【正文】 程，這一過程又稱混凝土的中性化?；钚該胶狭吓c混凝土 結(jié)構(gòu) 中的堿起反應(yīng)，反應(yīng) 產(chǎn)物均勻分散在混凝土中，而不是集中在骨料表面，不會發(fā)生有害的膨脹，從而降低了混凝土的含堿量，起到抑制堿骨料反應(yīng)的作用 ； （ 3） 水分 ： 堿骨料反應(yīng)要有水分，如果沒有水分，反應(yīng)就會大為減少乃至完全停止。 影響因素 從堿骨料反應(yīng)發(fā)生的條件出發(fā)，分析該種破壞的影響因素主要是： （ 1） 活性骨料 ：引起混凝土堿骨料反應(yīng)的主要因素是混凝土中含有堿活性的骨料。這一反應(yīng)不是發(fā)生在骨料顆粒與水泥砂漿的表面，而是發(fā)生在骨料顆粒的內(nèi)部，水鎂石 Mg（ OH） 2 晶體排列的壓力和粘土吸水膨脹，引起混凝土的內(nèi)部應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開裂。 （ 2）堿 碳酸鹽反應(yīng)：是指混凝土中的堿與碳酸鹽礦物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)引起混凝土的地圖狀開裂。 破壞原因 堿骨料反應(yīng)主要可分為堿與硅酸、堿與碳酸鹽及堿與硅酸鹽三種反應(yīng) 。水泥的細(xì)度越大，水泥硬化體孔隙率越小，強(qiáng)度就越高，則其抗?jié)B性越好； （ 5） 在混凝土中摻入某些外加劑，如減水劑等，可減小水灰比，改善混凝土的和易性 ，因而可改善混凝土的密實性，即提高了混凝土的抗?jié)B性能； 堿骨料反應(yīng) 混凝土中的堿與 混凝土中的活性骨料發(fā)生反應(yīng)，生成膨脹性物質(zhì)，導(dǎo)致混凝土發(fā)生膨脹破壞，稱為堿骨料反應(yīng)。而在潮濕環(huán)境中或水中硬化的混凝土，不但總孔隙率降低，而且孔徑也較小。 （ 2） 由于骨料和水泥漿的界面處易產(chǎn)生裂隙和較大骨料下方易 形成孔穴，因此在水灰比相同時，混凝土骨料的最大粒徑越大，其抗?jié)B性能越差； （ 3） 蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土，其抗?jié)B性較潮濕養(yǎng)護(hù)的混凝土要差。具體影響情況為： （ 1）混凝土的水灰比會影響混凝土孔隙的大小和數(shù)量，進(jìn)而直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的密實性。若壓力差大于孔壁摩擦阻力和毛細(xì)阻力 ， 則水將從混凝土相反的一側(cè)滴出 ； 若壓力差小于摩擦阻力和毛細(xì)孔阻力 ， 則水的遷移為毛細(xì)孔遷移 ， 此時的遷移速度取決于混凝土背水面水分的蒸發(fā)速度。隨著水分遷移的深入 ， 水與毛細(xì)孔壁摩擦阻力增大 ， 滲水速度隨滲透深度的增加成比例下降。 破壞原因 混凝土具有多種粒徑的孔隙， 連通的孔隙會成 為氣體、液體或有害介質(zhì)進(jìn)入混凝土的通道，導(dǎo)致混凝土破壞。 混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生滲透破壞后，有害介質(zhì)首先破壞結(jié)構(gòu)表層混凝土，導(dǎo)致混凝土中發(fā)生鋼筋銹蝕、堿骨料反應(yīng)等變化，而這些變化多數(shù)伴隨著體積的膨脹，膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力又使得混凝土進(jìn)一步開裂，從而進(jìn)一步加大混凝土的滲透性，使得有害介質(zhì)的入侵更加迅速，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)循環(huán)往復(fù)產(chǎn)生更大范圍的破壞。 影響因素 對于 影響混凝土 凍融破壞 的主要因素 總結(jié)起來大致 有 以下四個方面 ： （ 1） 水灰比 ： 水灰比 越 大， 使凝土 孔隙率 越 大，導(dǎo)致 混凝土的 吸水率增大，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu) 凍融 破壞嚴(yán)重 ； （ 2） 孔結(jié)構(gòu)和 孔隙特征 ： 連通毛細(xì)孔易吸水飽和， 使混凝土 凍害嚴(yán)重 ； 若為封閉孔，則不易吸水，凍害就小 ； （ 3） 飽水度 ： 若混凝土的孔隙非完全吸水飽和，冰凍過程產(chǎn)生的壓力促使水分向孔隙處遷移，從而降低冰凍膨脹應(yīng)力，對混凝土破壞 作用就小 ； （ 4） 混凝土自身強(qiáng)度 ： 在相同的冰凍破壞應(yīng)力作用下，混凝土強(qiáng)度越 低 ，凍害程度就越 高 。即使是濃度為 0 的孔溶液，由于冰的飽和蒸汽壓低于同溫下水的飽和蒸汽壓， 小孔中的溶液也要向已部分凍結(jié)的大孔溶液中遷移。 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談 5 (2) 滲透壓假說 ： 滲透壓假說認(rèn)為，由于混凝土孔溶液中含有鈉、鉀、鈣等鹽類，大孔中的部分溶液先結(jié)冰后，未凍溶液中鹽的濃度上升，與周圍較小孔隙中的溶液之間形成濃度差。在水泥漿冰凍時，水分的運(yùn)動大多不像通常設(shè)想那樣，遠(yuǎn)離冰凍地點而去，而恰恰是趨向冰凍地點；再次冰凍時的膨脹一般情形是隨冷卻速率增加而下降。但從水壓力本質(zhì)來理解它的作用應(yīng)是瞬時性的，隨著時間進(jìn)展危險理應(yīng)逐漸消失才 對?？兹芤涸诳蓾B透的水泥漿體結(jié)構(gòu)中移動，必須克服粘滯阻力，因而產(chǎn)生靜水壓，形成破壞應(yīng)力。各種孔隙之間的孔徑差異很大。直至現(xiàn)在，被廣大科研學(xué)者接受的最有價值的解釋是靜 水壓假說和滲透壓假說的結(jié)合，這種結(jié)合奠定了混凝土抗凍性研究的理論基礎(chǔ)。 破壞 機(jī)理 混凝土凍害機(jī)理的研究始于 20 世紀(jì) 30 年代，有靜水壓假說、滲透壓假說 等。 混凝土發(fā)生凍融破壞后，破壞作用不斷積累，裂縫不斷 擴(kuò)大和深入，由外向里，直至混凝土破壞，而其現(xiàn)象就是從表層開始向內(nèi)逐層剝落。 本章將從凍融破壞、滲透破壞、堿骨料反應(yīng)、 混凝土的 碳化、鋼筋銹蝕、 化學(xué)侵蝕 六個方面對混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生耐久性失效的原因及影響因素進(jìn)行論述。 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談 4 2 混凝土 結(jié)構(gòu) 耐久性問題的分析 如 上一章 所述，混凝土 耐久性是指混凝土在實際使用過程中抵抗各種破壞因素作用，長期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。四是堿集料反應(yīng)。混凝土暴露在有化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境和介質(zhì)中，有可能遭受化學(xué)侵蝕而破壞。在寒冷地區(qū)，尤混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談 3 其是在接觸水又受凍的環(huán)境下的混凝土，要求具有較高的抗凍性能。二是抗凍性。即指混凝土抵抗水、油等液體在壓力作用下滲透的性能。 混凝土耐久性的概念 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計確定的環(huán)境作用和維修、使用條件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定的期限內(nèi)保持其適用性和安全性的能力。我國在 50 年代興建的水電站大壩有很多已經(jīng)成為 “病壩 ”，我國的混凝土工程量在改革開放 30 多年來突飛猛進(jìn)，可以預(yù)見，耐久性不佳的混凝土工程 的劣化問題將會日趨嚴(yán)重。 過去，除了大型水利工程外，我國混凝土工程的耐久性問題長期不受重視，混凝土結(jié)構(gòu)沒有達(dá)到預(yù)期的使用壽命，受環(huán)境作用過早破壞的實例很多，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失也很大。 國際上混凝土的大量使用始于 20 世紀(jì) 30 年代，到五六十年代達(dá)到高峰。比較著名的百年工程有三峽大壩、東海大橋、南京地鐵 1 號線、崇明越江通道北港橋梁、重慶朝天門大橋空心橋墩、杭州灣大橋等。我國GB 50010——2021《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 規(guī)定，混凝土的耐久性設(shè)計應(yīng)按照環(huán)境類別和設(shè)計使用年限進(jìn)行，分為 50 年和 100 年 2 個耐久性預(yù)期目標(biāo)，對于重大、重要工程應(yīng)按照 100 年壽命來設(shè)計混凝土。 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談 2 1 緒論 混凝土耐久性問題的提出 一般混凝土建筑物的使用壽命要求在 50 年以上，很多國家對橋梁、水電站大壩、海底隧道、海上采油平臺、核反應(yīng)堆等重要結(jié)構(gòu)的混凝土耐久性要求在 100年以上。因而混凝土 結(jié)構(gòu)的耐久性問題已成為 各國結(jié)構(gòu)工程師們不容忽視的一個問題。結(jié)構(gòu)耐久性問題主要表現(xiàn)為：混凝土損傷；鋼筋的銹蝕、脆化、疲勞、應(yīng)力腐蝕；以及鋼筋與混凝土之間粘結(jié)錨固作用的消弱等三個方面。因而混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題已成為 各國 結(jié)構(gòu)工程師們不容忽視的一個問題。一些國家的混凝土橋使用了三四十年后，紛紛進(jìn)入老化期 ，出現(xiàn) 如結(jié)構(gòu)混凝土的碳化、保護(hù)層剝落、裂縫的 發(fā)展 、鋼筋銹蝕、滲透凍融破壞、混凝土集料的化學(xué)腐蝕等等。 關(guān)鍵詞 ： 耐久性 ； 混凝土 ； 影響因素