结构设计原理优质PPT.ppt

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我国真正进入大规模建设是在改革开放以后，因此国寿命。

我国真正进入大规模建设是在改革开放以后，因此国外发达国家在耐久性上所遇到的问题应引起我国工程技术人外发达国家在耐久性上所遇到的问题应引起我国工程技术人员的足够重视，员的足够重视，避免重蹈发达国家的覆辙，避免重蹈发达国家的覆辙，对国家经济建设对国家经济建设造成巨大浪费。

造成巨大浪费。

碳化9.6.29.6.2影响混凝土结构耐久性的因素影响混凝土结构耐久性的因素n主要影响因素主要影响因素内部因素：

内部因素：

混凝土强度混凝土强度渗透性渗透性保护层厚度保护层厚度水泥品种水泥品种标号和用量标号和用量外加剂等外加剂等外部因素：

外部因素：

环境温度环境温度湿度湿度CO2CO2含量含量侵蚀性介质等侵蚀性介质等n常见的耐久性问题常见的耐久性问题l混凝土的冻融破坏混凝土的冻融破坏混混凝凝土土水水化化结结硬硬后后，内内部部有有很很多多毛毛细细孔孔。

在在浇浇筑筑混混凝凝土土时时，为为得得到到必必要要的的和和易易性性，往往往往会会比比水水泥泥水水化化所所需需要要的的水水多多些些。

多多余余的的水水份份滞滞留留在在混混凝凝土土毛毛细细孔孔中中。

低低温温时时水水份份因因结结冰冰产产生生体体积积膨膨胀胀，引引起起混混凝凝土土内内部部结结构构破破坏坏。

反反复复冻冻融融多多次次，就就会会使混凝土的损伤累积达到一定程度而引起结构破坏使混凝土的损伤累积达到一定程度而引起结构破坏。

防止混凝土冻融破坏的主要措施防止混凝土冻融破坏的主要措施降低水灰比降低水灰比，减少混凝土中多余的水份。

，减少混凝土中多余的水份。

冬冬季季施施工工时时，应应加加强强养养护护，防防止止早早期期受受冻冻，并并掺掺入入防防冻冻剂剂等。

等。

l混凝土的碱骨料反应混凝土的碱骨料反应混混凝凝土土集集料料中中的的某某些些活活性性矿矿物物与与混混凝凝土土微微孔孔中中的的碱碱性性溶溶液液产产生生化化学学反反应应称称为为碱碱集集料料反反应应。

碱碱集集料料反反应应产产生生的的碱碱-硅硅酸酸盐盐凝凝胶胶，吸吸水水后后会会产产生生膨膨胀胀，体体积积可可增增大大3344倍倍，从从而而混混凝凝土土的的剥落、开裂、强度降低，甚至导致破坏。

剥落、开裂、强度降低，甚至导致破坏。

引起碱集料反应有三个条件：

混混凝凝土土中中凝凝胶胶中中有有碱碱性性物物质质。

这这种种碱碱性性物物质质主主要要来来自自于于水水泥泥，若若水水泥泥中中的的含含碱碱量量（Na2ONa2O，K2OK2O）大大于于0.6%0.6%以以上上时时，则则会会很快析出到水溶液中，遇到活性骨料则会产生反应；

很快析出到水溶液中，遇到活性骨料则会产生反应；

骨骨料料中中有有活活性性骨骨料料，如如蛋蛋白白石石、黑黑硅硅石石、燧燧石石、玻玻璃璃质质火火山石、安山石等含山石、安山石等含SiO2SiO2的骨料；

的骨料；

水水分分。

碱碱骨骨料料反反应应的的充充分分条条件件是是有有水水分分，在在干干燥燥环环境境下下很很难发生碱骨料反应。

难发生碱骨料反应。

l侵蚀性介质的腐蚀侵蚀性介质的腐蚀硫酸盐腐蚀硫酸盐腐蚀：

硫酸盐溶液与水泥石中的氢氧化钙及水化铝酸：

硫酸盐溶液与水泥石中的氢氧化钙及水化铝酸钙发生化学反应，生成石膏和硫铝酸钙，产生体积膨胀，使混钙发生化学反应，生成石膏和硫铝酸钙，产生体积膨胀，使混凝土破坏。

硫酸盐除在一些化工企业存在外，海水及一些土壤凝土破坏。

硫酸盐除在一些化工企业存在外，海水及一些土壤中也存在。

当硫酸盐的浓度（以中也存在。

当硫酸盐的浓度（以SOSO22的含量表示）达到的含量表示）达到22时，就时，就会产生严重的腐蚀。

会产生严重的腐蚀。

酸腐蚀酸腐蚀：

混凝土是碱性材料，遇到酸性物质会产生化学反应，：

混凝土是碱性材料，遇到酸性物质会产生化学反应，使混凝土产生裂缝、脱落，并导致破坏。

酸不仅存在于化工企使混凝土产生裂缝、脱落，并导致破坏。

酸不仅存在于化工企业，在地下水，特别是沼泽地区或泥炭地区广泛存在碳酸及溶业，在地下水，特别是沼泽地区或泥炭地区广泛存在碳酸及溶有有COCO22的水。

此外有些油脂、腐植质也呈酸性，对混凝土有腐蚀的水。

此外有些油脂、腐植质也呈酸性，对混凝土有腐蚀作用。

作用。

海水腐蚀海水腐蚀：

在海港、近海结构中的混凝土构筑物，经常收到：

在海港、近海结构中的混凝土构筑物，经常收到海水的侵蚀。

海水中的海水的侵蚀。

海水中的NaClNaCl、MgClMgCl22、MgSOMgSO44、KK22SOSO44等成分，尤其等成分，尤其是是Cl-Cl-和硫酸镁对混凝土有较强的腐蚀作用。

在海岸飞溅区，受和硫酸镁对混凝土有较强的腐蚀作用。

在海岸飞溅区，受到干湿的物理作用，也有利于到干湿的物理作用，也有利于Cl-Cl-和和SOSO44的渗入，极易造成钢筋锈的渗入，极易造成钢筋锈蚀。

蚀。

（4）（4）盐类结晶腐蚀盐类结晶腐蚀:

与水泥石反应，失去凝胶性或体积膨胀造成与水泥石反应，失去凝胶性或体积膨胀造成混凝土破坏。

混凝土破坏。

l混凝土的碳化混凝土的碳化混凝土中碱性物质混凝土中碱性物质（Ca（OH）Ca（OH）22）使混凝土内的钢筋表明形成氧）使混凝土内的钢筋表明形成氧化膜，它能有效地保护钢筋，防止钢筋锈蚀。

化膜，它能有效地保护钢筋，防止钢筋锈蚀。

但由于大气中的二氧化碳（但由于大气中的二氧化碳（COCO22）与混凝土中的碱性物质发生）与混凝土中的碱性物质发生反应，使混凝土的反应，使混凝土的PhPh值降低。

其他物质，如值降低。

其他物质，如SOSO22、HH22SS，也能与，也能与混凝土中的碱性物质发生类似的反应，使混凝土的混凝土中的碱性物质发生类似的反应，使混凝土的PhPh值降低，值降低，这就是混凝土的碳化。

这就是混凝土的碳化。

当混凝土保护层被碳化到钢筋表面时，将破坏钢筋表面的氧化当混凝土保护层被碳化到钢筋表面时，将破坏钢筋表面的氧化膜，引起钢筋的锈蚀。

此外，碳化还会加剧混凝土的收缩，可膜，引起钢筋的锈蚀。

此外，碳化还会加剧混凝土的收缩，可导致混凝土的开裂。

导致混凝土的开裂。

因此，因此，混凝土的碳化是混凝土结构耐久性的重要问题混凝土的碳化是混凝土结构耐久性的重要问题。

混凝土的碳化从构件表面开始向内发展，到保护层完全碳化，混凝土的碳化从构件表面开始向内发展，到保护层完全碳化，所需要的时间与碳化速度、所需要的时间与碳化速度、混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度、混凝土密实性、混凝土密实性以及以及覆盖层情况覆盖层情况等因素有关。

等因素有关。

环境因素环境因素碳化速度主要取决于空气中的碳化速度主要取决于空气中的COCO22浓度浓度和向混凝土中的和向混凝土中的扩散速扩散速度。

度。

空气中的空气中的COCO22浓度大，混凝土内外浓度大，混凝土内外COCO22浓度梯度也愈大，因浓度梯度也愈大，因而而COCO22向混凝土内的渗透速度快，碳化反应也快。

向混凝土内的渗透速度快，碳化反应也快。

空气湿度空气湿度和和温度温度对碳化反应速度有较大影响。

因为碳化反应要对碳化反应速度有较大影响。

因为碳化反应要产生水份向外扩散，湿度越大，水份扩散越慢。

当空气相对湿产生水份向外扩散，湿度越大，水份扩散越慢。

当空气相对湿度大于度大于80%80%，碳化反应的附加水份几乎无法向外扩散，使碳化，碳化反应的附加水份几乎无法向外扩散，使碳化反应大大降低。

反应大大降低。

而在极干燥环境下，空气中的而在极干燥环境下，空气中的COCO22无法溶于混凝土中的孔隙水无法溶于混凝土中的孔隙水中，碳化反应也无法进行。

中，碳化反应也无法进行。

试验表面，当混凝土周围介质的试验表面，当混凝土周围介质的相对湿度为相对湿度为50%50%75%75%时，混凝时，混凝土碳化速度最快。

土碳化速度最快。

环境温度越高，碳化的化学反应速度越快，环境温度越高，碳化的化学反应速度越快，且且COCO22向混凝土内的扩散速度也越快。

向混凝土内的扩散速度也越快。

材料因素材料因素水水泥泥是是混混凝凝土土中中最最活活跃跃的的成成分分，其其品品种种和和用用量量决决定定了了单单位位体体积积中可碳化物质的含量，因而对混凝土碳化有重要影响中可碳化物质的含量，因而对混凝土碳化有重要影响。

单单位位体体积积中中水水泥泥的的用用量量越越多多，会会提提高高混混凝凝土土的的强强度度，这这又又会会提提高混凝土的抗碳化性能。

高混凝土的抗碳化性能。

水水灰灰比比也也是是影影响响碳碳化化的的主主要要因因素素。

在在水水泥泥用用量量不不变变的的条条件件下下，水水灰灰比比越越大大，混混凝凝土土内内部部的的孔孔隙隙率率也也越越大大，密密实实性性就就越越差差，CO2CO2的的渗渗入入速速度度越越快快，因因而而碳碳化化的的速速度度也也越越快快。

此此外外，水水灰灰比比大会使混凝土孔隙中的游离水增多，有利于碳化反应。

大会使混凝土孔隙中的游离水增多，有利于碳化反应。

混凝土中混凝土中外加掺合料和骨料品种外加掺合料和骨料品种对碳化也有一定的影响。

对碳化也有一定的影响。

施工养护条件施工养护条件混凝土搅拌、振捣和养护条件影响混凝土的混凝土搅拌、振捣和养护条件影响混凝土的密实性密实性，因而对碳，因而对碳化有较大影响。

此外，养护方法与龄期对化有较大影响。

此外，养护方法与龄期对水泥的水化程度水泥的水化程度有影有影响，进而影响混凝土的碳化。

所以保证混凝土施工质量对提高响，进而影响混凝土的碳化。

所以保证混凝土施工质量对提高混凝土的抗碳化性能十分重要。

混凝土的抗碳化性能十分重要。

覆盖层覆盖层不同饰面材料的碳化深度比l钢筋锈蚀钢筋锈蚀钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最关键问题。

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最关键问题。

当混凝土未碳化时，由于水泥的高碱性，钢筋表面形成一层致当混凝土未碳化时，由于水泥的高碱性，钢筋表面形成一层致密的氧化膜，阻止了钢筋锈蚀电化学过程。

密的氧化膜，阻止了钢筋锈蚀电化学过程。

当混凝土被碳化，钢筋表面的氧化膜被破坏，在有水份和氧气当混凝土被碳化，钢筋表面的氧化膜被破坏，在有水份和氧气的条件下，就会发生锈蚀的电化学反应。

钢筋锈蚀产生的铁锈的条件下，就会发生锈蚀的电化学反应。

钢筋锈蚀产生的铁锈（氢氧化亚铁（氢氧化亚铁Fe（OH）Fe（OH）33），体积比铁增加），体积比铁增加2266倍，保护层被挤裂，倍，保护层被挤裂，使空气中的水份更易进入，促使锈蚀加快发展。

使空气中的水份更易进入，促使锈蚀加快发展。

氧气和水份是钢筋锈蚀必要条件，混凝土的碳