鋼筋混凝土耐久性實驗方法研究

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摘要：隨著鋼筋混凝土在各個領域的運用，其耐久性越來越受到人們的關注，鋼雖然筋混凝土耐久性受很多因素的影響，但可以對相關因素進行控制，達到增強鋼筋混凝土耐久性的作用。本文對鋼筋混凝土耐久性影響因素進行總結，并根據(jù)相關因素對鋼筋混凝土耐久性進行了相關討論。

  小清新：鋼筋混凝土     耐久性    試驗方法    研究   鋼筋混凝土構件的耐久性損傷與破壞，是鋼筋混凝面臨的一個重要問題。目前，越來越多的學者和工程技術人員投入到了鋼筋混凝土耐久性問題的研究中。在論述鋼筋混凝土耐久性實驗的重要意義的基礎上 ,分析了影響鋼筋混凝土耐久性問題的主要因素。鋼筋混凝耐久性主要因素的分析，對耐久性提高很重要。   一、鋼筋混凝土的定義   鋼筋混凝又土鋼筋砼,被廣泛應用于建筑結構中.澆筑混凝土之前,先進行綁筋支模,也就是用鐵絲將鋼筋固定成想要的結構形狀，然后用模板覆蓋在鋼筋骨架外面。最后將混凝土澆筑進去，經(jīng)養(yǎng)護達到強度標準后拆模，所得即是鋼筋混凝土。   二、鋼筋混凝土國內外研究現(xiàn)狀   對混凝土耐久性的研究可追溯到十九世紀四十年代，當時法國工程師維卡為了探索所建造的土倉碼頭被海水腐蝕的原因【1】，對使用的水硬性材料（石灰和火山灰制成的砂漿）的性能進行研究，經(jīng)對比分析受損前后成分的變化，從而得出其耐久性失效的原因。20世紀20年代初，隨著結構計算理論及施工技術水平的相對成熟，鋼筋混凝土結構開始被大規(guī)模采用，應用的領域也越來越廣闊。因此，許多新的耐久性損傷類型逐漸出現(xiàn)，這直接促使人們必須有針對性的進行研究，1934年~1964年間，卡皮斯和戈拉夫對混凝土在海水中的耐久性進行了實驗研究，并提供了許多有關混凝土結構在自然條件下使用情況的可靠數(shù)據(jù)以及有關水泥種類、混凝土配合比和某些生產(chǎn)因素對混凝土抗蝕性影響的見解【2】。 進入20世紀60年代，混凝土結構的使用已經(jīng)進入高峰期，同時混凝土結構的耐久性研究也進入了一個高潮，并且開始朝系統(tǒng)化、國際化方向發(fā)展。 我國從60年代開始了混凝土結構的耐久性研究，當時主要研究內容是混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕。80年代初我國對混凝土結構的耐久性開始了廣泛而深入的研究，而得到不少成果。中國土木工程學會與1982年，1983年連續(xù)召開了兩次全國耐久性學術會議。1991年12在天津成立了全國混凝土耐久性小組。2000年5月在杭州舉行了土木工程第就屆年會學術討論會。2001年11月國內眾多有關專家學者在北京舉行的工程科技論壇上，就土建工程的安全性與耐久性問題進行了熱烈的討論，混凝土結構的耐久性問題得到了前所未有的重視。我國的混凝土結構的耐久性研究進入有組織的工作階段?！?】   三、鋼筋混凝土的結構   鋼筋混凝土結構是指用配有鋼筋增強的混凝土制成的結構。承重的主要構件是用鋼筋混凝土建造的。包括薄殼結構、大模板現(xiàn)澆結構及使用滑模、升板等建造的鋼筋混凝土結構的建筑物。用鋼筋和混凝土制成的一種結構。鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力。具有堅固、耐久、防火性能好、比鋼結構節(jié)省鋼材和成本低等優(yōu)點。用在工廠或施工現(xiàn)場預先制成的鋼筋混凝土構件，在現(xiàn)場拼裝而成。   四、鋼筋混凝土耐久性實驗研究的意義   對于大量的處于各種特定自然環(huán)境中德已建和待建的普通工業(yè)與民用鋼筋混凝土建筑物、構筑物，需要評價其現(xiàn)在和未來的使用壽命，對于現(xiàn)有的正在遭受各種腐蝕性介質侵蝕的鋼筋混凝土結構，面臨著如何評價修復后的耐久性問題；對于高性能混凝土或改性混凝土等建筑材料不僅需要研究其強度，而且需要研究其在嚴酷的自然或工業(yè)環(huán)境條件下得材料耐久性問題；對于預應力混凝土結構、組合結構和網(wǎng)殼結構，在對其結構強度和使用性能重視的同時，其結構的耐久性研究問題也已開始提到議事日程上來，對其結構的耐久性能喝加速實驗方法尚待進一步研究。 研究鋼筋混凝土耐久性的主要途徑是實驗研究，如何縮短耐蝕性實驗周期、如何實現(xiàn)符合實際侵蝕環(huán)境耐久性是研究耐久性的重要課題。建立有效的使用壽命預測方法，對于現(xiàn)有混凝土結構安全可靠程度的鑒定與評估，結構修復材料的選擇，高耐久性混凝土的配制，新型鋼筋混凝土的發(fā)展與應用等都具有重要意義。   五、影響鋼筋混凝土耐久性的因素   1、鋼筋銹蝕與混凝土的凍融循環(huán)    鋼筋銹蝕與混凝土的凍融循環(huán)會對破壞混凝土的結構造成損傷。當鋼筋銹蝕時，銹跡擴展，使混凝土開裂并使鋼筋與混凝土之間的結合力喪失。當水穿透混凝土表面進入內部時，受凍凝結的水分體積膨脹，經(jīng)過反復的凍融循環(huán)作用，在微觀上使混凝土產(chǎn)生裂縫并且不斷加深，從而使混凝土壓碎并對混凝土造成永久性不可逆的損傷。    2、碳化作用    　　混凝土中的孔隙水通常是堿性的，鋼筋在pH值大于9.5時是惰性的，不會發(fā)生銹蝕?？諝庵械亩趸寂c水泥中的堿反應使孔隙水變得更加酸性，從而使pH值降低。從構件制成之時起，二氧化碳便會碳化構件表面的混凝土，并且不斷加深。如果構件發(fā)生開裂，空氣中的二氧化碳將會更容易更容易進入混凝土的內部。通常在結構設計的過程中，會根據(jù)建筑規(guī)范確定最小鋼筋保護層厚度，如果混凝土的碳化削弱了這一數(shù)值，便可能會導致因鋼筋銹蝕造成的結構破壞。  測試構件表面的碳化程度的方法是在其表面鉆一個孔，并滴以酚酞，碳化部分便會變成粉色，通過觀察變色部分便可得知碳化層的深度。    3、氯化腐蝕    氯化物， 包括氯化鈉，會對混凝土中的鋼筋腐蝕。因此，拌合混凝土時只允許使用清水。同樣使用鹽來為混凝土路面除冰是被禁止的。氯離子是一種高效活化劑，在較低濃度下即可有效的破壞鋼筋混凝土表面的鈍化劑。   4、堿骨料反應    堿骨料反應或堿硅反應，（Alkali Aggregate Reaction，簡稱AAR，或Alkali Silica Reaction，簡稱ASR）是指當水泥的堿性過強時，骨料中的活性硅成分(SiO2)與堿發(fā)生反應生成硅酸鹽，引起混凝土的不均勻膨脹，導致開裂破壞。它的發(fā)生條件為 (1)骨料中含有相關活性成分(2)環(huán)境中有足夠的堿性(3)混凝土中有足夠的濕度 75%RH。    5、高鋁水泥的晶體轉變    　　高鋁水泥對弱酸特別是硫酸鹽有抗性，同時早期強度增長很快，具有很高強度和耐久性。在第二次世界大戰(zhàn)后被廣泛使用。但是由于內部水化物晶體的轉型，其強度會隨時間推移而下降，在濕熱環(huán)境下更為嚴重。在英國，隨著3起使用高鋁預應力混凝土梁的屋頂?shù)牡顾?，這種水泥在當?shù)赜?976年被禁止使用，雖然后來被證明有制造缺陷，但禁令仍然保留。  6、硫酸鹽腐蝕    地下水中的硫酸鹽會與硅酸鹽水泥反應生成具有膨脹性的副產(chǎn)品例如礬石(ettringite)或碳硫硅鈣(thaumasitein)從而導致混凝土的早期失效。   六、常用方法研究 1、真實實驗法：真實實驗法包括自然暴露發(fā)和退化構件法   自然暴露發(fā)是將制作的試件放到特定的真實環(huán)境中一段時間讓其進行自然惡化發(fā)展，一般都要在10年甚至20年以上，然后測試其耐久性性能的退化。其優(yōu)點是真實性、可靠性。但周期很長。   退化構件法是直接采用真實的退化結構中的構件，來進行鋼筋混凝土耐久性實驗【5】 。由于采用真實的退化結構中的構件，其結果相對較為真實。主要優(yōu)點是縮短了實驗周期。但退化構件獲得較困難。   2、模擬實驗法   模擬實驗法是采取各種人工的方法對鋼筋混凝土構件進行耐久性性能的加速退化，當達到所需退化程度后，即可進行耐久性實驗。優(yōu)點是實驗可控性高，認為控制，出去次要因素。實驗周期短，成本低，難度降低。同時實驗可靠性可以反復進行。但是，適當?shù)哪M方法選擇很重要，要是選擇不當，會導致構件差異。同時模擬環(huán)境和實際環(huán)境可能存在差異。目前常用的模擬實驗法有內滲法、浸泡法、通電法、人工氣候法。   結語：   綜上所述，從對鋼筋混凝土耐久性研究進展來看，一直以來，對鋼筋混凝土耐久性研究從未停止，不管是從宏觀的因素還是微觀的因素，對其研究都很多，找出了很多因素，但還有待更進一步的研究與發(fā)展。目前主要研究方向有單因素模擬向多因素模擬轉化、無應力狀態(tài)模擬實驗向有應力狀態(tài)模擬實驗的轉化。 參考文獻: [1]B.M.莫斯克文，C.H.阿列克謝耶夫，E.A.古捷耶夫等(蘇)，倪繼森.混凝土和鋼筋混凝土的腐蝕及其防護方法[J].化學工業(yè)出版社.1988.   [2]楊廣云，混凝土結構耐久性問題的研究現(xiàn)狀[J].山西建筑.2007,33:133~134.   [3]洪乃豐，腐蝕與混凝土耐久性預測的發(fā)展和難點討論[J].混凝土.2006,10:10~16.   [4]劉芳，混凝土中氯離子濃度確定及耐蝕劑的作用[J].浙江大學.2006,43~54.   [5]吳相豪，李麗，海港碼頭混凝土構件氯離子濃度預測模型[J].上海海事大學學報.2006,27：17~20.   [6]姬永生，袁迎曙，恒定氣候混凝土內鋼筋銹蝕速率的時變特性與機理[J].中國礦業(yè)大學學報.2007,36：153~158.