混凝土结构耐久性问题分析

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混凝土结构的耐久性分析

作者：权少华

来源：《中华建设科技》2016年第09期

【摘要】通过对混凝土耐久性概念的阐述，从内外两个方面分析了影响混凝土耐久性的主要因因素，并提出提高混凝土耐久性的技术措施。

【关键词】混凝土；耐久性；影响因素；措施

【Abstract】Pass to the elaborate of the concrete durable concept， from inside outside two

analysis the influence concrete durable of main because of the factor， and put forward exaltation the

concrete durable of technique measure.

【Key words】Concrete；Durable；Impact factor；Measure

1. 引言

1.1混凝土结构以其取材容易、可模性好、整体性好、维修费用少等优点在20世纪得到了广泛运用。一般混凝土工程的使用年限约为50～100年，然而一些发达国家的混凝土桥使用了二三十年后，便纷纷进入老化期。在我国，有调查显示，大多数工业建筑在使用20～30年后就需要大修，处于恶劣环境下的建筑物使用寿命15～20年，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀，混凝土出现裂缝甚至开裂。经多年实践，工程人士发现，即使混凝土强度再高，但若其耐久性差、寿命短，则仍满足不了工程的需求。混凝土的碳化、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等耐久性问题日益突出，这给世界各国造成了巨大的经济损失。混凝土结构的耐久性直接关系着国民经济的顺利发展以及人民生命和财产的安全。工程人士对混凝土的要求也不断由强度转向耐久性，在实际工程中必须考虑混凝土耐久性的影响因素，采取有效途径提高混凝土的耐久性。

分析钢筋混凝土桥梁结构耐久性问题

摘要: 本文针对钢筋混凝土桥梁结构耐久性的问题，分析了结构耐久性失效机理、桥梁结构耐久性现状及提高桥梁结构耐久性的对策。

关键词：钢筋混凝土；桥梁耐久性；结构安全

1、概述

钢筋混凝土包括预应力钢筋混凝土桥梁的耐久性是近半个世纪来人们普遍关心的问题。大量研究结果表明，钢筋混凝土桥梁耐久性的降低除自然灾害或意外事故外，主要源于以下几个方面或其复合作用：钢筋腐蚀；混凝土碳化；盐结晶胀裂，冻融循环；盐冻破坏，碱—骨料反应；综合破坏等。

2、混凝土结构耐久性失效机理

2.1钢筋腐蚀

一般埋在混凝土中钢筋不会锈蚀，这是由于混凝土呈高度碱性，会在钢筋表面形成一层防止锈蚀发展的保护膜（钝化膜）。但是混凝土结构在混凝土碳化、混凝土碱-集料反应、氯离子侵蚀等作用下，钢筋外面的混凝土中性化或出现开裂等情况，钢筋失去碱性混凝土的保护，钝化膜破坏并开始锈蚀，逐渐失去了对其内部钢筋的保护作用。锈蚀的钢筋不但截面积有所减少，材料的各项性能也会发生衰退，影响混凝土构件的承载能力和使用性能。钢筋锈蚀会引起混凝土保护层胀裂，锈胀裂缝产生后钢筋的锈蚀会加速。

混凝土结构的耐久性主要取决于钢筋锈蚀的速率。因为埋在混凝土中的钢筋发生锈蚀以后，其产生的铁锈的体积向四周膨胀，而钢筋四周的混凝土会限制它的膨胀，产生了交界面上的钢筋锈胀力。随着钢筋锈蚀率的增加，钢筋锈胀力将导致混凝土保护层受拉而开裂，混凝土对钢筋的保护大大减弱，有害介质直接接触到钢筋，钢筋锈蚀速度加快。钢筋生锈一方面使其截面面积减少，另一方面铁锈的体积膨胀导致混凝土开裂或剥落，消弱钢筋与混凝土的有效接触面积，使结构削弱使用功能和承载力。

2.2盐结晶胀裂

在海滨或跨越河流（特别是排污河）以及盐渍土地区的桥梁墩台经常发生此类破坏。由于毛细作用，混凝土孔隙中充满了液体，当水位及环境温度变化时，液相中的盐份析出，在一定温度和湿度下转化为体积膨胀的结晶水化物，使混凝土结构胀裂，进而导致钢筋锈蚀，体积膨胀，加重了混凝土的开裂，造成恶性循环。

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：江苏扬州宝应奥鹏学习中心[17]

层 次： 专科起点本科

专 业： 土木工程

年 级： 2014年秋季

学 号：

学 生：

指导教师： * *

完成日期： 2016年6月6日

混凝土结构耐久性浅谈

I 内容摘要

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。影响结构耐久性的因素很多，砼质量及其保护层是内在因素；环境与载荷作用则是外在因素，不同的原因会造成不同的后果。首先讨论了混凝土耐久性的概念，接着分析了混凝土冻融破坏、渗透破坏、碱骨料反应、碳化、钢筋锈蚀、侵蚀性腐蚀的原因及影响因素，及提高混凝土耐久性的措施，最后进行总结展望。

关键词：混凝土； 混凝土耐久性； 混凝土冻融； 混凝土材料

混凝土耐久性浅谈

II 目 录

内容摘要 .......................................................................................................................... I

引 言 ............................................................................................................................ 1

1 绪 论 ...................................................................................................................... 2

钢筋混凝土结构耐久性问题综合分析　叶栋，　黄慎江　（合肥工业大学土木建筑工程学院，安徽合肥２３０００９）　摘要：材料的耐久性是指材料在与环境相互作用过程中的行为特征及其在时间上的反映，其耐久性的好坏必定会体现在结构的　耐久性能上。文章从材料本身的性质出发综合分析了钢筋混凝土结构耐久性降低的原因，并简述了相应的防护描施。　关键词：材料；钢筋　昆凝土；耐久性　中图分类号：ＴＵ７５５．３；ＴＵ５２８　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—５７８１（２００７）０２　０２１６—０３　１　混凝土结构的耐久性问题的提出　混凝土在土建工程中的应用日益广泛，混凝土结　构的耐久性，也越来越多的引起政府部门和科技人员　的注意。　所谓混凝土的耐久性，是指混凝土结构在设计要　求的目标使用期内，不需要大量的加固处理而能保证　安全性和适应性的能力。混凝土因耐久性不足而在　设计年限前就损坏，势必造成严重的经济损失和社会　影响。　２影响混凝土结构耐久性的主要因素　混凝土的耐久性研究一般考虑环境、材料和结构　等方面的因素，这些因素可分为环境，材料、构件和结　构四个层次。一般来说，混凝土结构的破坏和损害原　因主要有以下几个方面：钢筋锈蚀，混凝土的碳化，冻　融破坏，碱一骨料反应，机械磨损，温湿度变化，腐蚀　性化学品（氯化物，硫化物）等。笔者认为，钢筋混凝　土结构耐久性降低的实质是其组成材料在使用过程　中经受（抵抗）各种破坏因素的作用（破坏力）而未能　保持其功能　］。结构耐久性性能降低都必然会体　现在结构的基本材料即钢筋和混凝上上。本文从材　料研究的角度出发，分析影响钢筋混凝土结构耐久性　的因素。　２．１钢筋的损伤　（１）钢筋锈蚀。因为混凝土呈强碱性（ｐＨ值约　为１２～１３），混凝土内的钢筋会在表面形成一层致密　收稿日期：２００６－．１２－３０　作者简介：叶栋（１９８ｏ一），男，安徽芜湖人，合肥工业大学硕士生　黄慎江（１９６４一），男，江苏靖江人，合肥工业大学副教授　２１６　《工程与建设》２００７年第２１卷第２期　的氧化膜（厚度约为２Ｏ～６０Ａ的水化氧化物　ｎＦｅ。Ｏ。・ｍＨ。Ｏ），使钢筋处于钝化状态不被腐蚀。　所以未被腐蚀的混凝土对其内部的钢筋是有保护作　用的。当该保护层完整时，腐蚀就不会发生。通常，　这层氧化铁薄膜的破坏主要有两个原因：一是因混凝　土碳化，使钢筋混凝土结构保护层的ｐＨ值降低，进　而破坏氧化铁薄膜；二是氯离子与氧离子的作用而破　坏氧化铁薄膜。氧化铁薄膜破坏后，铁原子与水和氧　气发生化学反应生成铁锈，包括Ｆｅ（ＯＨ）。、　Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｆｅ。Ｏ４・Ｈ２Ｏ、Ｆｅ２Ｏ。等，造成钢筋的锈蚀。　此外环境条件，水泥品种和掺合料等也是影响钢筋锈　蚀的因素　“ｊ。　（２）预应力钢筋的应力腐蚀。应力腐蚀是指金　属和合金在腐蚀介质和拉应力的同时作用下引起的　金属破裂。这种裂缝不仅可以沿着晶界发展，而且也　可穿过晶粒。由于裂缝向金属内部发展，使金属结构　的机械强度大大降低，严重时能使金属设备突然损　坏。出现应力腐蚀的条件如下：存在一定的拉应力；　金属本身对应力腐蚀具有敏感性；存在能引起该金属　发生应力腐蚀的介质，这种介质主要有ＮａＯＨ溶液、　硝酸盐溶液、含Ｈ。Ｓ和ＨＣ１溶液、沸腾浓ＭｇＣ１。，溶　液、海水、海洋大气和工业大气等。应该注意的是当　预应力钢丝发生锈蚀时，并不像非预应力混凝土结构　中钢筋锈蚀会在表面产生锈斑，引起混凝土保护层的　剥落、层裂等外在现象，而极有可能在无任何预兆的　情况下导致结构的突然破坏，更加剧了危险，因此加　强预应力混凝土结构的耐久性研究就显得极为重要。