅15 一20年 ,桥梁、港口等基础设施工程尤其严重。许多工程建成后几年就出现钢
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