混凝土结构耐久性研究.pdf
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1、第 3 8卷第 7期 2 0 1 1 年 7月 建筑技术开发 Bu i l d i n g Te c h ni q ue De v e l o pme nt Vo 1 3 8。 No 7 J u 1 2 0 1 1 混凝 土 结构 耐久 性 研 究 皮孙志王水清 ( 中机 国际工程设计研 究院有限责任公司, 长沙4 1 0 0 0 1 ) 摘要 混凝土结构 的耐久性 已引起工程界 的高度重视 , 介绍 了国内外混凝 土结构耐久 性研究现状 , 详 细分析 了影 响 混凝土结构耐久性的主要 因素 , 提出了提高混凝士结构耐久性 的方法措施 。 关键词 混凝土结构 ; 耐久性 ; 主要 因素 ;
2、措施 中图分 类号 T U 5 2 8 1 文献标 志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 1 ) 0 7 0 0 3 3 0 2 混凝土是世 界上 应 用最 普遍 、 范 围最 广 的结 构材 料 之 一 ,在现代建筑 中 , 可 以说几 乎没有 一栋 建筑 物是没 有混凝 土的。 目前世界上混凝 土的用量 年均 以 8 8 0 0 Mm 增 加 , 相 当于人 均 1 m 以上 , 尤其 是在欠 发达 国家 , 混凝 土 的用 量是 结构工程用料 中的首位 , 我 国的混凝 土年均用量堪 称世界之 首 。然而 , 在大量应 用钢筋 混凝 土的 同时 , 人们 注意
3、到 一个 值得关注 的问题 一一 钢筋 混凝土 结构 的耐久 性 问题。混凝 土结构 的耐久性是 指在 设计使 用年 限 内, 在 正常维 护下 , 必 须保持适合于使用 , 而不需进行大 修加 固 。混凝土 结构 广泛应用于各类工 程结构 中, 如果 因耐 久性不 足而 失效 , 或 为了继续正常使用 而进行 相 当规模 的维修 、 加 固或 改造 , 则 将 要付出高昂的代价 。保 证混 凝土结 构 能在 自然 和人 为 环境 的化学和物理作 用下 , 满 足耐久 性 的要求 , 是一 个十分 急迫 和重 要的问题。 1 混凝土结构耐久性现状 我 国在钢 筋混凝 土耐久 性问题上 尚缺少
4、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 5 0年 , 多数在 2 53 0年左 右就必 须进行 大修 或加 固。1 9 9 4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 2 6 7 5座 , 其中的 7 2 2座发生裂损 ; 仅使用 2 0 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 。
5、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 ( N B S ) 1 9 7 5年 的调 查 表明 , 美 国每年 因腐 蚀造 成 的各种损 失为 7 0 0多亿 美元 , 蚀 破坏的修复费 , 1 9 9 8年度 就需 要 2 5 0 0亿美 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 2 0 0亿英 镑 , 而 日本 引 以为 自豪 的新 干线 , 在运行 1 O年后也 出现大 面积的混 凝土 收稿 日期: 2 0 1 1 0 41 5 作者简介 : 皮孙
6、志( 1 9 8 4 ) , 男 , 毕业于 中南林业科技 大学 , 学士学位 从 事建 筑设计 、 维 护及耐久性研究 。 开裂 、 剥蚀 现象 , 日本运输 省 曾检查 了其 1 0 3座 混凝 士港 口 码头 , 发现使用 2 O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 4 0 0亿 日元 。 2影响混凝土 结构 耐久性 的主要因素 2 1离氯子 ( c l 一 ) 扩散机理及影响 因素 的研 究 在众 多的钢筋 混凝 土结 构耐 久性 损失 中 , c l 一 扩 散所 导 致 的损失 可以说是第一 位 , 因此 , 对 混凝 土耐久 性 问题 的
7、研 究是从 c l 一 破坏开始 的, 各 国学者对 c l 一 的扩散 给予 了高度 的重视 , 并对 其机理及 影 响因素进 行 了深入 而广泛 的研究 。 目前对 c l 一 扩散的机理 已清楚 , 混凝 土中 c l 一 的来 源 主要有 三个方面 , 一处于 c l 一 使用环境 中的混凝 土结构 , C 1 一 从 结构 的表面 向混凝土 内部扩散 , 或使用 受到 C l 一 污染 的材料所 带 来的 , 如受 c l 一 污染的骨料及水 等 , 二 是在北 方使用 化冰盐 ; 三是人为加入 的, 如早 期施 工时加入的氯盐早强剂。 2 2混 凝 土 的 碳 化 碳化是 混凝 土
8、 中性化 的 常见 形式 , 碳化 可 使 混凝 土 的 p H值 降至 1 0以下 。碳化对混凝土本 身是无 害的 , 其 主要 的 问题是 当碳化 至钢筋表 面 时, 将 会破 坏氧 化膜 , 钢筋 有锈蚀 的危 险, 此外会加 剧混凝 土 的收缩 , 可 导致混 凝土 开裂 。这 些均给混凝土 的耐久性带来不利 影响。 2 3 钢 筋 的锈 蚀 混凝 土碳化 至钢筋 表面使 氧化膜 破坏是 钢筋锈 蚀的必 要条件 , 含氧水分 侵入 是钢筋锈蚀 的充 分条件 。钢筋 锈蚀有 相当长的过程 , 先是 在裂缝 较宽处 的个别 点上 “ 坑蚀 ” , 继 而 逐 渐形 成“ 环蚀 ” , 同时
9、 向两边扩展 , 形成锈蚀面 , 使钢筋截 面 削弱 , 从而影 响混凝 土结构 的耐久性 。 3确保和提高混凝土 耐久性 的若 干措施 针对影 响混凝 土耐久 性的因素 , 为确保和 提高混凝土 的 耐久性 , 采取 的措施多种多样 , 归纳起来主要有 。 3 1 提 高混凝土的密 实性 导 致混凝 土劣化 和破坏 均是混 凝土 内有充足 的水分 和 有害物质 的侵入 。因此要 提高混凝上耐久 性 , 须 降低混凝 土 的孔 隙率 , 提高密 实性避 免 出现裂缝 , 从 而能 够抵抗 水分 和 侵蚀性介 质的渗入。可采取的措施有 : 3 3 第 7期 皮孙志 , 等 : 混凝 土结构耐 久
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