混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究的回顧與展望ppt課件

1、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的回顧與展望回顧與展望蔣德穩(wěn)蔣德穩(wěn)土木工程學(xué)院土木工程學(xué)院1 問題的嚴(yán)重性1.1 國(guó)外國(guó)外 1991年第二屆混凝土結(jié)構(gòu)耐久性國(guó)際會(huì)議，年第二屆混凝土結(jié)構(gòu)耐久性國(guó)際會(huì)議，Metha教授提出，混凝土破壞的原因氣候依次鋼筋腐蝕教授提出，混凝土破壞的原因氣候依次鋼筋腐蝕-寒冷的凍害寒冷的凍害-侵蝕環(huán)境的物理化學(xué)作用。侵蝕環(huán)境的物理化學(xué)作用。引起結(jié)構(gòu)耐久性失效的原因存在于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施引起結(jié)構(gòu)耐久性失效的原因存在于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)。以往的乃至現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)工工及維護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)。以往的乃至現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中，普遍存在著重強(qiáng)度設(shè)計(jì)而輕耐久性設(shè)程設(shè)計(jì)中，

2、普遍存在著重強(qiáng)度設(shè)計(jì)而輕耐久性設(shè)計(jì)的現(xiàn)象。計(jì)的現(xiàn)象。以以GBJ10-89為例，只是在正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算中為例，只是在正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算中控制了一些與耐久性設(shè)計(jì)有關(guān)的參數(shù)控制了一些與耐久性設(shè)計(jì)有關(guān)的參數(shù), 這些參數(shù)的這些參數(shù)的控制對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)并不起決定性的作用控制對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)并不起決定性的作用, 并且并且這些參數(shù)也會(huì)隨時(shí)間而變化。這些參數(shù)也會(huì)隨時(shí)間而變化。 同時(shí)同時(shí), 不合格的施不合格的施工也會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。工也會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。u美國(guó)美國(guó)1975 年由于腐蝕引起的損失達(dá)年由于腐蝕引起的損失達(dá)700 億美元，億美元，1985 年則達(dá)年則達(dá)1 680 億美元。億美元。

3、u英國(guó)英格蘭島中部環(huán)形快車道上英國(guó)英格蘭島中部環(huán)形快車道上11 座混凝土高架座混凝土高架橋，橋， 當(dāng)初建造費(fèi)當(dāng)初建造費(fèi)2 800 萬英鎊，萬英鎊， 到到1989 年因?yàn)榫S年因?yàn)榫S修而耗資修而耗資4 500 萬英鎊，是造價(jià)的萬英鎊，是造價(jià)的1. 6 倍，估計(jì)以倍，估計(jì)以后后15 年還要耗資年還要耗資1. 2 億英鎊，累計(jì)接近當(dāng)初造價(jià)億英鎊，累計(jì)接近當(dāng)初造價(jià)的的6 倍。倍。u1962-1964年，挪威海濱年，挪威海濱700座混凝土結(jié)構(gòu)橋梁耐座混凝土結(jié)構(gòu)橋梁耐久性調(diào)查發(fā)現(xiàn)：浪濺區(qū)立柱斷面損失率大于久性調(diào)查發(fā)現(xiàn)：浪濺區(qū)立柱斷面損失率大于30%達(dá)到達(dá)到14%，10%30%達(dá)到達(dá)到20%1 問題的嚴(yán)重性u(píng)

4、日本運(yùn)輸省檢查日本運(yùn)輸省檢查103座混凝土海港碼頭，發(fā)現(xiàn)凡是座混凝土海港碼頭，發(fā)現(xiàn)凡是有有20年歷史的，有相當(dāng)大的順筋銹裂。年歷史的，有相當(dāng)大的順筋銹裂。u澳大利亞調(diào)查澳大利亞調(diào)查62座海岸混凝土結(jié)構(gòu)，查明耐久性座海岸混凝土結(jié)構(gòu)，查明耐久性的許多問題與浪濺區(qū)的鋼筋異常嚴(yán)重的腐蝕有關(guān)。的許多問題與浪濺區(qū)的鋼筋異常嚴(yán)重的腐蝕有關(guān)。u德國(guó)柏林議會(huì)大廈預(yù)應(yīng)力混凝土房頂?shù)顾?，分析德?guó)柏林議會(huì)大廈預(yù)應(yīng)力混凝土房頂?shù)顾治霰砻?，是預(yù)應(yīng)力鋼絲周圍水泥漿體灌注不好，導(dǎo)表明，是預(yù)應(yīng)力鋼絲周圍水泥漿體灌注不好，導(dǎo)致析氫的應(yīng)力腐蝕。致析氫的應(yīng)力腐蝕。u香港房管局香港房管局1989年調(diào)查年調(diào)查1000棟公寓，其中棟公

5、寓，其中156棟需棟需要修補(bǔ)，主要是混凝土碳化和廁所用海水沖洗系要修補(bǔ)，主要是混凝土碳化和廁所用海水沖洗系統(tǒng)的滲漏。統(tǒng)的滲漏。1 問題的嚴(yán)重性1.2 國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)我國(guó)公路和高速公路工程、橋梁工程、水電工程、鐵我國(guó)公路和高速公路工程、橋梁工程、水電工程、鐵道工程、港口工程、隧道工程、地下工程、國(guó)防防道工程、港口工程、隧道工程、地下工程、國(guó)防防護(hù)工程、治山治水與治沙治海工程、南水北調(diào)和西護(hù)工程、治山治水與治沙治海工程、南水北調(diào)和西氣東輸工程正在全面大規(guī)模興建。氣東輸工程正在全面大規(guī)模興建。公路通車?yán)锍逃晒吠ㄜ嚴(yán)锍逃?019年年192萬公里擴(kuò)大到萬公里擴(kuò)大到2019年的年的274萬公里；鐵道建設(shè)到萬公

6、里；鐵道建設(shè)到2020年將有年將有2019年年7.5萬公里擴(kuò)萬公里擴(kuò)大到大到14萬公里；高速公路由萬公里；高速公路由2019年年4.1萬公里擴(kuò)大到萬公里擴(kuò)大到2019年的年的6.5萬公里；電氣工程由萬公里；電氣工程由2019年年5108kW擴(kuò)擴(kuò)大到大到2049年的年的15108kW；建設(shè)規(guī)模十分宏偉。到；建設(shè)規(guī)模十分宏偉。到2050城市人口將從現(xiàn)在的城市人口將從現(xiàn)在的40%擴(kuò)大到擴(kuò)大到80%。不論是基礎(chǔ)工程大規(guī)模興建，還是城市化高速推進(jìn)，不論是基礎(chǔ)工程大規(guī)模興建，還是城市化高速推進(jìn)，都與混凝土工程密切相關(guān)，如不提高土木工程材料都與混凝土工程密切相關(guān)，如不提高土木工程材料的耐久性，延長(zhǎng)工程服役壽

7、命，必將給國(guó)家造成巨的耐久性，延長(zhǎng)工程服役壽命，必將給國(guó)家造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。大經(jīng)濟(jì)損失。1 問題的嚴(yán)重性1.2 國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的問題也十分嚴(yán)重，我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的問題也十分嚴(yán)重，1986年國(guó)年國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和建設(shè)部對(duì)全國(guó)城鄉(xiāng)家統(tǒng)計(jì)局和建設(shè)部對(duì)全國(guó)城鄉(xiāng)28個(gè)省市自治區(qū)的個(gè)省市自治區(qū)的323個(gè)城市和個(gè)城市和5000個(gè)鎮(zhèn)進(jìn)行普查表明：目前我國(guó)已有城個(gè)鎮(zhèn)進(jìn)行普查表明：目前我國(guó)已有城鎮(zhèn)房屋建筑面積鎮(zhèn)房屋建筑面積46.76億億m2，占全部建筑面積的，占全部建筑面積的60%，已有工業(yè)廠房約已有工業(yè)廠房約5億億m2，覆蓋的固定資產(chǎn)超過，覆蓋的固定資產(chǎn)超過5000億元，這些建筑物中約有億元，這些建

8、筑物中約有23億億m2需要分期分批進(jìn)行需要分期分批進(jìn)行評(píng)估與加固，而其中半數(shù)以上繼續(xù)維修加固之后才評(píng)估與加固，而其中半數(shù)以上繼續(xù)維修加固之后才能正常使用。能正常使用。國(guó)外學(xué)者曾用國(guó)外學(xué)者曾用“五倍定律描述結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的重要五倍定律描述結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的重要性，即設(shè)計(jì)階段對(duì)鋼筋防護(hù)節(jié)省性，即設(shè)計(jì)階段對(duì)鋼筋防護(hù)節(jié)省1美元，那就意味著美元，那就意味著發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕時(shí)采取措施將追加維修費(fèi)發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕時(shí)采取措施將追加維修費(fèi)5美元；混凝美元；混凝土表面順筋開裂時(shí)采取措施將追加維修費(fèi)土表面順筋開裂時(shí)采取措施將追加維修費(fèi)25美元；美元；嚴(yán)重破壞時(shí)采取措施將追加維修費(fèi)嚴(yán)重破壞時(shí)采取措施將追加維修費(fèi)125美元。美元

9、。1 問題的嚴(yán)重性1 問題的嚴(yán)重性u(píng)近期國(guó)內(nèi)調(diào)查資料也充分顯示近期國(guó)內(nèi)調(diào)查資料也充分顯示 ，我國(guó)鋼筋混凝土工業(yè)建筑平均，我國(guó)鋼筋混凝土工業(yè)建筑平均u 壽命約為壽命約為25-30年，年，50年代建造的工業(yè)建筑年代建造的工業(yè)建筑 ，大多數(shù)已嚴(yán)重銹蝕，大多數(shù)已嚴(yán)重銹蝕u 破壞。交通部調(diào)查了破壞。交通部調(diào)查了23萬座橋梁萬座橋梁 ，其中有，其中有 5000座是危橋；海港座是危橋；海港u 碼頭等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因遭受嚴(yán)重腐蝕破壞使用壽命只有碼頭等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因遭受嚴(yán)重腐蝕破壞使用壽命只有25年。年。u 我國(guó)因腐蝕造成直接經(jīng)濟(jì)損失為我國(guó)因腐蝕造成直接經(jīng)濟(jì)損失為 5000億元億元/年年 ,僅鋼筋銹蝕引起的僅

10、鋼筋銹蝕引起的u 混凝土結(jié)構(gòu)損傷破壞的損失就達(dá)混凝土結(jié)構(gòu)損傷破壞的損失就達(dá) 1000億元億元/年之多。年之多。1 問題的嚴(yán)重性某市海上旅館基礎(chǔ)破壞圖建于某市海上旅館基礎(chǔ)破壞圖建于2000年）年） 北京西直門立交橋橋墩落水口鋼筋銹蝕北京西直門立交橋橋墩落水口鋼筋銹蝕北京西直門立交橋橋底凍融破壞北京西直門立交橋橋底凍融破壞嘉和大橋損傷梁之破壞形態(tài)建于嘉和大橋損傷梁之破壞形態(tài)建于1974年）年）1 問題的嚴(yán)重性302國(guó)道長(zhǎng)沙國(guó)道長(zhǎng)沙-萍鄉(xiāng)段斷板和開裂萍鄉(xiāng)段斷板和開裂山東濰坊白浪和大橋因氯鹽擴(kuò)散引起的銹蝕山東濰坊白浪和大橋因氯鹽擴(kuò)散引起的銹蝕寧波北倉(cāng)碼頭混凝土梁銹蝕寧波北倉(cāng)碼頭混凝土梁銹蝕沈陽(yáng)山海關(guān)高

11、速公路冬季撒鹽沈陽(yáng)山海關(guān)高速公路冬季撒鹽1 問題的嚴(yán)重性鋼結(jié)構(gòu)混凝土基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)混凝土基礎(chǔ)露天鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)露天鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)露天鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)露天鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)西部地區(qū)電線桿西部地區(qū)電線桿1 問題的嚴(yán)重性（a）（b）（c）（d）浙江寧波市鎮(zhèn)海區(qū)電廠升壓站混凝土結(jié)構(gòu)，浙江寧波市鎮(zhèn)海區(qū)電廠升壓站混凝土結(jié)構(gòu)，建廠近建廠近26年，常年受氯離子侵蝕，年，常年受氯離子侵蝕，70%混凝混凝土柱土柱a25%混凝土梁；（混凝土梁；（b75%的柱；的柱；（c牛腿；牛腿； ；（；（d） 100%桁架混凝土剝落，桁架混凝土剝落，鋼筋外露。鋼筋外露。1 問題的嚴(yán)重性（a）（b）金華某大橋，建于金華某大橋，建于1975年

12、，為混凝土雙曲拱橋，橫跨蘭江，該橋的年，為混凝土雙曲拱橋，橫跨蘭江，該橋的耐久性損傷主要由于橋梁的排水系統(tǒng)工作不好，橋面積水滲水，多耐久性損傷主要由于橋梁的排水系統(tǒng)工作不好，橋面積水滲水，多處立柱與蓋梁交界處出現(xiàn)豎向裂縫，部分立柱甚至出現(xiàn)露筋現(xiàn)象。處立柱與蓋梁交界處出現(xiàn)豎向裂縫，部分立柱甚至出現(xiàn)露筋現(xiàn)象。(a)邊角處有混凝土保護(hù)層大塊脫落現(xiàn)象；邊角處有混凝土保護(hù)層大塊脫落現(xiàn)象；(b)框架蓋梁段普遍出現(xiàn)混框架蓋梁段普遍出現(xiàn)混凝土大塊剝落，鋼筋嚴(yán)重腐蝕。凝土大塊剝落，鋼筋嚴(yán)重腐蝕。1 問題的嚴(yán)重性1 問題的嚴(yán)重性2 混凝土耐久性研究的回顧u初期：初期：1824年，阿斯普丁發(fā)明波特蘭水泥，人類開始混

13、凝土年，阿斯普丁發(fā)明波特蘭水泥，人類開始混凝土u 建造建筑物的歷史，耐久性問題隨之產(chǎn)生，早期混凝土主要建造建筑物的歷史，耐久性問題隨之產(chǎn)生，早期混凝土主要u 用于防波堤、碼頭、燈塔等，因此初期混凝土耐久性問題主用于防波堤、碼頭、燈塔等，因此初期混凝土耐久性問題主u 要集中在了解海上構(gòu)筑物的混凝土腐蝕情況。要集中在了解海上構(gòu)筑物的混凝土腐蝕情況。u早期：早期：19世紀(jì)世紀(jì)40年代，法國(guó)工程師維卡對(duì)此深入研究，著有年代，法國(guó)工程師維卡對(duì)此深入研究，著有u 水硬性組分遭受海水腐蝕的化學(xué)原因及其防護(hù)方法研究水硬性組分遭受海水腐蝕的化學(xué)原因及其防護(hù)方法研究成成u 為研究混凝土腐蝕破壞的第一步著作。為研究

14、混凝土腐蝕破壞的第一步著作。1880年年-1890年，人們年，人們u 開始關(guān)注在工業(yè)大氣環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的問題。開始關(guān)注在工業(yè)大氣環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的問題。u中期：上世紀(jì)初至上世紀(jì)中期：上世紀(jì)初至上世紀(jì)60年代，人們開展大量的混凝土結(jié)構(gòu)年代，人們開展大量的混凝土結(jié)構(gòu)u 耐久性試驗(yàn)，成果反映在耐久性試驗(yàn)，成果反映在B.M.莫斯克文的專著莫斯克文的專著混凝土的防腐混凝土的防腐u 同時(shí)，在大規(guī)模研究工作的基礎(chǔ)上制定了防腐標(biāo)準(zhǔn)如同時(shí)，在大規(guī)模研究工作的基礎(chǔ)上制定了防腐標(biāo)準(zhǔn)如CH262-63u CH262-672 混凝土耐久性研究的回顧u近期：近期：u ACI1957年成立年成立ACI201，

15、負(fù)責(zé)并指導(dǎo)混凝土耐久性方面的，負(fù)責(zé)并指導(dǎo)混凝土耐久性方面的研究；研究；u1987年，日本土木工程師學(xué)會(huì)混凝土結(jié)構(gòu)委員會(huì)提出關(guān)于年，日本土木工程師學(xué)會(huì)混凝土結(jié)構(gòu)委員會(huì)提出關(guān)于混凝土耐久性的使用設(shè)計(jì)方法；混凝土耐久性的使用設(shè)計(jì)方法；u1989年，歐洲混凝土結(jié)構(gòu)委員會(huì)發(fā)表了年，歐洲混凝土結(jié)構(gòu)委員會(huì)發(fā)表了“耐久混凝土結(jié)構(gòu)耐久混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南設(shè)計(jì)指南”；u1982年，國(guó)際材料與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合會(huì)年，國(guó)際材料與結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合會(huì)RILEM和國(guó)際和國(guó)際建筑研究與文獻(xiàn)協(xié)會(huì)建筑研究與文獻(xiàn)協(xié)會(huì)CIB聯(lián)合組成了建筑材料與構(gòu)件使用聯(lián)合組成了建筑材料與構(gòu)件使用壽命預(yù)測(cè)委員壽命預(yù)測(cè)委員CIBW80/RILEM71-PSL，

16、共同研究結(jié)構(gòu)的壽命，共同研究結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測(cè)問題，預(yù)測(cè)問題，1987年又成立新的委員會(huì)年又成立新的委員會(huì)CIBW80/RILEM100-PSL，以進(jìn)一步推進(jìn)此項(xiàng)工作。，以進(jìn)一步推進(jìn)此項(xiàng)工作。u鑒于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的重要意義，國(guó)內(nèi)外有關(guān)機(jī)構(gòu)鑒于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的重要意義，國(guó)內(nèi)外有關(guān)機(jī)構(gòu)專專 門組織人力物力對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)和研門組織人力物力對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)和研究。究。2 混凝土耐久性研究的回顧u近期：近期：u 1990年，英國(guó)水泥協(xié)會(huì)對(duì)英國(guó)年，英國(guó)水泥協(xié)會(huì)對(duì)英國(guó)400多個(gè)結(jié)構(gòu)的碳化情況進(jìn)多個(gè)結(jié)構(gòu)的碳化情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，得出了一些非常有價(jià)值的結(jié)果；行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)

17、，得出了一些非常有價(jià)值的結(jié)果；u1993年年2019年，臺(tái)灣海洋大學(xué)對(duì)海洋環(huán)境中的鋼筋混凝年，臺(tái)灣海洋大學(xué)對(duì)海洋環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，分為三個(gè)階段。土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，分為三個(gè)階段。u我國(guó)建設(shè)部把我國(guó)建設(shè)部把“混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及耐久性設(shè)計(jì)作為八混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及耐久性設(shè)計(jì)作為八五科技攻關(guān)項(xiàng)目，由清華大學(xué)和中國(guó)建筑科學(xué)研究院共同承五科技攻關(guān)項(xiàng)目，由清華大學(xué)和中國(guó)建筑科學(xué)研究院共同承擔(dān)；國(guó)家八五科技攻關(guān)專題擔(dān)；國(guó)家八五科技攻關(guān)專題“在用危險(xiǎn)建筑物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)在用危險(xiǎn)建筑物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)研究也從結(jié)構(gòu)材料和構(gòu)件水平對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行估技術(shù)研究也從結(jié)構(gòu)材料和構(gòu)件水平

18、對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行了研究。了研究。u2019年，國(guó)家科委批準(zhǔn)并啟動(dòng)了年，國(guó)家科委批準(zhǔn)并啟動(dòng)了“重大土木及水利工程安重大土木及水利工程安全性與耐久性的研究基礎(chǔ)全性與耐久性的研究基礎(chǔ)”，為其五年，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性與，為其五年，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性有更高要求的項(xiàng)目。耐久性有更高要求的項(xiàng)目。2 混凝土耐久性研究的回顧u近期：近期：u 國(guó)內(nèi)各個(gè)高校也以耐久性作為研究課題，開展了深入而細(xì)國(guó)內(nèi)各個(gè)高校也以耐久性作為研究課題，開展了深入而細(xì)致的研究，如清華大學(xué)陳肇元院士），東南大學(xué)孫偉院致的研究，如清華大學(xué)陳肇元院士），東南大學(xué)孫偉院士）；大連理工大學(xué)趙國(guó)藩院士），上海交通大學(xué)劉西士）；大連理工大學(xué)趙國(guó)藩院士

19、），上海交通大學(xué)劉西拉教授）；浙江大學(xué)金偉良教授）；中國(guó)礦業(yè)大學(xué)袁迎拉教授）；浙江大學(xué)金偉良教授）；中國(guó)礦業(yè)大學(xué)袁迎曙教授）；同濟(jì)大學(xué)黃士元教授）曙教授）；同濟(jì)大學(xué)黃士元教授）.u提高材料的耐久性和服役壽命已經(jīng)遍及材料科學(xué)與工程的提高材料的耐久性和服役壽命已經(jīng)遍及材料科學(xué)與工程的各個(gè)領(lǐng)域并并入各個(gè)領(lǐng)域并并入“十一五國(guó)家科技發(fā)展綱要之中。當(dāng)今我十一五國(guó)家科技發(fā)展綱要之中。當(dāng)今我國(guó)重大基礎(chǔ)工程建設(shè)的迅猛發(fā)展也引起混凝土科學(xué)與工程界國(guó)重大基礎(chǔ)工程建設(shè)的迅猛發(fā)展也引起混凝土科學(xué)與工程界的倍加關(guān)注，也是耐久性和壽命研究的巨大動(dòng)力。的倍加關(guān)注，也是耐久性和壽命研究的巨大動(dòng)力。3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要

20、內(nèi)容u混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基本概念：混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基本概念：u混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境，使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境，使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素作用下，保持其自身工作能力的性能。作用下，保持其自身工作能力的性能。u混凝土所處的環(huán)境分為一般大氣環(huán)境、海洋環(huán)境、混凝土所處的環(huán)境分為一般大氣環(huán)境、海洋環(huán)境、土壤環(huán)境及工業(yè)環(huán)境等；土壤環(huán)境及工業(yè)環(huán)境等；u混凝土結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部因素的作用是材料的物理和化混凝土結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部因素的作用是材料的物理和化學(xué)作用，如混凝土碳化、鋼筋銹蝕等；學(xué)作用，如混凝土碳化、鋼筋銹蝕等；u由混凝土耐久性引起的結(jié)構(gòu)工作性能改變包括承載由混凝土耐久性引起的結(jié)構(gòu)工作性能改變包括承

21、載能力降低，最終影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性。能力降低，最終影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性。u混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性要考慮環(huán)境、資料、結(jié)構(gòu)等方混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性要考慮環(huán)境、資料、結(jié)構(gòu)等方面的因素面的因素u混凝土結(jié)構(gòu)耐久性可分為環(huán)境、資料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性可分為環(huán)境、資料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)四個(gè)層次，相對(duì)而言，材料和構(gòu)件層次研究較為充分。四個(gè)層次，相對(duì)而言，材料和構(gòu)件層次研究較為充分。3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容混凝土結(jié)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性構(gòu)耐久性環(huán)境層次環(huán)境層次材料層次材料層次構(gòu)件層次構(gòu)件層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)層次大氣環(huán)境：二氧化碳；水汽；汽車排氣等大氣環(huán)境：二氧化碳；水汽；汽車排氣等海洋環(huán)境：氯離子；水等海洋環(huán)境：

22、氯離子；水等土壤環(huán)境：有害離子；微生物；水等土壤環(huán)境：有害離子；微生物；水等工業(yè)環(huán)境：工業(yè)廢渣廢水；水汽等工業(yè)環(huán)境：工業(yè)廢渣廢水；水汽等混凝土碳化：碳化機(jī)理；影響因素；碳化模式等混凝土碳化：碳化機(jī)理；影響因素；碳化模式等氯鹽侵蝕：腐蝕機(jī)理；滲入模型；防護(hù)方法等氯鹽侵蝕：腐蝕機(jī)理；滲入模型；防護(hù)方法等鋼筋銹蝕：銹蝕機(jī)理；影響因素；銹蝕模型；檢測(cè)與防護(hù)鋼筋銹蝕：銹蝕機(jī)理；影響因素；銹蝕模型；檢測(cè)與防護(hù)凍融破壞：凍害機(jī)理；影響因素；凍害措施等凍融破壞：凍害機(jī)理；影響因素；凍害措施等堿堿-集料反應(yīng)：反映機(jī)理；影響因素；防護(hù)措施等集料反應(yīng)：反映機(jī)理；影響因素；防護(hù)措施等混凝土銹脹開裂模型混凝土銹脹開裂模

23、型粘結(jié)性能退化粘結(jié)性能退化構(gòu)件承載力變化：抗彎、抗剪等構(gòu)件承載力變化：抗彎、抗剪等耐久性設(shè)計(jì)：耐久性計(jì)算與驗(yàn)算；構(gòu)造措施耐久性設(shè)計(jì)：耐久性計(jì)算與驗(yàn)算；構(gòu)造措施耐久性評(píng)估：模糊數(shù)學(xué)法；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法；專家系統(tǒng)耐久性評(píng)估：模糊數(shù)學(xué)法；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法；專家系統(tǒng) 法；可靠度法法；可靠度法3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容u混凝土碳化混凝土碳化u混凝土在空氣中的中性化，空氣中的二氧化碳與水混凝土在空氣中的中性化，空氣中的二氧化碳與水泥石中的堿性物質(zhì)相互作用，使其成分、組織和性能泥石中的堿性物質(zhì)相互作用，使其成分、組織和性能發(fā)生變化，使用機(jī)能下降的一種很復(fù)雜的物理化學(xué)過發(fā)生變化，使用機(jī)能下降的一種很復(fù)雜的物理化學(xué)

24、過程。程。u碳化會(huì)降低混凝土的堿度，破壞混凝土表明的鈍化碳化會(huì)降低混凝土的堿度，破壞混凝土表明的鈍化膜，使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，給混凝土中鋼膜，使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，給混凝土中鋼筋銹蝕帶來不利的影響。碳化還會(huì)加劇混凝土的收縮，筋銹蝕帶來不利的影響。碳化還會(huì)加劇混凝土的收縮，導(dǎo)致混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)的破壞。導(dǎo)致混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)的破壞。u碳化化學(xué)反應(yīng)：碳化化學(xué)反應(yīng)：u國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的碳化深度國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的碳化深度D與時(shí)間與時(shí)間t關(guān)系關(guān)系u影響碳化深度的主要因素：混凝土水灰比；水泥品影響碳化深度的主要因素：混凝土水灰比；水泥品種；水泥用量；養(yǎng)護(hù)方法；氣孔；環(huán)境的溫度濕度；種；水泥用量；養(yǎng)護(hù)方

25、法；氣孔；環(huán)境的溫度濕度；二氧化碳的濃度。二氧化碳的濃度。OHCaCOCOHOHCaCOHOHCO2332232222)( tD 3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容u氯離子侵蝕氯離子侵蝕u海水環(huán)境連云港）；空氣環(huán)境；北方地區(qū)冬季撒海水環(huán)境連云港）；空氣環(huán)境；北方地區(qū)冬季撒鹽除冰；混凝土外加劑等鹽除冰；混凝土外加劑等u機(jī)理：機(jī)理： （1破壞鈍化膜，破壞鈍化膜，PH降為降為4；（；（2形成形成腐蝕電池，點(diǎn)銹蝕處陰極，未銹處陽(yáng)極；（腐蝕電池，點(diǎn)銹蝕處陰極，未銹處陽(yáng)極；（3去極去極化，氯離子化，氯離子“搬運(yùn)電子；（搬運(yùn)電子；（4導(dǎo)電作用導(dǎo)電作用u化學(xué)反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)：u大量的檢測(cè)結(jié)果表明氯離子的濃度可認(rèn)

26、為是一個(gè)線大量的檢測(cè)結(jié)果表明氯離子的濃度可認(rèn)為是一個(gè)線性擴(kuò)散過程；一般滿足性擴(kuò)散過程；一般滿足Fick第二定律；目前有一些對(duì)第二定律；目前有一些對(duì)各種機(jī)理全面考慮的模型，但是由于模型的一些參數(shù)各種機(jī)理全面考慮的模型，但是由于模型的一些參數(shù)難以確定，只能定性上加以描述，其實(shí)用性還需深入難以確定，只能定性上加以描述，其實(shí)用性還需深入研究。研究。 322222222222)(2)(4222)(4442OHFeOHOOHFeOHHClOHFeOHFeClOHFeClOHClFe3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容u鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕u當(dāng)鋼筋外面的混凝土中性化或出現(xiàn)開裂等情況，鋼當(dāng)鋼筋外面的混凝土中性化或出

27、現(xiàn)開裂等情況，鋼筋失去堿性混凝土的保護(hù)，鈍化膜破壞并開始銹蝕，筋失去堿性混凝土的保護(hù)，鈍化膜破壞并開始銹蝕，銹蝕的鋼筋不僅截面積有所損失，材料的各項(xiàng)性能也銹蝕的鋼筋不僅截面積有所損失，材料的各項(xiàng)性能也會(huì)衰減，從而影響構(gòu)件的承載能力和使用性能，鋼筋會(huì)衰減，從而影響構(gòu)件的承載能力和使用性能，鋼筋銹蝕是引起混凝土結(jié)構(gòu)耐久性下降的最主要和最直接銹蝕是引起混凝土結(jié)構(gòu)耐久性下降的最主要和最直接因素。目前對(duì)影響鋼筋銹蝕的因素、銹蝕鋼筋材料性因素。目前對(duì)影響鋼筋銹蝕的因素、銹蝕鋼筋材料性能的變化、鋼筋銹蝕的防護(hù)和檢測(cè)均有較多的研究。能的變化、鋼筋銹蝕的防護(hù)和檢測(cè)均有較多的研究。u鋼筋銹蝕一般為電化學(xué)銹蝕，當(dāng)二

28、氧化碳、氯離子鋼筋銹蝕一般為電化學(xué)銹蝕，當(dāng)二氧化碳、氯離子等侵入時(shí)，混凝土堿性下降，或者鋼筋表面開裂，鋼等侵入時(shí)，混凝土堿性下降，或者鋼筋表面開裂，鋼筋表面的不同部位出現(xiàn)較大的電位差，形成陽(yáng)極和陰筋表面的不同部位出現(xiàn)較大的電位差，形成陽(yáng)極和陰極，在一定的環(huán)境條件下氧氣和水分存在），鋼筋極，在一定的環(huán)境條件下氧氣和水分存在），鋼筋開始銹蝕。開始銹蝕。3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容u鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕u鋼筋銹蝕破壞的主要特征為：鋼筋銹蝕破壞的主要特征為：1裂縫沿主筋方向裂縫沿主筋方向開展延伸；開展延伸；2握裹力下降；握裹力下降；3斷面損失；斷面損失；4鋼筋鋼筋應(yīng)力腐蝕斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂u電化學(xué)腐蝕

29、化學(xué)反應(yīng)式：電化學(xué)腐蝕化學(xué)反應(yīng)式：u影響鋼筋銹蝕的主要因素：鋼筋位置；鋼筋直徑；影響鋼筋銹蝕的主要因素：鋼筋位置；鋼筋直徑；水泥品種，混凝土密實(shí)度；保護(hù)層厚度，外部環(huán)境水泥品種，混凝土密實(shí)度；保護(hù)層厚度，外部環(huán)境溫度和濕度）溫度和濕度）322222222)(2)(4)(24422OHFeOHOOHFeOHFeOHFOHeOHOeFFe 陽(yáng)陽(yáng)極極表表面面：陰陰極極：陽(yáng)陽(yáng)極極：3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容u鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容u鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容u鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕u作者關(guān)于溫度、濕度、保護(hù)層厚度、混凝土水灰比作者關(guān)于溫度、濕度、保

30、護(hù)層厚度、混凝土水灰比對(duì)鋼筋銹蝕速度影響的研究結(jié)論對(duì)鋼筋銹蝕速度影響的研究結(jié)論蔣德穩(wěn)，蔣德穩(wěn)，2019年第七期年第七期混凝土，混凝土，2019年第三期年第三期淮海工學(xué)院學(xué)淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)報(bào)0.01.02.03.04.05.06.07.01234水平腐蝕電流密度A/cm2環(huán)境溫度環(huán)境相對(duì)濕度保護(hù)層厚度水灰比386. 0455. 0665. 2128. 144. 0105030 UCRHT (3)866. 0 corri3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容u鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕u作者關(guān)于裂縫寬度對(duì)鋼筋銹蝕速度影響的試驗(yàn)研作者關(guān)于裂縫寬度對(duì)鋼筋銹蝕速度影響的試驗(yàn)研究究蔣德穩(wěn)，蔣德穩(wěn)，2019年第七期年第七期

31、四川建筑科學(xué)研究四川建筑科學(xué)研究0.000.501.001.502.002.503.001234水平銹蝕電流密度A/cm2裂縫寬度保護(hù)層厚度水灰比0.000.200.400.600.801.001234水平銹蝕電流密度A/cm2裂縫寬度保護(hù)層厚度水灰比2 acSS3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容u鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕u目前，檢測(cè)鋼筋銹蝕速度的方法有分析法、物理法、目前，檢測(cè)鋼筋銹蝕速度的方法有分析法、物理法、電化學(xué)法。分析法是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的鋼筋直徑、保護(hù)電化學(xué)法。分析法是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的鋼筋直徑、保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度等綜合考慮構(gòu)件所處的環(huán)境情況層厚度、混凝土強(qiáng)度等綜合考慮構(gòu)件所處的環(huán)境情況推斷鋼

32、筋銹蝕程度；物理法是通過測(cè)定鋼筋銹蝕引起推斷鋼筋銹蝕程度；物理法是通過測(cè)定鋼筋銹蝕引起電阻、電磁、熱傳導(dǎo)、聲傳導(dǎo)反映鋼筋銹蝕情況；電電阻、電磁、熱傳導(dǎo)、聲傳導(dǎo)反映鋼筋銹蝕情況；電化學(xué)方法是根據(jù)測(cè)定鋼筋化學(xué)方法是根據(jù)測(cè)定鋼筋/混凝土腐蝕體系的電化學(xué)混凝土腐蝕體系的電化學(xué)特性來確定混凝土中鋼筋銹蝕程度和速度。特性來確定混凝土中鋼筋銹蝕程度和速度。3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容u鋼筋銹蝕速度測(cè)定方法鋼筋銹蝕速度測(cè)定方法-作者研究作者研究uHalf-cell法法3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容u鋼筋銹蝕速度測(cè)定方法鋼筋銹蝕速度測(cè)定方法-作者研究作者研究u線性極化法線性極化法-蔣德穩(wěn)蔣德穩(wěn)2019年年混凝土；混凝土；恒電位儀輔助電極參考電極工作電極（待測(cè)鋼筋）3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的主要內(nèi)容u鋼筋銹蝕速度測(cè)定方法鋼筋銹蝕速度測(cè)定方法-作者研究作者研究u微安表法微安表法-2019年年建筑科學(xué)；建筑科學(xué)；2021東南大學(xué)東南大學(xué)學(xué)報(bào)