涂遠(yuǎn)鑫酸雨環(huán)境下混凝土的耐久性涂遠(yuǎn)鑫酸雨環(huán)境下混凝土的耐久性1主要內(nèi)容簡介混凝土耐久性。酸雨對混凝土耐久性的影響機(jī)理。如何預(yù)防酸雨對混凝土耐久性帶來的影響。主要內(nèi)容簡介混凝土耐久性。酸雨對混凝土耐久性的影響機(jī)理。如何2混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力稱為耐久性?；炷聊途眯缘亩x混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良混凝土耐久31）國內(nèi)一般認(rèn)為——目標(biāo)使用期內(nèi)，不需大量資金加固，保持其安全、使用和外觀的能力。（耐久性+經(jīng)濟(jì)性）2）國外的一個定義——構(gòu)件和材料抵抗衰退和腐蝕的能力。3）《混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性及耐久性設(shè)計指南》定義——在規(guī)定期限內(nèi)，在各種作用下維持其應(yīng)用功能的能力。4）歐洲D(zhuǎn)uracrete——在一定時間段內(nèi)，在不超出預(yù)期的維護(hù)和維修費(fèi)用的情況下，保持其安全、適用及可接受外觀。關(guān)于耐久性定義的討論1）國內(nèi)一般認(rèn)為——目標(biāo)使用期內(nèi)，不需大量資金加固，保持其安41.1關(guān)于耐久性定義的討論表1.1幾種耐久性定義的比較1.1關(guān)于耐久性定義的討論表1.1幾種耐久性定義的比較5堿骨料反應(yīng)碳化抗侵蝕性抗凍性抗?jié)B性混凝土耐久性的主要表征堿骨料反應(yīng)碳化抗侵蝕性抗凍性抗?jié)B性混凝土耐久性的6混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究內(nèi)容混凝土結(jié)構(gòu)耐久性:環(huán)境作用:(大氣環(huán)境(CO2、大溫差、酸雨)海洋、土壤水（凍溶、化學(xué)）、工業(yè)環(huán)境、)材料耐久性:(抗凍、中性化、堿骨料、鹽侵蝕)構(gòu)件耐久性:(局部與整體退化模型、銹脹模型、構(gòu)件承載力退化模型)結(jié)構(gòu)耐久性:(耐久性設(shè)計、耐久性評估)耐久性評估方法:極限狀態(tài)可靠度分析方法評估性能指標(biāo):混凝土及鋼筋功能失效(強(qiáng)度、鋼筋握裹力(含銹蝕)、開裂)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究內(nèi)容混凝土結(jié)構(gòu)耐久性:7混凝土耐久性的重要性<1>許多國家的規(guī)范中都明確規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)必須具備安全性、適用性與耐久性，但這一宗旨并沒有充分體現(xiàn)在具體的設(shè)計條文中，使得以往及現(xiàn)在的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中普遍存在著重強(qiáng)度而輕耐久性。<2>不合格的施工以及沒有合理的維護(hù)都會影響結(jié)構(gòu)耐久性的降低。如對結(jié)構(gòu)的碰撞、磨損以及使用環(huán)境的劣化，都會使混凝土結(jié)構(gòu)無法達(dá)到預(yù)定的使用年限。極大地增加了環(huán)境負(fù)荷，導(dǎo)致了環(huán)境的惡化和生態(tài)的失衡?；炷聊途眯缘闹匾?lt;1>許多國家的規(guī)范中都明確規(guī)定鋼筋混8耐久性失敗的工程事例保護(hù)層過薄,鋼筋銹蝕耐久性失敗的工程事例保護(hù)層過薄,鋼筋銹蝕9鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件10鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件11鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件12鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件13鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件14

酸雨是人類活動引起的嚴(yán)重環(huán)境污染。對生態(tài)環(huán)境和建筑帶來極大危害，也加速混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕，已列為世界嚴(yán)重公害前三位。我國酸雨地區(qū)達(dá)30%，酸雨P(guān)H值在5.6以下。但是,伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,環(huán)境污染問題也日益突出,其中,尤其以燃用高硫份原煤為主的能源結(jié)構(gòu)和特定的自然環(huán)境條件導(dǎo)致的空氣污染十分嚴(yán)重,從而導(dǎo)致國內(nèi)某些地區(qū)降水酸度大,酸雨頻率高,降水質(zhì)量差。酸雨使混凝土、砂漿、灰砂磚等材料的表面被腐蝕，出現(xiàn)空洞和裂縫，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，這已經(jīng)成為影響建筑物耐久性不可忽視的因素之一。背景酸雨是人類活動引起的15酸雨形成的過程以及種類

酸雨的種類：硫酸雨硝酸雨。酸雨中的陰離子主要是硝酸根和硫酸根離子，根據(jù)兩者在酸雨樣品中的濃度可以判定降水的主要影響因素是二氧化硫還是氮氧化物。二氧化硫主要是來自于礦物燃料（如煤）的燃燒，氮氧化物主要是來自于汽車尾氣等污染源。酸雨形成的過程以及種類

酸雨的種類：硫酸雨硝酸雨。16鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件17請看酸雨對建筑物的影響請看酸雨對建筑物的影響18

酸雨對混凝土影響的機(jī)理酸雨對混凝土影響的機(jī)理19

混凝土是堿性材料,其堿性源于水泥水化反應(yīng)而產(chǎn)生Ca(OH)2。由于內(nèi)部水分很少,所以濃度很高,pH值約為13左右,它使鋼筋表面形成一層致密的鈍化膜,防止銹蝕。當(dāng)大氣中的SO2、CO2、HNO3和HCl等酸性氣體直接沉降或以酸雨形式沉降到混凝土表面時產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng),使得混凝土受到侵蝕從而影響混凝土力學(xué)性能。通過對混凝土侵蝕的化學(xué)機(jī)理的分析,可以更好地采取保護(hù)混凝土耐久性的措施。

混凝土是堿性材料,其堿性源于水泥水化反應(yīng)而產(chǎn)生Ca(OH)20

碳化作用

CO2也屬于酸性氣體的組成部分,空氣中的CO2首先滲透到混凝土內(nèi)部充滿空氣的孔隙和毛細(xì)管中,然后溶解于毛細(xì)管中的液相,與水泥水化過程中所產(chǎn)生的Ca(OH)2和水化硅酸三鈣、水化硅酸二鈣等水化產(chǎn)物相互作用,形成碳酸鈣?；炷恋奶蓟捎孟铝谢瘜W(xué)反應(yīng)式表示:

CO2+H2O→H2CO3

Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3+2H2O

3CaO·2SiO2·3H2O+3H2CO3→3CaCO3+2SiO2+6H2O

2CaO·SiO2·4H2O+2H2CO3→2CaCO3+SiO2+6H2O機(jī)理1

碳化作用

CO2也屬于酸性氣體的組成部分,空氣中的CO21

酸的腐蝕由于水泥的水化產(chǎn)物主要為堿性的硅酸鹽、鋁酸鹽及相當(dāng)數(shù)量的Ca(OH)2，所以，當(dāng)酸雨落下后，酸性介質(zhì)首先與Ca(OH)2發(fā)生中和反應(yīng)，急劇降低了混凝土介質(zhì)的堿度，隨著混凝土堿度的降低，水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣失去穩(wěn)定性而水解、溶出，導(dǎo)致了混凝土質(zhì)量不斷下降。其反應(yīng)式如下:從以上反應(yīng)方程式可以看出，酸雨降落到建筑物上后會腐蝕混凝土中的固體成分使其變成易溶于水的鹽類，促使其化學(xué)成分變?yōu)殡x子形式流失掉。機(jī)理2酸的腐蝕從以上反應(yīng)方程式可以看出，22硫酸鹽的腐蝕：酸雨中的SO42-離子還可以和混凝上發(fā)生反應(yīng)，生成鈣礬石，還有可能生成石膏，反應(yīng)式如下:鈣礬石生成后，比反應(yīng)物的體積要大1.5倍。如有石膏生成，則其體積會增大1.24倍，它們都可引起很大的內(nèi)應(yīng)力。機(jī)理3硫酸鹽的腐蝕：鈣礬石生成后，比反應(yīng)物的體積要大1.5倍。如有23如果石膏的溶解度較高，還可能發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):混凝土中Ca(OH)2反應(yīng)生成的石膏，可使體積膨脹約1.24倍。石膏進(jìn)一步與混凝土中鋁酸三鈣反應(yīng)，生成硫鋁酸鈣，其體積又可膨脹2倍。由此產(chǎn)生的巨大應(yīng)力，足以引起混凝土微觀結(jié)構(gòu)破壞甚至宏觀破壞。此類化學(xué)侵蝕有時非常嚴(yán)重，可使建筑物嚴(yán)重?fù)p壞。機(jī)理4如果石膏的溶解度較高，還可能發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):混凝土中Ca(24鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件25按酸雨作用到混凝土的方式，可劃分為雨滴直接作用區(qū)、雨水匯流區(qū)和積水區(qū)，不同區(qū)域的示意圖見圖，每個區(qū)域所表現(xiàn)出的酸雨侵蝕形態(tài)具有各自的特點(diǎn).按酸雨作用到混凝土的方式，可劃分為雨滴直接作用26雨滴直接作用區(qū)由于雨水沖刷作用較為顯著，酸雨與混凝土作用生成物可直接被沖走，形成典型的水刷石結(jié)構(gòu)，骨料突出，混凝土表面出現(xiàn)孔洞。雨滴直接作用區(qū)由于雨水沖刷作用較為顯著，酸雨與混凝27雨水匯流區(qū)雨滴一般不會直接作用在這個區(qū)域，這個區(qū)域的雨水主要是直接作用區(qū)的雨水流經(jīng)的區(qū)域，多出現(xiàn)在雨滴不能直接作用的構(gòu)建側(cè)表面、斜表面。在這個區(qū)域內(nèi)的混凝土侵蝕特點(diǎn)表現(xiàn)出明顯的結(jié)晶形態(tài)。雨水匯流區(qū)雨滴一般不會直接作用在這個區(qū)域，這28雨水積水區(qū)這個區(qū)域腐蝕是匯流區(qū)的雨水沿著構(gòu)件表面流動，并在構(gòu)件底面長期滯留下來。雨水積水區(qū)這個區(qū)域腐蝕是匯流區(qū)的雨水沿著構(gòu)件表面流動，并在構(gòu)29鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件30鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件31鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件32鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件33我國的西南地區(qū)由于地理環(huán)境條件、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源消耗結(jié)構(gòu)的制約,已經(jīng)成為酸雨最為嚴(yán)重的地區(qū)。其中又以西南四川盆地的重慶和黔中地區(qū)的貴陽為典型。研究現(xiàn)狀我國的西南地區(qū)由于地理環(huán)境條件、產(chǎn)業(yè)結(jié)研究現(xiàn)34

重慶的空氣污染特點(diǎn)主要表現(xiàn)為空氣中高濃度的二氧化硫污染。重慶市環(huán)境保護(hù)局的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,從1981年至1994年,城區(qū)空氣中二氧化硫年平均值范圍在(0·26~0·49)mg/m3,超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)(0·06mg/m3)3~7倍。其中年平均值在0·30mg/m3,超標(biāo)4倍以上的有12年。重慶的空氣污染特點(diǎn)主要表現(xiàn)為空氣中高濃度的二氧化35表層混凝土由于長期受到?jīng)_刷和侵蝕已經(jīng)變的疏松,同時在荷載的作用下表層混凝土已經(jīng)剝落,使得鋼筋露出表面。在酸雨的侵蝕下加速了鋼筋的銹蝕。表層混凝土由于長期受到?jīng)_刷和侵蝕已經(jīng)變的疏松,同36隨著H+和混凝土中膠凝材料的不斷反應(yīng)以及雨水的沖刷,混凝土表面部分的膠凝材料已經(jīng)被沖走,粗集料完全曝露于混凝土表面,類似于水刷石結(jié)構(gòu)。隨著H+和混凝土中膠凝材料的不斷反應(yīng)以及雨水的沖37在過去的50年間酸雨對已建混凝土結(jié)構(gòu)帶來了嚴(yán)重的損傷，高水灰比的普通混凝土表面粗集料裸露、混凝土中性化嚴(yán)重。中性化深度最大達(dá)55mm、鋼筋順筋開裂。酸雨侵蝕建筑過程：表面發(fā)黃粗糙脫砂粗集料顯露保護(hù)層中性化鋼筋生銹順筋開裂保護(hù)層剝離在過去的50年間酸雨對已建混酸雨侵蝕建筑過程：38酸雨環(huán)境下透水混凝土的耐久性粉煤灰混凝土的耐久性酸雨環(huán)境下透水混凝土的耐久性粉煤灰混凝土的耐久性39透水性混凝土的定義透水性混凝土是由特定級配的集料、水泥、增強(qiáng)材料、外加劑和水等按特定比例經(jīng)特殊成型工藝制成的，集料骨架間含有大量貫通性孔隙(通常在5%一30%之間并多為直徑超過Imm的大孔)的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的混凝土或制品。透水性混凝土的定義透水性混凝土是由特定級配的集40透水性混凝土的透水性能，酸雨可以直接通過連通孔隙進(jìn)入混凝土內(nèi)部，溶蝕位于骨料接觸點(diǎn)上呈堿性的硅酸鹽水泥石，破壞骨料間的粘結(jié)作用，使構(gòu)成水泥石的水化物變質(zhì)或分解，使透水性混凝土失去膠結(jié)性能而產(chǎn)生剝落、潰散等現(xiàn)象。危害透水性混凝土的透水性能，酸雨可以直接通過連通孔41透水性混凝土的酸雨腐蝕溶出性侵蝕溶解性侵蝕膨脹性侵蝕透水性混凝土溶出性侵蝕溶解性侵蝕膨脹性侵蝕42溶出性侵蝕透水性混凝土，在一定壓力的水中，水化產(chǎn)物Ca(OH)2會不斷溶出并流失，隨著Ca(OH)2的溶出，混凝土內(nèi)部的PH值降低，水化硅酸鹽和水化鋁酸鹽開始水解，由于透水性混凝土的孔隙率較大，進(jìn)一步加大了水的滲透，使Ca(OH)2更加易于溶出，導(dǎo)致了混凝土強(qiáng)度不斷下降。資料表明當(dāng)混凝土中鈣溶出量達(dá)到自身25%，其抗壓強(qiáng)度下36%;當(dāng)溶出量達(dá)到33%，混凝土變得酥松而失去強(qiáng)度。溶出性侵蝕透水性混凝土，在一定壓力的43溶解性侵蝕鹽酸、硫酸等無機(jī)酸會對混凝土產(chǎn)生強(qiáng)酸侵蝕。強(qiáng)酸先與Ca(OH)2反應(yīng)，然后與水化硅酸鈣反應(yīng)，混凝土的破壞速度在很大程度上取決于反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)及其可溶性。反應(yīng)產(chǎn)物的可溶性越高，被侵蝕溶液帶走的數(shù)量越多，水泥石的破壞速度就越快。鈣鹽的生成并溶出可使反應(yīng)不斷進(jìn)行，使混凝土的堿度和強(qiáng)度不斷降低。溶解性侵蝕鹽酸、硫酸等無機(jī)酸會對混凝土44膨脹性侵蝕

硫酸鹽與混凝土水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對混凝土產(chǎn)生膨脹破壞作用，是典型的膨脹性侵蝕。從SO42-的來源來看，混凝土的硫酸鹽侵蝕可分為內(nèi)部和外部侵蝕。內(nèi)部侵蝕是由于混凝土組分本身帶有的硫酸鹽引起的，而外部侵蝕是環(huán)境中的硫酸鹽對混凝土的侵蝕。膨脹性侵蝕硫酸鹽與混凝土水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反45外部侵蝕可分為兩個過程:1.SO42-由環(huán)境溶液進(jìn)入混凝土空隙中，這是一個擴(kuò)散過程，其速率決定于混凝土的抗?jié)B性。2.硫酸鹽侵蝕的結(jié)果是水泥熟料C3A的水化產(chǎn)物水化鋁酸鈣及水化單硫鋁酸鈣都能與石膏反應(yīng)，生成體積膨脹的鈣礬石(3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O)引起混凝土內(nèi)部內(nèi)應(yīng)力增加從而破壞混凝土。外部侵蝕可分為兩個過程:46粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，本身并無膠凝性能，在常溫下有水存在時，粉煤灰可以與混凝土中的進(jìn)行二次反應(yīng)，生成難溶于水的水化硅酸鈣凝膠，這樣不僅降低了溶出的可能，也填充了混凝土內(nèi)部的孔隙，對混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性都有提高作用。粉煤灰混凝土的定義粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，本身并無膠凝粉煤灰47酸雨環(huán)境下粉煤灰混凝土外觀腐蝕分析粉煤灰混凝土外觀受酸雨腐蝕的影響比較明顯，一般是隨酸雨侵蝕時間的增長，其外觀逐漸由灰色變?yōu)榛液谏儆苫液谏兂傻S色。酸雨環(huán)境下粉煤灰混凝土外觀腐蝕分析粉煤灰混凝土外觀受酸雨腐蝕48由于混凝土中的堿性物質(zhì)與酸雨發(fā)生中和反應(yīng)，混凝土表面泛出大量的白色物質(zhì)(用手摸起來細(xì)細(xì)滑滑的)，但此時混凝土的顏色并沒有發(fā)生太大變化。（第一階段）（第二階段）白色物質(zhì)漸漸消失，混凝土表面呈現(xiàn)灰黑色，并逐漸變深。

粉煤灰混凝土試件在第20天、第40天、第60天、第80天和第100天時混凝土表面的腐蝕情況。從以下五個階段來分析酸雨環(huán)境下粉煤灰混凝土外觀腐蝕情況。由于混凝土中的堿性物質(zhì)與酸雨發(fā)生中和反應(yīng)，混凝土表面49由于混凝土表面膠凝材料的流失，坑蝕孔洞逐漸變大，表面的細(xì)骨料外露，用手觸摸混凝土，細(xì)骨料即可脫落。（第四階段）（第五階段）隨著混凝上表層細(xì)骨料的分層脫落，最終導(dǎo)致混凝土的粗骨料顆粒暴露，表面變的非常粗糙和疏松。（第三階段）混凝土表面又逐漸從灰黑色變成淡黃色，同時出現(xiàn)了許多小的坑蝕。由于混凝土表面膠凝材料的流失，坑蝕孔洞逐漸變大，表面50酸雨環(huán)境下混凝土耐久性研究目的如何延長混凝土結(jié)構(gòu)壽命混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評估同一耐久性混凝土在不同環(huán)境條件下性能可能的變化多因素交互作用單因素作用一般環(huán)境時間t性能(可靠性)性能臨界值酸雨環(huán)境下混凝土耐久性研究目的如何延長混凝土結(jié)構(gòu)壽命同一耐久51決定混凝土的耐久性——環(huán)境影響+結(jié)構(gòu)反應(yīng)1）環(huán)境條件2）建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計3）施工4）檢驗和維修決定混凝土的耐久性——環(huán)境影響+結(jié)構(gòu)反應(yīng)1）環(huán)境條件52時間性能最低限開始使用壽命維修時間性能最低限開始使用壽命維修53混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命

無損傷劣化開始，可修補(bǔ)毀壞,廢棄混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命

無損傷劣化開始，可修補(bǔ)毀壞,廢棄54.酸雨對混凝土影響的相關(guān)措施.酸雨對混凝土影響的相關(guān)措施55提高混凝土耐腐蝕性的措施1）在試驗室出具的配合比的基礎(chǔ)上，在專家和技術(shù)顧問的指導(dǎo)下對配合比進(jìn)行優(yōu)化，在保證混凝土滿足強(qiáng)度和泵送施工要求下減小水灰比，使拌合用水最少，并通過摻入膨脹劑、粉煤灰、高爐礦渣、微硅粉等多種摻料，來提高混凝土性能，如高密實(shí)度、低滲透性以及抵抗腐蝕的能力。2）在普通泵送劑的基礎(chǔ)上，摻加與之相容的引氣及阻銹成分，阻止或延緩鋼筋的銹蝕并提高混凝土的抗凍融能力。提高混凝土耐腐蝕性的措施1）在試驗室出具的配合比的基礎(chǔ)上，在563）混凝土生產(chǎn)前對鏟車上料司機(jī)進(jìn)行交底，鏟掉表層溫度較高的砂、石，全部使用下層沒有陽光照射的溫度較低的原材料。4）積極與施工單位進(jìn)行溝通，連續(xù)澆筑，保證混凝土一次澆筑成型，不留冷縫并盡量避免使用施工縫，振搗充分，不過振不漏振，使混凝土充分密實(shí)，增加混凝土的密實(shí)度。3）混凝土生產(chǎn)前對鏟車上料司機(jī)進(jìn)行交底，鏟掉表層溫度較高的砂57.

5）澆筑完畢的混凝土施工單位及時進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，并不少于14天，避免由于砼內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生溫度裂縫。6）在已施工好的混凝土表面及時涂上防腐蝕材料。.

5）澆筑完畢的混凝土施工單位及時進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，并不少于158酸雨的防護(hù)措施

1．訂定嚴(yán)格管制標(biāo)準(zhǔn)，以迫使污染源采取排煙脫硫及排煙脫硝之設(shè)備。2．引進(jìn)最佳可行控制技術(shù)，以減少硫氧化物及氮氧化物之排放。3．改善汽、機(jī)車引擎及防污設(shè)備，并加嚴(yán)排放標(biāo)準(zhǔn)，以減少氮氧化物之排放。4．優(yōu)先使用低硫燃料，如含硫較低的低硫煤和天然氣等。5．改進(jìn)燃煤技術(shù)，減少燃煤過程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液態(tài)化燃煤技術(shù)是受到各國歡迎的新技術(shù)之一。它主要是利用加進(jìn)石灰石和白云石，與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鈣隨灰渣排出。酸雨的防護(hù)措施

1．訂定嚴(yán)格管制標(biāo)準(zhǔn)，以迫使污染源采取排煙脫59.6．對煤燃燒后形成的煙氣在排放到大氣中之前進(jìn)行煙氣脫硫。

7．在火電、鋼鐵、電解鋁、水泥等大氣污染重點(diǎn)行業(yè)實(shí)施排污許可證制度

，明確重點(diǎn)企業(yè)主要污染物允許排污問題和消減量，強(qiáng)制安裝在線監(jiān)測裝置嚴(yán)格監(jiān)督管理。8．開展以控制燃燒污染為主的大氣污染綜合防治，政府工程規(guī)劃是高污染燃燒禁區(qū)，禁止使用高污染設(shè)備，大力推廣清潔能源，利用燃煤；大幅度提高城市氣化率，減少城市燃燒量，限制高硫煤使用，加速城區(qū)空氣的改善。9．配合有關(guān)部門研究制定并盡早組織實(shí)施控制二氧化硫的經(jīng)濟(jì)政策；鼓勵多渠道加在脫硫資金投入落實(shí)國債資金和排污費(fèi)對重點(diǎn)脫硫工程項目的補(bǔ)助等政策。10．開發(fā)新能源如氫能、太陽能、水能、潮汐能、地?zé)崮艿?6．對煤燃燒后形成的煙氣在排放到大氣中之前進(jìn)行煙氣脫硫。60謝謝觀看！謝謝觀看！61涂遠(yuǎn)鑫酸雨環(huán)境下混凝土的耐久性涂遠(yuǎn)鑫酸雨環(huán)境下混凝土的耐久性62主要內(nèi)容簡介混凝土耐久性。酸雨對混凝土耐久性的影響機(jī)理。如何預(yù)防酸雨對混凝土耐久性帶來的影響。主要內(nèi)容簡介混凝土耐久性。酸雨對混凝土耐久性的影響機(jī)理。如何63混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力稱為耐久性。混凝土耐久性的定義混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良混凝土耐久641）國內(nèi)一般認(rèn)為——目標(biāo)使用期內(nèi)，不需大量資金加固，保持其安全、使用和外觀的能力。（耐久性+經(jīng)濟(jì)性）2）國外的一個定義——構(gòu)件和材料抵抗衰退和腐蝕的能力。3）《混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性及耐久性設(shè)計指南》定義——在規(guī)定期限內(nèi)，在各種作用下維持其應(yīng)用功能的能力。4）歐洲D(zhuǎn)uracrete——在一定時間段內(nèi)，在不超出預(yù)期的維護(hù)和維修費(fèi)用的情況下，保持其安全、適用及可接受外觀。關(guān)于耐久性定義的討論1）國內(nèi)一般認(rèn)為——目標(biāo)使用期內(nèi)，不需大量資金加固，保持其安651.1關(guān)于耐久性定義的討論表1.1幾種耐久性定義的比較1.1關(guān)于耐久性定義的討論表1.1幾種耐久性定義的比較66堿骨料反應(yīng)碳化抗侵蝕性抗凍性抗?jié)B性混凝土耐久性的主要表征堿骨料反應(yīng)碳化抗侵蝕性抗凍性抗?jié)B性混凝土耐久性的67混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究內(nèi)容混凝土結(jié)構(gòu)耐久性:環(huán)境作用:(大氣環(huán)境(CO2、大溫差、酸雨)海洋、土壤水（凍溶、化學(xué)）、工業(yè)環(huán)境、)材料耐久性:(抗凍、中性化、堿骨料、鹽侵蝕)構(gòu)件耐久性:(局部與整體退化模型、銹脹模型、構(gòu)件承載力退化模型)結(jié)構(gòu)耐久性:(耐久性設(shè)計、耐久性評估)耐久性評估方法:極限狀態(tài)可靠度分析方法評估性能指標(biāo):混凝土及鋼筋功能失效(強(qiáng)度、鋼筋握裹力(含銹蝕)、開裂)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究內(nèi)容混凝土結(jié)構(gòu)耐久性:68混凝土耐久性的重要性<1>許多國家的規(guī)范中都明確規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)必須具備安全性、適用性與耐久性，但這一宗旨并沒有充分體現(xiàn)在具體的設(shè)計條文中，使得以往及現(xiàn)在的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中普遍存在著重強(qiáng)度而輕耐久性。<2>不合格的施工以及沒有合理的維護(hù)都會影響結(jié)構(gòu)耐久性的降低。如對結(jié)構(gòu)的碰撞、磨損以及使用環(huán)境的劣化，都會使混凝土結(jié)構(gòu)無法達(dá)到預(yù)定的使用年限。極大地增加了環(huán)境負(fù)荷，導(dǎo)致了環(huán)境的惡化和生態(tài)的失衡。混凝土耐久性的重要性<1>許多國家的規(guī)范中都明確規(guī)定鋼筋混69耐久性失敗的工程事例保護(hù)層過薄,鋼筋銹蝕耐久性失敗的工程事例保護(hù)層過薄,鋼筋銹蝕70鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件71鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件72鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件73鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件74鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件75

酸雨是人類活動引起的嚴(yán)重環(huán)境污染。對生態(tài)環(huán)境和建筑帶來極大危害，也加速混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕，已列為世界嚴(yán)重公害前三位。我國酸雨地區(qū)達(dá)30%，酸雨P(guān)H值在5.6以下。但是,伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,環(huán)境污染問題也日益突出,其中,尤其以燃用高硫份原煤為主的能源結(jié)構(gòu)和特定的自然環(huán)境條件導(dǎo)致的空氣污染十分嚴(yán)重,從而導(dǎo)致國內(nèi)某些地區(qū)降水酸度大,酸雨頻率高,降水質(zhì)量差。酸雨使混凝土、砂漿、灰砂磚等材料的表面被腐蝕，出現(xiàn)空洞和裂縫，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，這已經(jīng)成為影響建筑物耐久性不可忽視的因素之一。背景酸雨是人類活動引起的76酸雨形成的過程以及種類

酸雨的種類：硫酸雨硝酸雨。酸雨中的陰離子主要是硝酸根和硫酸根離子，根據(jù)兩者在酸雨樣品中的濃度可以判定降水的主要影響因素是二氧化硫還是氮氧化物。二氧化硫主要是來自于礦物燃料（如煤）的燃燒，氮氧化物主要是來自于汽車尾氣等污染源。酸雨形成的過程以及種類

酸雨的種類：硫酸雨硝酸雨。77鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件78請看酸雨對建筑物的影響請看酸雨對建筑物的影響79

酸雨對混凝土影響的機(jī)理酸雨對混凝土影響的機(jī)理80

混凝土是堿性材料,其堿性源于水泥水化反應(yīng)而產(chǎn)生Ca(OH)2。由于內(nèi)部水分很少,所以濃度很高,pH值約為13左右,它使鋼筋表面形成一層致密的鈍化膜,防止銹蝕。當(dāng)大氣中的SO2、CO2、HNO3和HCl等酸性氣體直接沉降或以酸雨形式沉降到混凝土表面時產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng),使得混凝土受到侵蝕從而影響混凝土力學(xué)性能。通過對混凝土侵蝕的化學(xué)機(jī)理的分析,可以更好地采取保護(hù)混凝土耐久性的措施。

混凝土是堿性材料,其堿性源于水泥水化反應(yīng)而產(chǎn)生Ca(OH)81

碳化作用

CO2也屬于酸性氣體的組成部分,空氣中的CO2首先滲透到混凝土內(nèi)部充滿空氣的孔隙和毛細(xì)管中,然后溶解于毛細(xì)管中的液相,與水泥水化過程中所產(chǎn)生的Ca(OH)2和水化硅酸三鈣、水化硅酸二鈣等水化產(chǎn)物相互作用,形成碳酸鈣?；炷恋奶蓟捎孟铝谢瘜W(xué)反應(yīng)式表示:

CO2+H2O→H2CO3

Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3+2H2O

3CaO·2SiO2·3H2O+3H2CO3→3CaCO3+2SiO2+6H2O

2CaO·SiO2·4H2O+2H2CO3→2CaCO3+SiO2+6H2O機(jī)理1

碳化作用

CO2也屬于酸性氣體的組成部分,空氣中的CO82

酸的腐蝕由于水泥的水化產(chǎn)物主要為堿性的硅酸鹽、鋁酸鹽及相當(dāng)數(shù)量的Ca(OH)2，所以，當(dāng)酸雨落下后，酸性介質(zhì)首先與Ca(OH)2發(fā)生中和反應(yīng)，急劇降低了混凝土介質(zhì)的堿度，隨著混凝土堿度的降低，水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣失去穩(wěn)定性而水解、溶出，導(dǎo)致了混凝土質(zhì)量不斷下降。其反應(yīng)式如下:從以上反應(yīng)方程式可以看出，酸雨降落到建筑物上后會腐蝕混凝土中的固體成分使其變成易溶于水的鹽類，促使其化學(xué)成分變?yōu)殡x子形式流失掉。機(jī)理2酸的腐蝕從以上反應(yīng)方程式可以看出，83硫酸鹽的腐蝕：酸雨中的SO42-離子還可以和混凝上發(fā)生反應(yīng)，生成鈣礬石，還有可能生成石膏，反應(yīng)式如下:鈣礬石生成后，比反應(yīng)物的體積要大1.5倍。如有石膏生成，則其體積會增大1.24倍，它們都可引起很大的內(nèi)應(yīng)力。機(jī)理3硫酸鹽的腐蝕：鈣礬石生成后，比反應(yīng)物的體積要大1.5倍。如有84如果石膏的溶解度較高，還可能發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):混凝土中Ca(OH)2反應(yīng)生成的石膏，可使體積膨脹約1.24倍。石膏進(jìn)一步與混凝土中鋁酸三鈣反應(yīng)，生成硫鋁酸鈣，其體積又可膨脹2倍。由此產(chǎn)生的巨大應(yīng)力，足以引起混凝土微觀結(jié)構(gòu)破壞甚至宏觀破壞。此類化學(xué)侵蝕有時非常嚴(yán)重，可使建筑物嚴(yán)重?fù)p壞。機(jī)理4如果石膏的溶解度較高，還可能發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):混凝土中Ca(85鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件86按酸雨作用到混凝土的方式，可劃分為雨滴直接作用區(qū)、雨水匯流區(qū)和積水區(qū)，不同區(qū)域的示意圖見圖，每個區(qū)域所表現(xiàn)出的酸雨侵蝕形態(tài)具有各自的特點(diǎn).按酸雨作用到混凝土的方式，可劃分為雨滴直接作用87雨滴直接作用區(qū)由于雨水沖刷作用較為顯著，酸雨與混凝土作用生成物可直接被沖走，形成典型的水刷石結(jié)構(gòu)，骨料突出，混凝土表面出現(xiàn)孔洞。雨滴直接作用區(qū)由于雨水沖刷作用較為顯著，酸雨與混凝88雨水匯流區(qū)雨滴一般不會直接作用在這個區(qū)域，這個區(qū)域的雨水主要是直接作用區(qū)的雨水流經(jīng)的區(qū)域，多出現(xiàn)在雨滴不能直接作用的構(gòu)建側(cè)表面、斜表面。在這個區(qū)域內(nèi)的混凝土侵蝕特點(diǎn)表現(xiàn)出明顯的結(jié)晶形態(tài)。雨水匯流區(qū)雨滴一般不會直接作用在這個區(qū)域，這89雨水積水區(qū)這個區(qū)域腐蝕是匯流區(qū)的雨水沿著構(gòu)件表面流動，并在構(gòu)件底面長期滯留下來。雨水積水區(qū)這個區(qū)域腐蝕是匯流區(qū)的雨水沿著構(gòu)件表面流動，并在構(gòu)90鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件91鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件92鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件93鋼筋混凝土耐久性-定義及現(xiàn)狀課件94我國的西南地區(qū)由于地理環(huán)境條件、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源消耗結(jié)構(gòu)的制約,已經(jīng)成為酸雨最為嚴(yán)重的地區(qū)。其中又以西南四川盆地的重慶和黔中地區(qū)的貴陽為典型。研究現(xiàn)狀我國的西南地區(qū)由于地理環(huán)境條件、產(chǎn)業(yè)結(jié)研究現(xiàn)95

重慶的空氣污染特點(diǎn)主要表現(xiàn)為空氣中高濃度的二氧化硫污染。重慶市環(huán)境保護(hù)局的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,從1981年至1994年,城區(qū)空氣中二氧化硫年平均值范圍在(0·26~0·49)mg/m3,超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)(0·06mg/m3)3~7倍。其中年平均值在0·30mg/m3,超標(biāo)4倍以上的有12年。重慶的空氣污染特點(diǎn)主要表現(xiàn)為空氣中高濃度的二氧化96表層混凝土由于長期受到?jīng)_刷和侵蝕已經(jīng)變的疏松,同時在荷載的作用下表層混凝土已經(jīng)剝落,使得鋼筋露出表面。在酸雨的侵蝕下加速了鋼筋的銹蝕。表層混凝土由于長期受到?jīng)_刷和侵蝕已經(jīng)變的疏松,同97隨著H+和混凝土中膠凝材料的不斷反應(yīng)以及雨水的沖刷,混凝土表面部分的膠凝材料已經(jīng)被沖走,粗集料完全曝露于混凝土表面,類似于水刷石結(jié)構(gòu)。隨著H+和混凝土中膠凝材料的不斷反應(yīng)以及雨水的沖98在過去的50年間酸雨對已建混凝土結(jié)構(gòu)帶來了嚴(yán)重的損傷，高水灰比的普通混凝土表面粗集料裸露、混凝土中性化嚴(yán)重。中性化深度最大達(dá)55mm、鋼筋順筋開裂。酸雨侵蝕建筑過程：表面發(fā)黃粗糙脫砂粗集料顯露保護(hù)層中性化鋼筋生銹順筋開裂保護(hù)層剝離在過去的50年間酸雨對已建混酸雨侵蝕建筑過程：99酸雨環(huán)境下透水混凝土的耐久性粉煤灰混凝土的耐久性酸雨環(huán)境下透水混凝土的耐久性粉煤灰混凝土的耐久性100透水性混凝土的定義透水性混凝土是由特定級配的集料、水泥、增強(qiáng)材料、外加劑和水等按特定比例經(jīng)特殊成型工藝制成的，集料骨架間含有大量貫通性孔隙(通常在5%一30%之間并多為直徑超過Imm的大孔)的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的混凝土或制品。透水性混凝土的定義透水性混凝土是由特定級配的集101透水性混凝土的透水性能，酸雨可以直接通過連通孔隙進(jìn)入混凝土內(nèi)部，溶蝕位于骨料接觸點(diǎn)上呈堿性的硅酸鹽水泥石，破壞骨料間的粘結(jié)作用，使構(gòu)成水泥石的水化物變質(zhì)或分解，使透水性混凝土失去膠結(jié)性能而產(chǎn)生剝落、潰散等現(xiàn)象。危害透水性混凝土的透水性能，酸雨可以直接通過連通孔102透水性混凝土的酸雨腐蝕溶出性侵蝕溶解性侵蝕膨脹性侵蝕透水性混凝土溶出性侵蝕溶解性侵蝕膨脹性侵蝕103溶出性侵蝕透水性混凝土，在一定壓力的水中，水化產(chǎn)物Ca(OH)2會不斷溶出并流失，隨著Ca(OH)2的溶出，混凝土內(nèi)部的PH值降低，水化硅酸鹽和水化鋁酸鹽開始水解，由于透水性混凝土的孔隙率較大，進(jìn)一步加大了水的滲透，使Ca(OH)2更加易于溶出，導(dǎo)致了混凝土強(qiáng)度不斷下降。資料表明當(dāng)混凝土中鈣溶出量達(dá)到自身25%，其抗壓強(qiáng)度下36%;當(dāng)溶出量達(dá)到33%，混凝土變得酥松而失去強(qiáng)度。溶出性侵蝕透水性混凝土，在一定壓力的104溶解性侵蝕鹽酸、硫酸等無機(jī)酸會對混凝土產(chǎn)生強(qiáng)酸侵蝕。強(qiáng)酸先與Ca(OH)2反應(yīng)，然后與水化硅酸鈣反應(yīng)，混凝土的破壞速度在很大程度上取決于反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)及其可溶性。反應(yīng)產(chǎn)物的可溶性越高，被侵蝕溶液帶走的數(shù)量越多，水泥石的破壞速度就越快。鈣鹽的生成并溶出可使反應(yīng)不斷進(jìn)行，使混凝土的堿度和強(qiáng)度不斷降低。溶解性侵蝕鹽酸、硫酸等無機(jī)酸會對混凝土105膨脹性侵蝕

硫酸鹽與混凝土水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對混凝土產(chǎn)生膨脹破壞作用，是典型的膨脹性侵蝕。從SO42-的來源來看，混凝土的硫酸鹽侵蝕可分為內(nèi)部和外部侵蝕。內(nèi)部侵蝕是由于混凝土組分本身帶有的硫酸鹽引起的，而外部侵蝕是環(huán)境中的硫酸鹽對混凝土的侵蝕。膨脹性侵蝕硫酸鹽與混凝土水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反106外部侵蝕可分為兩個過程:1.SO42-由環(huán)境溶液進(jìn)入混凝土空隙中，這是一個擴(kuò)散過程，其速率決定于混凝土的抗?jié)B性。2.硫酸鹽侵蝕的結(jié)果是水泥熟料C3A的水化產(chǎn)物水化鋁酸鈣及水化單硫鋁酸鈣都能與石膏反應(yīng)，生成體積膨脹的鈣礬石(3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O)引起混凝土內(nèi)部內(nèi)應(yīng)力增加從而破壞混凝土。外部侵蝕可分為兩個過程:107粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，本身并無膠凝性能，在常溫下有水存在時，粉煤灰可以與混凝土中的進(jìn)行二次反應(yīng)，生成難溶于水的水化硅酸鈣凝膠，這樣不僅降低了溶出的可能，也填充了混凝土內(nèi)部的孔隙，對混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性都有提高作用。粉煤灰混凝土的定義粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，本身并無膠凝粉煤灰108酸雨環(huán)境下粉煤灰混凝土外觀腐蝕分析粉煤灰混凝土外觀受酸雨腐蝕的影響比較明顯，一般是隨酸雨侵蝕時間的增長，其外觀逐漸由灰色變?yōu)榛液谏?，再由灰黑色變成淡黃色。酸雨環(huán)境下粉煤灰混凝土外觀腐蝕分析粉煤灰混凝土外觀受酸雨腐蝕109由于混凝土中的堿性物質(zhì)與酸雨發(fā)生中和反應(yīng)，混凝土表面泛出大量的白色物質(zhì)(用手摸起來細(xì)細(xì)滑滑的)，但此時混凝土的顏色并沒有發(fā)生太大變化。（第一階段）（第二階段）白色物質(zhì)漸漸消失，混凝土表面呈現(xiàn)灰黑色，并逐漸變深。

粉煤灰混凝土試件在第20天、第40天、第60天、第80天和第100天時混凝土表面的腐蝕情況。從以下五個階段來分析酸雨環(huán)境下粉煤灰混凝土外觀腐蝕情況。由于混凝土中的堿性物質(zhì)與酸雨發(fā)生中和反應(yīng)，混凝土表面110由于混凝土表面膠凝材料的流失，坑蝕孔洞逐漸變大，表面的細(xì)骨料外露，用手觸摸混凝土，細(xì)骨料即可脫落。（第四階段）（第五階段）隨著混凝上表層細(xì)骨料的分層脫落，最終導(dǎo)致混凝土的粗骨料顆粒暴露，表面變的非常粗糙和疏松。（第三階段）混凝土表面又逐漸從灰黑色變成淡黃色，同時出現(xiàn)了許多小的坑蝕。由于混凝土表面膠凝材料的流失，坑蝕