混凝土材料的耐久性.ppt.ppt

第五章 混凝土的性能Properties of concrete 5.3 混凝土的耐久性 Durability of oncrete 5.3.1 混凝土的耐久性概述 一、定义： 混凝土耐久性——混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。 混凝土结构耐久性——在设计确定的环境作用和维修、使用条件下，结构构件在设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力。 古代混凝土与现代的混凝土过早劣化引发的思考 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 三、国内外耐久性现状 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。 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%。 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。 新疆塔城机场:1995年通航仅半年,跑道严重剥蚀 北京西直门立交桥: 10年后严重剥蚀和锈蚀, 1999年重建 广东桂江大桥开裂 裂缝最宽处达10厘米 相关报道： 武汉1座大桥2000年建成屡次维修后再现裂缝 大桥维修5个月后仅使用2月 桥面再次出现坑洼 南京长江大桥维修不到位陷入年年大修怪圈 混凝土公路和桥梁的使用环境条件与病害更为严重。 2000年全国公路普查: 危桥9597座, 需要维修费用每年38亿/实际到位8亿 大量水泥混凝土公路需要大修(10年) 2002年铁路: 7352座桥(18.2%)和3711座隧道(65.5%)出现问题 城市立交桥: 大多数远未到使用年限就破损严重(5~10年) 提高混凝土结构的耐久性的意义： 延长结构寿命、减少修复工作量，提高经济效益 最重要的是避免安全事故的发生！ 问 题 不需要考虑耐久性的建筑：围堰 纪念性建筑物，核废料储存设施耐久性要求最高 5.3.2混凝土耐久性问题的产生原因 内在因素 硅酸盐水泥矿相和水化产物：高碱、不稳定 混凝土结构：多孔和不均质，有害物质容易进入 外在因素 环境因素：有害离子、冻融和干湿循环（温度、湿度）等 人为因素：设计与施工问题、负荷超标准等 盐结晶引起开裂 产生硫酸盐腐蚀的三个条件 体系中存在硫酸盐（内部存在或外部侵入）； 足够的水分； 预先存在的空隙。 （4）镁盐侵蚀 （5）生物侵蚀： 机械性——植物沿孔隙生长 生物侵蚀——硫酸盐或蛋白质在缺氧条件下生成硫化氢，硫化氢经细菌氧化生成硫酸 化学侵蚀的防治技术 混凝土为高碱性材料 水化产物只在碱性环境才稳定 在自然使用环境中：水化产物不稳定，溶出和分解 防治技术： 提高水化产物稳定性 减少不稳定的产物量 提高混凝土的抗渗性 混凝土冻融破坏特征 内部微裂纹 表面变酥和剥蚀 评定抗冻性的方法 （1）试验方法(快速冻融法） 试件中心冻结温度-15℃ 每次循环降温历时1.5-2.5小时 试件中心最高融解温度8℃ 每次循环升温历时1.0-1.5小时 整个冻融历时2.5-4.0小时 （2）评定指标 强度损失:抗压强度损失≤25% 重量损失:≤5% 抗冻等级： 抗冻砼： 影响混凝土抗冻性的因素有：（１）混凝土强度愈高，抵抗冻融破坏的能力越强，抗冻性越好。（２）混凝土密实度、混凝土孔隙构造及数量。密实度越小，开口孔隙愈多，水分愈易渗入，静水压力越大，抗冻性越差。（３）混凝土孔隙充水程度。饱水程度愈高，冻结后产生的冻胀作用就大，抗冻性越差。（４）引气剂的作用。在混凝土中掺入引气剂，可在水泥石中形成无数细小、均匀的气泡，使之成为压力水进出的“水库”，使静水压力和渗透压力得以释放，对冰冻破坏起到很好的缓冲作用。适宜的引气量以４％～６％为宜。 5.3.4 混凝土中钢材的锈蚀 影响结构物寿命的第一大因素。 钢筋锈蚀的后果 混凝土中钢材的钝化膜由于下列原因而被破坏 1）混凝土中的Ca(OH)2被空气里的SO2、NO2、CO2等酸性氧化物中和（pH＜9）而失去碱性； 2）海水或道面撒除冰盐所引入的氯离子的作用。 钢筋混凝土的使用寿命 对