1、同濟大學土木工程學院同濟大學土木工程學院 顧祥林顧祥林高等混凝土結(jié)構(gòu)原理高等混凝土結(jié)構(gòu)原理2一、概述一、概述結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi)使用年限內(nèi)，在各種環(huán)境作用環(huán)境作用下，不需要額外的費用進行加固處理而保持其安全性安全性、正正常使用性常使用性和可接受的外觀可接受的外觀的能力1. 1. 定義定義3一、概述一、概述結(jié)構(gòu)性能退化結(jié)構(gòu)性能退化損傷累積損傷累積平均風險率時間施工階段使用階段性能退化階段結(jié)構(gòu)不完整結(jié)構(gòu)不完整材料性能不成熟材料性能不成熟荷載復雜荷載復雜偶偶然然作作用用？改改變變用用途途？2. 2. 研究意義研究意義4二、影響結(jié)構(gòu)耐久性的因素二、影響結(jié)構(gòu)耐久性的因素結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計材料性質(zhì)材料性質(zhì)

2、施工質(zhì)量施工質(zhì)量外部環(huán)境條件外部環(huán)境條件混凝土孔結(jié)構(gòu)（孔徑及孔的分布）混凝土孔結(jié)構(gòu)（孔徑及孔的分布）水、氣、溶解物在混凝土空隙和裂縫中的遷移水、氣、溶解物在混凝土空隙和裂縫中的遷移混凝土的劣化混凝土的劣化鋼筋的劣化鋼筋的劣化物理、化學物理、化學銹蝕銹蝕承載力下降承載力下降剛度降剛度降低裂縫低裂縫增大增大表面損表面損傷傷影響因素影響因素內(nèi)在條件內(nèi)在條件影響范圍影響范圍耐久性性能耐久性性能5三、混凝土材料的劣化三、混凝土材料的劣化OHCaCOCOOHCa2322)(OHSiOCaCOCOOHSiOCaO223222323333OHSiOCaCOCOOHSiOCaO2232222333OHSiOCa

3、COCOOHSiOCaO2232222223結(jié)合水數(shù)1. 1. 混凝土的碳化混凝土的碳化機理機理6三、混凝土材料的劣化三、混凝土材料的劣化1. 1. 混凝土的碳化混凝土的碳化機理機理7三、混凝土材料的劣化三、混凝土材料的劣化水灰比水灰比水泥品種與用量水泥品種與用量骨料品種與粒徑骨料品種與粒徑外加劑外加劑養(yǎng)護方法與齡期養(yǎng)護方法與齡期1. 1. 混凝土的碳化混凝土的碳化影響因素（材料）影響因素（材料）8混凝土強度混凝土強度相對濕度相對濕度CO2濃度濃度溫度溫度覆蓋層覆蓋層施工質(zhì)量施工質(zhì)量三、混凝土材料的劣化三、混凝土材料的劣化1. 1. 混凝土的碳化混凝土的碳化影響因素（材料）影響因素（材料）9三

4、、混凝土材料的劣化三、混凝土材料的劣化應力狀態(tài)應力狀態(tài)1. 1. 混凝土的碳化混凝土的碳化影響因素（環(huán)境）影響因素（環(huán)境）10三、混凝土材料的劣化三、混凝土材料的劣化1. 1. 混凝土的碳化混凝土的碳化碳化混凝土的力學性能碳化混凝土的力學性能11三、混凝土材料的劣化三、混凝土材料的劣化混凝土的堿與堿活性混凝土的堿與堿活性的骨料間發(fā)生的膨脹的骨料間發(fā)生的膨脹反應反應引起混凝土的體積膨引起混凝土的體積膨脹和開裂，改變混凝脹和開裂，改變混凝土的微結(jié)構(gòu)，使混凝土的微結(jié)構(gòu)，使混凝土的抗壓強度、抗折土的抗壓強度、抗折強度、彈性模量等力強度、彈性模量等力學性能明顯下降學性能明顯下降2. 2. 混凝土的堿骨料

5、反應混凝土的堿骨料反應12三、混凝土材料的劣化三、混凝土材料的劣化混凝土在飽水狀態(tài)下混凝土在飽水狀態(tài)下因凍融循環(huán)產(chǎn)生的破因凍融循環(huán)產(chǎn)生的破壞壞水在混凝土毛細孔中水在混凝土毛細孔中結(jié)冰造成的凍脹開裂結(jié)冰造成的凍脹開裂使混凝土的抗壓強度、使混凝土的抗壓強度、抗折強度、彈性模量抗折強度、彈性模量等力學性能明顯下降等力學性能明顯下降物理作用過程物理作用過程3. 3. 混凝土的凍融破壞混凝土的凍融破壞13三、混凝土材料的劣化三、混凝土材料的劣化混凝土在侵蝕性介質(zhì)混凝土在侵蝕性介質(zhì)中遭受化學侵蝕的破中遭受化學侵蝕的破壞壞水化產(chǎn)物被水溶解、流水化產(chǎn)物被水溶解、流失失流動水流動水水化產(chǎn)物與介質(zhì)起化學作水化產(chǎn)物

6、與介質(zhì)起化學作用生成沒有膠凝性的產(chǎn)用生成沒有膠凝性的產(chǎn)物物堿、酸堿、酸水化產(chǎn)物與介質(zhì)起化學作水化產(chǎn)物與介質(zhì)起化學作用生成膨脹性的產(chǎn)物用生成膨脹性的產(chǎn)物硫硫酸鹽酸鹽4. 4. 混凝土的化學侵蝕混凝土的化學侵蝕14三、混凝土材料的劣化三、混凝土材料的劣化三種情況會引起混凝三種情況會引起混凝土表面磨損土表面磨損機械磨損機械磨損路面、機場跑路面、機場跑道、廠房地坪道、廠房地坪沖磨沖磨橋墩、水工泄水結(jié)橋墩、水工泄水結(jié)構(gòu)受高速水流中夾帶的砂構(gòu)受高速水流中夾帶的砂石沖刷石沖刷空蝕空蝕水工泄水結(jié)構(gòu)受水水工泄水結(jié)構(gòu)受水流速度和方向改變形成的流速度和方向改變形成的空穴沖擊空穴沖擊5. 5. 混凝土的表面磨損混凝土

7、的表面磨損15四、混凝土中的氯離子四、混凝土中的氯離子產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因摻入帶摻入帶NaCl的早強劑的早強劑采用海水、海砂拌制混凝采用海水、海砂拌制混凝土土1. 1. 摻入型的氯離子摻入型的氯離子16四、混凝土中的氯離子四、混凝土中的氯離子產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因海水浸泡海水浸泡鹽霧侵蝕鹽霧侵蝕2. 2. 外滲型的氯離子外滲型的氯離子17五、鋼筋的銹蝕五、鋼筋的銹蝕混凝土的碳化混凝土的碳化使使Ca（OH）2含量減少含量減少“鈍化膜鈍化膜”破破壞壞混凝土孔隙中是堿度很高的混凝土孔隙中是堿度很高的Ca（OH）2飽和溶液，飽和溶液，pH值在值在12.5左右，在鋼筋表面形成一層保護膜左右，在鋼筋表面形成

8、一層保護膜“鈍化膜鈍化膜”使鋼筋免于銹蝕。使鋼筋免于銹蝕。Cl-的作用的作用使使 “鈍化膜鈍化膜”破壞破壞1. 1. 鋼筋銹蝕的原因鋼筋銹蝕的原因18五、鋼筋的銹蝕五、鋼筋的銹蝕陽極：陰極：2Fe2eFe4OH4eO2HO22氧氣充分：32224Fe(OH)O2HO4Fe(OH)O3HOFe2Fe(OH)2323O6HO2FeO6Fe(OH)24322氧氣不充分：陽極陰極大氣環(huán)境 混凝土 混凝土鋼筋OHOH2e2O2. 2. 鋼筋銹蝕的機理鋼筋銹蝕的機理19九、提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施九、提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施改進結(jié)構(gòu)設(shè)計改進結(jié)構(gòu)設(shè)計保證有足夠的混凝土保護層保證有足夠的混凝土保護層正確選擇混凝土材料和配合比正確選擇混凝土材料和配合比使用性能良好的外加劑使用性能良好的外加劑限制氯鹽含量限制氯鹽含量合理設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)造合理設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)造20九、提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施九、提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施加強施工管理加強施工管理嚴格控制用水量嚴格控制用水量充分振搗和充分養(yǎng)護充分振搗和充分養(yǎng)護防止過早拆模防止過