混凝土结构耐久性研究现状 由于混凝土结构的破坏都是从混凝土和钢筋的劣 化开始的,因此,材料层次的研究是混凝土结构耐久性 研究的最基础部分�目前,对混凝土结构耐久性的研 究成果大多数是在材料方面取得的,主要包括混凝土 的碳化,钢筋锈蚀,碱 - 骨料反应 和冻融破坏等的研 究�1.1 混凝土碳化研究方面 近年来,对混凝土碳化的研究主要集中在混凝土 碳化的影响因素和混凝土碳化深度计算等方面� 影响混凝土碳化的主要因素有水灰比,水泥品种 和用量,掺合料种类和掺量等,还有一些环境因素( 包 括环境的湿度,温度,CO2浓度等) 和施工因素( 混凝 土搅拌,振捣和混凝土的养护等) 也影响着混凝 土的 碳化�因此,控制碳化的技术措施主要有3 项: 一是提 高混凝土的气密性; 二是将混凝土中的 pH 值保持在 一个可靠范围之内; 三是将容易引起混凝土碳化的环 境与混凝土隔离开来� 混凝土碳化数学模型可以分为 2类: 第一类是运 用理论来预测模型; 第二类是通过试 验来建立模型� 但是由于第一类预测模型中的参数不好确定,与实际 工程结合不好,因此,很多学者都 以第一类模型为基 础,通过试验来进一步研究混凝土的碳化模型,使得模 型和实际工程更加吻合� 现在的混凝土碳化理论模型和经验模型均未考虑 混凝土碳化过程的随机性,而实际结构的材料,所处的 环境和施工条件都是随机因素�因此,应该将理论分 析与实际工程调查结合起来,并考虑混凝土碳化的随 机因素来建立预测混凝土碳化深度的实用随机模型� 1.2 钢筋锈蚀研究方面 钢筋锈蚀会导致混凝土结构性能的劣化和破坏, 主要表现在 3 个方面: 钢筋锈蚀导致钢筋截面积减 少,使得钢筋的力学性能下降� 钢筋锈蚀导致钢筋 和混凝土之间的粘结力减小,使得钢筋与混凝土不能 很好的协同工作,造成钢筋混凝土构件承载能力下降� 由于铁锈蚀产物体积是原铁体积的 2 4 倍,锈蚀产 物在混凝土和钢筋之间堆积,最终会导致混凝土保护 层破坏,使得钢筋与混凝土粘结力迅速下降甚至完全 丧失�钢筋锈蚀模型可分为理论模型和经验模型两类� 现有的理论模型中影 响钢筋锈蚀的因素没有考虑完 全,方程组求解有一定难度,在实际应用中还需修正� 现有的经验模型由于钢筋锈蚀的复杂性,修正系数不 能给出精确值�另外,经验模式缺乏足够的理论依据, 模型的准确性取决于样本空间的大小� 1.3 碱 - 骨料反应研究方面 碱 - 骨料反应( A A R ) 是指混凝土中的碱性 物与 骨料中的活性组分之 间发生膨胀反应破坏混凝土结 构,是影响混凝土耐久性的主要原因之一�由于碱 - 骨料反应不同于其他混凝土病害,它的开裂破坏是整 体性的,而且目前还没有有效的修补方法,因此被学术 界称为混凝土的"癌症"�碱 - 骨料反应必须 同时具 备以下 3 个条件才能发生: 混凝土中含有过量的碱 ( Na2O 和 K2O ) ; 骨料中含有碱活性矿物; 混凝土 处于潮湿环境�这 3 个条件是缺一不可的,因此,控制 碱 - 骨料反应就是要控制这 3 个条件不会同时发生� 1.4 混凝土冻融破坏研究方面 目前,混凝土冻融破坏主要有两种假说: 静水压假 说和渗透压假说�但由于混凝土结构冻融破坏的复杂 性,至今还没有公认的,完全反应混凝土冻害机理的理 论�人们一般认为: 水灰比大,强 度较低以及龄期较 短,水化程度较小的混凝土,静水压起主要作用; 而对 水灰比比较小,强度较高以及含盐量大的环境下冻结 的混凝土,渗透压起主要作用� 国内外学者已经提出了不少基于理论或经验的混
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