影响混凝土耐久性的因素及防治措施

影响混凝土耐久性的因素及防治措施

作者：张钰琳， ZHANG Yu-lin

作者单位：天津市华盾工程监理咨询有限公司,天津,300070

刊名：

山西建筑

英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE

年，卷(期)：2009，35(19)

引用次数：0次

1.北京市建设工程局钢筋混凝土工程施工及验收规范 2007

2.丁晓东预应力混凝土结构耐久性的影响因素和对策[期刊论文]-山西建筑 2007(35)

1.学位论文冯仲伟混凝土材料耐久性评价指标研究2007

混凝土耐久性设计已成为确保混凝土结构达到设计使用年限的前提和基础，合理确定混凝土耐久性指标是混凝土耐久性设计的重要内容。现阶段混凝土耐久性评价的主流仍然沿用传统的试验方法进行，而由于混凝土耐久性的复杂性和传统评价方法试验过程的过于缓慢为不同环境下混凝土耐久性的评价带来极大不便。为此，借鉴国外和其它行业标准，《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》中提出采用电通量作为混凝土耐久性指标，以其相对评价混凝土的密实性或抗侵入性，从而间接评价混凝土的耐久性。然而，使用电通量指标评价混凝土的耐久性，很多专家和学者提出了质疑。由于混凝土耐久性评价指标的正确选取对施工现场混凝土质量控制及其验收评价起着至关重要的作用，因此，迫切需要开展电通量评价混凝土耐久性的有效性和适用性研究，以及提出适用于评价不同环境下混凝土耐久性能的评价指标。本文以《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》中划分的环境类别为依据，以整体论为指导，从侵蚀介质作用途径和混凝土抵抗破坏的能力出发，通过开展大量试验，研究了氯盐环境、碳化环境、冻融环境以及硫酸盐结晶侵蚀环境下混凝土的耐久性能评价指标。 氯盐环境下，采用电通量法和RCM法，比较研究了不同条件下混凝土电通量和氯离子扩散系数的变化规律及其二者的相关关系。实验结果表明，混凝土电通量和氯离子扩散系数随混凝土中水狄比和单方水泥用量的变化具有相同的变化规律，具体为当水灰比

≤0.55时，28d和56d龄期混凝土电通量和氯离子扩散系数随水灰比的增大(0.35-0.55)均增大，当水灰比从0.55增大到0.60时，28d龄期混凝土电通量和氯离子扩散系数增大，56d龄期时二者均减小；混凝土电通量和氯离子扩散系数随混凝土中单方水泥用量的增加(360kg/m<'3>～480kg/m<'3>)均增大。此外，混凝土电通量和氯离子扩散系数随含气量的增大(2.2％～9.0％)变化幅度很小。混凝土中掺入粉煤灰后，对于水胶比较小(0.40)的混凝土，28d龄期混凝土电通量随粉煤灰的掺入降低，而氯离子扩散系数却有所增加，56d龄期混凝土电通量和氯离子扩散系数随粉煤灰的掺入均降低；对于水胶比较大(0.60)的混凝土，28d、56d两个龄期的混凝土电通量随粉煤灰的掺入均减小，而上述两个龄期的混凝土氯离子扩散系数均增大。对于矿渣粉混凝土

，28d、56d两个龄期的混凝土电通量和氯离子扩散系数均随矿渣粉掺量的增加(0～60％)而减小。混凝土中掺入硅灰后，28d、56d两个龄期的混凝土电通量和氯离子扩散系数均显著减小。对于双掺矿物掺和料的混凝土，当粉煤灰掺量为20％时．，28d、56d两个龄期的混凝土电通量和氯离子扩散系数随粉煤灰的掺入均减小；而当粉煤灰掺量为30％时，28d龄期混凝土电通量减小，氯离子扩散系数增大，56d龄期时二者均减小，说明粉煤灰与其它矿物掺和料双掺，存在一个临界掺量，当低于临界掺量时，粉煤灰的掺入使28d龄期混凝土电通量和氯离子扩散系数均减小；当高于临界掺量时，粉煤灰的掺入则会导致混凝土28d电通量和氯离子扩散系数变化趋势相反，本试验条件下粉煤灰的临界掺量在20％～30％之间。以上结果还表明，当水胶比≤0.55时，对于各类混凝土，混凝土电通量和氯离子扩散系数均具有相同的变化规律。对电通量和氯离子扩散系数进行相关性分析，结果表明，除水胶比为0.60的混凝土和28d龄期使用低C<3>A含量抗硫酸盐水泥拌制的混凝土外，28d和56d两个龄期的混凝土电通量和氯离子扩散系数均具有较好的相关性，且56d龄期时二者的相关系数高于28d龄期的相关系数，当用电通量评价粉煤灰混凝土的氯离子渗透性时，如采用与其它类型混凝土相同的评价指标数值，则会夸大粉煤灰混凝土的抗氯离子渗透性。碳化环境下，通过开展不同条件下混凝土快速碳化试验，研究了混凝土碳化性能的影响因素。研究表明，混凝土碳化深度随水灰比、含气量的增大而增大，当含气量大于7％时，混凝土碳化深度急剧增大，混凝土碳化深度还随粉煤灰掺量(当粉煤灰掺量≤20％时)、矿渣粉掺量的增加而减小，但当粉煤灰掺量大于20％时，由于混凝土吸收CO<,2>气体的能力减弱，混凝土抗碳化的能力亦减弱。影响混凝土碳化性能的宏观性能因素主要为强度和渗透性，随着强度的增加，混凝土碳化深度有减小的趋势，当强度小于50MPa时，混凝土碳化深度随强度的增长显著下降；当强度大于50MPa时，混凝土碳化缓慢。混凝土碳化深度和电通量的相关性分析表明，二者也具有较好的相关性。 冻融环境下，以耐久性系数为混凝土抗冻性的评价依据，通过开展不同条件下的混凝土快速冻融试验，研究了不同因素对混凝土抗冻性的影响。实验结果表明，影响混凝土抗冻性的因素有水灰比、单方水泥用量、含气量和粉煤灰掺量，混凝土抗冻性随水灰比的增大、单方水泥用量的增加以及粉煤灰掺量的增加而变差，而含气量过大或过小也会降低混凝土的抗冻性，当混凝土含气量介于4.0％～9.0％之间时，实验混凝土均具有良好的抗冻性能，表明含气量是影响混凝土抗冻性的最重要因素。实验结果还表明，当混凝土中掺入粉煤灰或矿渣粉后，混凝土电通量减小，而混凝土抗冻性变差或无明显变化，当混凝土含气量从2.9％增大到

4.8％时，混凝土电通量无显著变化，而混凝土抗冻性却得到明显改善，说明电通量所表征的混凝土渗透性和抗冻性之间没有明显的相关关系。对混凝土强度和耐久性的相关关系分析表明，强度对混凝土抗冻性也无显著影响。硫酸盐结晶侵蚀环境下，以砂浆为研究对象，将砂浆试件在10％浓度下的

Na<,2>SO<,4>溶液中干湿循环180次后的重量损失率作为砂浆抗硫酸盐结晶侵蚀性能的评价依据，研究了不同变化条件下砂浆的抗硫酸盐结晶侵蚀性能，并对其影响因素进行了分析。研究结果表明，硫酸盐结晶侵蚀环境下，砂浆试件的重量损失率随水灰比的增大(0.35～0.55)而增大，随胶砂比的减小(1：1.5～1：3.5)先增大再减小，当胶砂比为1：2.5时，重量损失率为最大值，砂浆中掺入粉煤灰后，砂浆试件的重量损失率随粉煤灰掺量的增加(0～40％)先减小再增大，当粉煤灰掺量为10％时，砂浆的重量损失率最小，矿渣粉掺量对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律与粉煤灰掺量的影响相似，即随着矿渣粉掺量的增加(0～60％)，砂浆试件的重量损失率先减小再增加，当矿渣粉掺量为15％时，重量损失率为最小值。从强度与砂浆试件的重量损失率的变化规律及其相关性分析可以得出，强度与砂浆试件的抗硫酸盐结晶侵蚀性能具有良好的相关性，即强度越高，砂浆的抗硫酸盐结晶侵蚀性能越好。渗透性也是影响砂浆抗硫酸盐结晶侵蚀性能的重要因素。 根据以上研究成果，初步建立了不同环境下混凝土耐久性能的评价指标体系。氯盐环境下，可选择氯离子扩散系数来评价混凝土耐久性；当混凝土水胶比≤0.55时，也可选用56d电通量来评价混凝土耐久性，但对于掺加粉煤灰的混凝土，应降低电通量评价指标数值。碳化环境下，选用强度和电通量作为混凝土耐久性能评价指标，适用范围为粉煤灰掺量≤20％的混凝土，但当混凝上强度大于．50MPa时，可不考虑碳化对混凝土耐久性的影响。冻融环境下，混凝土耐久性能评价指标选用含气量和气泡间距系数，盐冻环境下增加混凝土的抗氯离子渗透性能指标。硫酸盐结晶侵蚀环境下，混凝土而寸久性能评价指标选用强度和电通量。

2.学位论文金祖权西部地区严酷环境下混凝土的耐久性与寿命预测2006

我国两部地区(特别是盐湖地区)广泛存在高浓度的氯、硫酸根、镁等多种有害离子，以及干冷、干热的严酷气候条件，导致当地混凝土损伤劣化速度明显高于我国其它地区。本文在详细调研的基础上，建立了复合因素作用下混凝土耐久性试验系列新方法和加载系统，依据我国两部地区环境特点

，对混凝土承受的损伤劣化因素进行了模拟。在耐久性试验研究的基础上，研究了不同系列混凝土在硫酸盐-氯盐-镁盐-弯曲荷载的单一，双重和多重破坏因素作用下的损伤失效过程和演变规律，建立了反映力学、环境因素与混凝土类型的损伤劣化演化方程。研究了混凝土在氯盐一硫酸盐一镁盐一弯曲荷载单一，双重和多重破坏因素下的氯离子扩散规律，并剖析了不同类型混凝土在不同腐蚀环境下对氯离子结合能力及规律。为提高结构混凝土服役寿命，又基于青海盐湖卤水中混凝土损伤失效和抗氯离子扩散研究，对青海盐湖严酷环境使用的混凝土进行了优选和优化。在耐久性试验研究的基础上

，结合理论分析和微观测试手段，深入剖析了混凝土在硫酸盐-氯盐复合溶液中，硫酸盐对混凝土氯离子扩散的影响规律和机理，建立了混凝土氯离子扩盐-氯盐复合溶液中的微观、细观和宏观结构演变过程。计算了混凝土硫酸盐-氯盐腐蚀下的微膨胀应力和混凝土临界抗拉强度，建立了混凝士在硫酸盐一氯盐腐蚀下的裂纹形成准则。并以Fick第一定律为基础，综合考虑弯曲荷载、粉煤灰掺量、养护龄期、保护层厚度、温度等综合因素的影响建立了我国西部地区大气环境中基于碳化为主的结构混凝十寿命预测新方程；以Fick第二定律为基础，综合弯曲荷载，混凝土对氯离子的结合能力，特别是荷载一硫酸盐一氯盐的交互作川，建立了多重破坏因素作用下结构混凝土的寿命预测新模型。 (1)复合因素作用下混凝土耐久性试验系列新方法的建立本文采用浸泡与浸烘循环两种腐蚀制度。以不同浓度的单一硫酸钠、硫酸镁或氯化钠溶液；不同浓度的硫酸盐溶液与固定浓度的氯盐溶液复合；不同浓度的氯盐溶液与固定浓度的硫酸盐溶液复合：青海盐湖卤水溶液为腐蚀溶液。使川新设计的加载体系对混凝土施加不同荷载率的弯曲荷载。采用水溶法和酸溶法测试混凝土中自由氯离子和总氯离子浓度，连续测定混凝土相对动弹性模量和重量损失以及膨胀率变化。以此研究混凝土在单一、双重和多重破坏因素作用下的氯离子扩散规律和结构混凝土损伤失效全过程。 (2)复合环境因素下结构混凝土损伤失效与氯离子扩散规律研究本文重点研究了硫酸盐-氯盐．镁盐单一、双重和多重环境因素下结构混凝土的损伤失效全过程和氯离子扩散规律。结果表明：混凝士在单一硫酸钠、硫酸镁溶液中，其损伤失效过程均包括三个阶段：性能发展段、稳定段和性能劣化段。其主要破坏形式是因膨胀而引起混凝土开裂剥落而导致破坏。混凝土在硫酸盐-氯盐复合溶液中，腐蚀溶液中因氯盐存在和扩散不引起混凝土自身损伤，相反延缓了混凝土的硫酸盐损伤程度；腐蚀初期复合溶液中因硫酸盐存在降低了

cl<'->在混凝土中的扩散速度(即降低了混凝土的氯离子扩散系数)；而腐蚀后期情况则相反。混凝土在硫酸镁一氯盐复合溶液中，腐蚀初期因硫酸根离子和镁离子复合作用，提高了混凝土的抗氯离子扩散能力，且提高程度人于同浓度硫酸盐的作用；后期混凝土损伤劣化程度和其氯离子扩散系数均高于同浓度的硫酸盐作用。混凝士在青海盐湖卤水中腐蚀，其破坏形态是以镁盐为主的剥落型破坏和以硫酸根离子导致膨胀为辅的损伤失效形式。其损伤火效过程和氯离子扩散趋势与混凝土在硫酸镁-氯盐复合溶液作用下的演化趋势一致。 混凝土对氯离子扩散过程中的结合，使其氯离子扩散系数降低到原来的1/(1+K)，混凝土服役寿命相应提高。复合溶液中硫酸盐存在降低了混凝士的氯离子结合能力，且结合能力随外界硫酸盐浓度增加而下降。同浓度的硫酸镁对混凝土氯离子结合能力的降低幅度要小丁硫酸钠，但高浓度的硫酸根离子、镁离子复合作用会大幅度降低混凝土的氯离子结合能力。(3)力学因素与环境复合因素下结构混凝土损伤失效与氯离子扩散规律研究本文采用新设计的加载装置对不同环境因素作用下结构混凝土施加弯曲荷载，研究结果表明：混凝土在弯曲荷载-硫酸盐、弯曲荷载一氯盐以及弯曲荷载一碳化复合作用下，弯曲荷载显著降低了混凝土的抗硫酸盐腐蚀，抗氯离子扩散以及抗碳化能力；弯曲荷载率越高，混凝土损伤劣化速度越快。混凝十在弯曲荷载-硫酸盐．氯盐三重因素作用下，弯曲荷载劣化了混凝土抗硫酸盐腐蚀和抗氯离子扩散能力。硫酸盐在腐蚀前期延缓了荷载对混凝土抗氯离子扩散性能的劣化作用；腐蚀后期，硫酸盐加速了荷载对混凝土抗氯离子扩散的劣化作用。混凝土在弯曲荷载一硫酸镁一氯盐，以及弯曲荷载．青海盐湖卤水复合因素作用下，也以同样的趋势变化。 (4)混凝土的优选与优化本文在复合力学与环境因素对混凝土耐久性影响试验研究的基础上。改变混凝土强度等级、矿物掺和料掺量和种类，改变新拌混凝土的含气量，从而为青海盐湖地区使川的混凝土进行了优选和优化。结果表明：对于盐湖地区高腐蚀环境，HPC (C70混凝土，掺加20﹪粉煤灰，10﹪的硅灰以及4～5﹪左右的含气量)能满足工程需要。对其它腐蚀环境，优选C50系列混凝十，粉煤灰掺量在20﹪左右，硅灰掺量小于7﹪，新拌混凝土含气量控制在4-5﹪。

(5)硫酸盐一氯盐复合作用机理本文在耐久性试验研究的基础上，经理论推导和机理分析研究了混凝土在硫酸盐一氯盐复合作用下的氯离子扩散规律和混凝土损伤劣化及微结构演变过程。结果表明：在复合溶液中混凝土腐蚀初期，氯离子扩散可视为在等效圆孔和基体构成的多孔介质中进行；硫酸盐生成的腐蚀产物填充了混凝十的孔隙，导致混凝土的孔径变小，在一定程度改变了毛细管的连通性，从而降低了混凝土的氯离子扩散系数。腐蚀后期

，氯离子扩散可视为在基体一二维裂纹中扩散。硫酸盐腐蚀产生裂纹并导致混凝土裂纹指数(基体面积/裂纹面积)不断下降，氯离子扩散系数也随之上升。混凝土在硫酸盐一氯盐复合溶液中，其微观表现为腐蚀产物密实混凝士孔隙并最终导致孔壁开裂；浆体一集料界面区大量腐蚀产物形成，并导致裂纹的产生；其细观表现为裂纹在浆体形成、连通并扩展，最后导致集料的开裂并形成连通性大裂纹；宏观上表现为混凝土长度增加，粗大裂纹在混凝土表面形成，破坏后期出现无粘性剥落。 (6)寿命预测模型建立本文在耐久试验和机理分析的基础上，综合考虑混凝土的养护龄期、荷载率、温度、粉煤灰掺量、保护层厚度等影响因素，充分考虑混凝土中CO<,2>扩散系数的时间依赖性，建立了多因素粉煤灰混凝土碳化寿命预测新方程。综合弯曲荷载，氯离子结合能力，特别是硫酸盐与氯盐，弯曲荷载一硫酸盐一氯盐的交互作用，建立了多重破坏因素作用下结构混凝土的寿命预测新模型。建立了反映力学与环境因素耦合作用下不同强度等级混凝土的损伤演化方程；混凝土氯离子结合能力数据库，形成了一套较为完善的混凝土寿命预测试验和计算方法体系。寿命预测结果表明：弯曲荷载存在缩短了混凝土使用寿命：氯离子结合能力提高，延长了混凝十使用寿命；在高浓度氯盐，低浓度硫酸盐环境下，硫酸盐存在延长结构混凝土服役寿命；在低浓度氯盐，高浓度的硫酸盐环境卜，硫酸盐存在大幅度缩短了结构混凝土使用寿命。使用该模型对盐湖地区结构混凝土进行寿命预测，普通C30混凝土服役寿命仅1～3年：HPC服役寿命能达到40年左右。

3.学位论文余红发盐湖地区高性能混凝土的耐久性、机理与使用寿命预测方法2004

我国大西北有4大盐湖区共上千个盐湖，其中，盐湖区有102个，青海盐湖区有33个，内蒙古盐湖区有370多个，盐湖区有220多个。盐湖地区的环境气候条件恶劣，混凝土耐久性问题异常严重。本文在现场调查研究的基础上，针对盐湖地区的(30％～50％)RH干燥条件，综合运用高性能混凝土(HPC)的配制原理、纤维的限缩阻裂和膨胀剂的补偿收缩等技术，研究了盐湖地区HPC的制备技术，同时制备出强度等级C30的普通混凝土(OPC)、C25的引气混凝土(APC)、C70的不掺活性掺合料的高强混凝土(HSC)、C70的三掺(硅灰+粉煤灰+矿渣)的HPC及其钢纤维增强HPC(SFRHPC)和高强高弹模聚乙烯纤维(PF)增强HPC(PFRHPC)，分别研究了不同混凝土在4种盐湖地区的单一、双重和多重因素作用下损伤失效过程的规律、特点和氯离子吸附/结合规律

，OPC、APC和HSC的损伤失效机理以及HPC的耐久性形成机理。基于混凝土结构不同的失效机理，提出了混凝土结构损伤寿命的损伤演化方程预测方法

，修正并完善了钢筋混凝土结构使用寿命的氯离子扩散理论预测方法。通过大量的室内外实验，初步建立了两种预测方法的理论体系及其基本参数数据，重点分析了影响盐湖地区混凝土使用寿命的因素和规律，对比了不同混凝土在典型盐湖卤水中的使用寿命，最后将HPC应用于青海盐湖地区的重点工程中，并探讨了我国大西北盐湖地区钢筋混凝土结构的耐久性参数设计问题。结果表明，高强度的非引气HPC同时具有抗卤水冻蚀、抗卤水腐蚀和长寿命的特性。本文提出混凝土使用寿命的两套预测方法具有普适意义。各章的主要研究内容与结果如下： 第一章综述了混凝土在盐湖地区的耐久性和使用寿命预测方法的研究意义和最新研究进展，指出了当前研究存在的问题，在此基础上确定了本文的主要研究方向。 第二章简要介绍了我国盐湖地区的环境气候条件，针对典型盐湖卤水中含有的对混凝土产生物理化学腐蚀的侵蚀性离子浓度，重新划分了盐湖卤水的类型，现场考察了混凝土与钢筋混凝土结构在青海盐湖地区的腐蚀与破坏现状。调查发现，混凝土和钢筋混凝土结构的腐蚀破坏非常严重。 第三章重点研究了盐湖地区HPC的物理力学性能，运用XRD、DTA-TG、SEM-EDAX、IR和MIP等测试方法详细研究了HPC的水化产物、微观结构和孔结构。结果表明，HPC的主要水化产物是C/S比为0.97的非常致密的CSH凝胶和AFt晶体，在水化后期由于火山灰反应会形成一定数量的六方片状AFm，其孔结构以凝胶孔为主。纤维增强HPC在水化

365d以后的微观结构发生了根本性转变，形成了一种异常致密的CSH凝胶板块结构——“类陶瓷结构”，对于提高混凝土在盐湖地区的耐久性具有十分重要的作用。 第四章设计一种大尺寸混凝土棱柱体试件(100mm×100mm×400mm)的加载实验装置。研究了不同混凝土在盐湖地区的腐蚀、冻融循环、干湿循环和弯曲荷载等单一、双重和多重因素作用下损伤失效过程的规律和特点，探讨了干燥条件对混凝土损伤失效过程的影响。结果表明，在盐湖地区的严酷条件下，OPC和APC的耐久性不好，HSC具有优良的抗卤水冻蚀性，但是其抗卤水腐蚀性比较差，高强非引气HPC具有优异的抗卤水冻蚀性和抗卤水腐蚀性，纤维增强HPC的效果更佳。 第五章采用XRD、DTA-TG、IR和SEM-EDAX方法研究了混凝土的腐蚀产物和微观结构的变化，探讨了OPC、APC和HSC等在盐湖地区单一、双重和多重因素作用下的损伤失效机理，提出混凝土冻融破坏的第三种机制——盐结晶压机制。将混凝土的Mg<'2+>-

Ca<'2+>-Cl<'->-SO<,4><'2->复合型腐蚀机理扩展到Mg<'2+>-Cl<'->-SO<,4><'2->-CO<,3><'2->-HCO<,3><'->复合型腐蚀机理。结果表明，在单一冻融因素作用下，非引气HPC的冻融裂纹源于AFm向AFt转化时的膨胀压。在(冻融+盐湖卤水腐蚀)双因素作用下，OPC的抗卤水冻蚀性很差，其冻融破坏起因于Na<,2>SO<,4>·10H<,2>O的结晶压作用。盐湖卤水对混凝土的冻融损伤作用，既有降低冰点、缓解冻融抑制损伤的正效应，又有促进盐类结晶、产生盐结晶压引起损伤的负效应。APC在盐湖的抗卤水冻蚀性很差，在内蒙古盐湖卤水中会发生冻融破坏。在正常温度的单一腐蚀因素和(干湿循环+腐蚀)等双因素作用下，OPC、APC和HSC的腐蚀破坏以形成多种腐蚀产物的化学腐蚀为主，NaCl-KCl物理结晶腐蚀为辅。并且发现2种新的腐蚀产物——水化硅铝酸钙镁(C<,1-x>M<,x>)<,0.94>(S<,l-y>A<,y>)H(x=0.4，y=0.13)球形晶体族和硅灰石膏CaCO<,3>·CaSiO<,3>·CaSO<,4>·15H<,2>O。第六章，运用XRD、DTA-TG、IR、SEM-EDAX和MIP分析了HSC-HPC的腐蚀产物、微观结构和孔结构，研究了高强非引气HPC在盐湖地区单一、双重和多重因素作用下的耐久性形成机理，提出了HPC结构的腐蚀优化机理。结果表明，非引气HSC-HPC因其细小孤立的湿胀或自收缩裂纹、过渡孔-凝胶孔为主的孔结构、强化的界面过渡区和致密的CSH凝胶等结构特征，造就其很高的抗卤水冻蚀性。HPC及纤维增强HPC在盐湖地区的腐蚀条件下，将发生水化产物的轻微腐蚀效应、基体CSH凝胶的腐蚀转化效应、FA等未水化活性掺合料颗粒的腐蚀诱导水化效应和微裂纹愈合效应等4个方面的有利作用。 第七章根据不同混凝土在4种典型盐湖的单一、双重和多重因素作用下的大量数据，研究了混凝土对氯离子的吸附/结合规律，提出了线性氯离子结合能力和非线性系数的新概念。结果表明，在较低的自由氯离子浓度范围内，混凝土对氯离子的结合规律以线性吸附为主；在较高的自由氯离子浓度范围内，混凝土对氯离子的结合表现出Langmuir非线性吸附规律。通过实验确定了不同混凝土的线性氯离子结合能力及其非线性系数数值，可供应用。从化学结合与物理吸附方面探讨了混凝土的氯离子吸附/结合机理，其化学结合机理主要体现在AFt-AFm和CH分别与NaCl、KCl、CaCl<,2>或MgCl<,2>反应形成Friedels盐和含有

MlgCl<,2>的络合物，其物理吸附机理包括CSH凝胶表面的吸附作用和水泥浆体孔隙内表面的吸附作用。 第八章针对以冻融或腐蚀为主要失效特征加速度的混凝土损伤演化方程。结果表明，混凝土在与冻融或腐蚀有关的耐久性因素作用下，开始时其损伤以一定的初速度产生，之后以一定的加速度发展。损伤初速度与损伤加速度取决于结构所处的环境、气候和受力状态，并与混凝土的原材料、配合比和养护条件密切相关。初步建立了一套基于损伤演化方程的预测混凝土结构使用寿命的基本方法与理论框架，并将这种预测方法应用于青海盐湖钾肥工程、南京地铁和润扬大桥等重大工程的混凝土结构使用寿命的预测。为今后解决非氯盐环境条件下重大混凝土工程的寿命设计和耐久性评估问题，提供了很好的借鉴作用。 第九章在深入探讨当前混凝土氯离子扩散理论存在8个问题的基础上，对Fick第二定律进行了有效的理论修正，推导出综合考虑混凝土的氯离子结合能力、扩散系数的时间依赖性、结构微缺陷和荷载影响的氯离子扩散新方程，针对有限大体与无限大体、齐次边界条件与非齐次边界条件、线性氯离子结合与非线性氯离子结合问题的Ⅰ维、Ⅱ维与Ⅲ维氯离子扩散新方程的解析解，得到适应不同条件的氯离子扩散理论新模型。提出了模型参数的测定方法，确定了关键参数的取值规律和建立初步数据库，分析了不同理论条件和实验因素对混凝土使用寿命的影响规律，对盐湖地区HPC的使用寿命进行耐久性设计，探索了不同盐湖地区HPC结构的耐久性设计参数问题。结果表明，采用高强非引气HPC，完全能够解决盐湖地区混凝土结构的寿命问题，适当增大保护层厚度，在盐湖地区则有可能实现西部混凝土结构百年寿命的设想。 第十章归纳了全文结论和创新点，提出了进一步研究的建议和设立ChinaDuraCrete项目的设想。

4.学位论文李趁趁FRP加固混凝土结构耐久性试验研究2006

纤维增强聚合物(FRP)复合材料由于具有高强、轻质、施工方便等优点在土木工程领域的结构加固中得到广泛的应用。随着工程应用的深入，FRP加固混凝土结构的耐久性问题引起了人们极大的关注。在室外侵蚀性环境如高温潮湿、化学剂侵蚀、碳化、冻融、海水潮汐作用下，钢筋混凝土结构往往由于耐久性降低而无法正常使用，那么用FRP 加固的钢筋混凝土结构在这些环境下的耐久性如何?怎样对侵蚀环境下的FRP加固钢筋混凝土结构进行耐久性设计?在FRP应用于加固混凝土结构的同时，这些问题应该引起足够重视，得到合理的解决。本文在此背景下结合国家重大基础研究前期研究专项“恶劣环境下纤维增强塑料混凝土构件耐久性研究”，对碳化、冻融循环、模拟海水潮汐作用的盐溶液干湿循环下 FRP 复合材料的耐久性、FRP与混凝土之间界面粘结的耐久性、FRP加固混凝土圆柱的耐久性进行了试验研究，主要包括以下几方面工作： 1．通过碳纤维增强聚合物(CFRP)、玻璃纤维增强聚合物(GFRP)在碳化、冻融循环、盐溶液干湿循环环境下的纵向受拉性能的试验研究，研究环境类型、环境暴露时间(循环次数)、纤维布种类对FRP复合材料耐久性的影响。结果表明，CFRP在这三种环境下强度变化不大，弹性模量有所提高，延伸率在干湿循环下略有降低；GFRP的力学性能在三种环境下也都有不同程度的退化；在碳化和冻融循环环境下，CFRP 的性能优于GFRP。总的来看，碳化、有限次数的冻融循环、盐溶液干湿循环对CFRP和GFRP纵向受拉性能影响不大。 2．通过正拉粘结强度试验与剪切粘结强度试验，研究碳化、冻融循环、盐溶液干湿循环对FRP与混凝土之间界面粘结性能的影响，试验变化参数包括冻融循环和干湿循环次数、纤维布种类、粘结树脂种类。通过分析侵蚀环境作用前后试件的破坏方式、正拉粘结强度及剪切粘结强度等的变化探讨碳化、冻融循环、盐溶液干湿循环对FRP与混凝土界面粘结的影响规律及机理。结果表明，碳化对FRP和混凝土之间的界面影响不大，而干湿循环和冻融循环对FRP和混凝土的粘结界面产生了不利作用。使用CFRP的试件比使用GFRP的试件抗侵蚀能力强，粘结树脂胶Ⅱ对侵蚀环境比粘结树脂胶Ⅰ敏感，在工程中选择合适的纤维布及粘接树脂类型对FRP体系的抗恶劣环境侵蚀能力是十分重要的。 3．通过FRP条带加固混凝土圆柱在碳化、冻融循环、盐溶液干湿循环作用后的轴心受压试验研究，研究环境因素(碳化、冻融循环、盐溶液干湿循环)、纤维布类型(碳纤维布、玻璃纤维布)、粘接树脂类型(胶Ⅰ、胶Ⅱ)对FRP条带加固混凝土圆柱受压性能的影响，分析FRP条带加固混凝土圆柱在侵蚀环境下的受压性能劣化机理，并结合FRP 的工程应用提出建议。 4．通过FRP全裹加固混凝土圆柱在碳化、冻融循环、盐溶液干湿循环作用后的轴心受压试验研究，研究环境因素(碳化、冻融循环、盐溶液干湿循环)、纤维布类型(碳纤维布、玻璃纤维布)对FRP全裹加固混凝土圆柱受压性能的影响，并与FRP条带加固混凝土圆柱试验结果进行比较，分析全裹与条带粘结方式对FRP加固混凝土结构耐久性的影响，对粘贴FRP加固混凝土结构提出建议。 5．通过FRP条带加固钢筋混凝土圆柱在碳化、冻融循环、盐溶液干湿循环作用后的轴心受压试验研究，研究环境因素(碳化、冻融循环、盐溶液干湿循环)、纤维布类型(碳纤维布、玻璃纤维布)对FRP条带加固钢筋混凝土圆柱受压性能的影响。 上述3、4、5的研究结果表明，碳化后FRP加固混凝土圆柱受力性能与室温下相比变化不明显，而经过冻融循环和盐溶液干湿循环之后，FRP加固混凝土圆柱的强度、刚度、延性有所降低。因此，碳化对于FRP加固没有不利影响，在冻融循环和盐溶液干湿循环环境下，使用FRP加固混凝土结构应该考虑耐久性问题。FRP加固混凝土结构的耐久性取决于混凝土及其与FRP粘结界面的耐久性，FRP复合材料的耐久性不是决定因素，可以通过提高混凝土的耐久性、对树脂进行改性来提高FRP加固混凝土圆柱的抗侵蚀环境腐蚀能力。 如果从提高强度、抗震能力、耐久性方面考虑，全裹粘贴方式优于条带粘贴方式，在冻融循环和盐溶液干湿循环环境下，可以考虑采用FRP全裹粘贴方式加固混凝土结构，在提高混凝土结构受力性能的同时，以全裹方式来延缓外界环境对混凝土的侵蚀，延长混凝土结构的寿命。但从经济方面考虑，FRP约束对圆柱强度的提高程度并不与FRP 用量成正比，条带粘贴方式比全裹粘贴方式更经济。 在室温、碳化、冻融循环、盐溶液干湿循环环境下，FRP 约束提高了混凝土圆柱的强度与延性，相同用量的CFRP比GFRP的增强效果好，但GFRP成本比CFRP低，采用胶Ⅱ柱的强度和延性比采用胶Ⅰ柱高，但胶Ⅱ对冻融循环、盐溶液干湿循环比胶Ⅰ敏感。碳纤维布和胶Ⅱ搭配在所研究的环境下是最优的。因此，在实际加固工程中应结合具体情况，综合考虑各种因素如强度、延性、耐久性、加固成本等，根据工程需要选择最优方案。 6．在试验研究的基础上，建立FRP条带约束混凝土轴心抗压强度计算模型、FRP条带加固钢筋混凝土圆柱正截面受压承载力计算模型，并在混凝土、FRP复合材料以及FRP 与混凝土粘结界面耐久性试验研究的基础上，引入考虑侵蚀环境对混凝土、FRP复合材料以及FRP与混凝土粘结界面影响的混凝土强度、FRP强度退化模型，建立碳化、冻融循环与盐溶液干湿循环环境下FRP条带加固钢筋混凝土圆柱的正截面受压承载力计算模型，为此类环境下的FRP加固混凝土圆柱耐久性设计提供数据参考和理论依据。

5.期刊论文赵霄龙.申臣良.邓红卫.巴恒静.ZHAO Xiao-long.SHEN Chen-liang.Deng Hong-wei.BA Heng-jing寒

冷地区机场道面高耐久性混凝土的研究及应用-混凝土2001(4)

寒冷地区多数机场的混凝土道面陆续出现破坏现象.这些破坏均不是由荷载引起,而是由于混凝土耐久性不良引起,这严重影响飞机安全起降,必须尽快予以解决.而解决寒区机场道面混凝土耐久性破坏的根本措施是提高混凝土密实度,改善混凝土孔结构,降低混凝土渗透性.本课题利用自行研制的LAS-1高效外加剂配制成功渗透性明显降低的高耐久性混凝土(HDC),其抗冻融性、耐腐蚀性及耐磨性均明显提高,不仅适用于新修混凝土道面,而且适用于混凝土道面修补,可显著提高寒区混凝土道面使用寿命.

6.学位论文陈胜霞橡胶改性水泥基材料的耐久性研究2005

随着国内外汽车工业的发展，废弃轮胎带来的废橡胶成为当前主要的固体废弃物之一，其利用问题已引起人们广泛的关注。将粉碎后的废橡胶颗粒应用于水泥混凝土中，是一种高效的利用废橡胶的方式，国内外对废橡胶混凝土已有的研究结果表明，在混凝土掺入一定量的废橡胶颗粒可改善混凝土的抗冲击性能与抗震性能，而混凝土的强度与工作性均有所降低。目前尚缺乏对橡胶混凝土系统的耐久性研究。 本文系统研究了两种颗粒尺寸(100目和3mm～4mm)、4种掺量(分别为水泥质量的5％、7.5％、10％、15％)和两种掺入方式(等量取代水泥和砂)的不同强度等级(C30、C50、C70)橡胶混凝土的工作性、力学性能，并重点研究了以上橡胶混凝土的抗渗、抗冻、碳化、硫酸盐腐蚀、氯离子渗透等方面的耐久性，同时采用SEM与XRD分析了橡胶混凝土的微观结构。本文还研究了两种成型压力(0.7MPa和1.4MPa)对C50橡胶混凝土的物理力学性能和抗冻性能的影响。 物理力学性能研究结果表明，废橡胶粉或橡胶颗粒的掺入降低了不同强度等级混凝土的工作性、强度及弹性模量，并且降幅随橡胶掺量的增加而增大；而且橡胶对高强混凝土强度的影响比低强混凝土大。采用加压成型的方法对橡胶混凝土起到了弥补强度损失的作用，但增强效果与成型压力大小无明显相关性。 耐久性研究结果表明：(1)橡胶混凝土的耐久性受掺入橡胶粒径大小的影响，粒径越小，混凝土的耐久性越好；当掺入量超过水泥质量的7.5％时，掺入量越多，混凝土的耐久性下降。(2)在混凝土中掺入100目橡胶粉后，混凝土的抗渗性和在水或盐溶液中的抗冻性能都得到明显改善；但是采用加压成型降低了橡胶混凝土的抗冻性能。(3)在水和硫酸盐溶液中混凝土耐氯离子渗透性也得到了改善，但采用干湿循环作用时，混凝土耐氯离子渗透性未得到改善。(4)橡胶粉的掺入未明显改善混凝土耐硫酸盐腐蚀性能，特别是在较高温度的干湿循环作用下，加速了混凝土的硫酸盐腐蚀。(5)掺入橡胶粉降低了C30混凝土的耐碳化性能，但提高了C50混凝土的耐碳化性能。 微观结构分析结果表明：橡胶粉可阻碍混凝土在冻融循环过程中裂纹的发展；在干湿循环和硫酸盐腐蚀共同作用下，发现橡胶粉与水泥石界面有开裂。微观分析结果与宏观试验结果相符。

7.学位论文冯建铁路客运专线耐久性混凝土技术研究2008

为满足社会不断发展的需要，我国目前正在加紧建设高速铁路和铁路客运专线。2005年以来，我国相继开工了石太线、武广线等多条铁路客运专线工程。按照铁道部最新颁布的铁路客运专线有关技术标准和规定，主体工程中混凝土结构中所采用的混凝土均应采用高性能耐久性混凝土，在《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》中，从耐久性角度重点强调了混凝土的抗氯离子渗透性、抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性及抗碱骨料反应性等，并根据结构所处的环境条件和设计使用年限，对混凝土耐久性的具体指标(电通量等)作出了明确的规定。 基于高性能耐久性混凝土严格的技术指标要求，在混凝土施工前必须进行系统而细致的技术研究，即采用什么样的原材料配置、各种原材料的质量标准、配合比设计过程中必须控制的各果。 本文对影响混凝土耐久性的部分因素进行了有重点的研究分析，对混凝土耐久性指标的试验方法进行了综合分析研究，确定了以电通量为混凝土耐久性主要控制指标。本文对耐久性混凝土的配制原理及其与非耐久性混凝土的区别进行了讨论分析；在混凝土配合比设计方面，本文研究重点是以采用聚羧酸系新型减水剂为基本技术路线，辅以较大掺量粉煤灰、提高原材料质量标准，在此基础上进行混凝土配合比设计、试配和各种技术指标的测试分析，以最终确定满足要求的配合比。本文提出了耐久性混凝土施工过程控制措施，对混凝土质量检测控制技术方面进行了研究和探讨。该研究成果在武广客运专线大瑶山一号隧道工程中应用，取得了预期效果。

8.学位论文张伟绿色高耐久性混凝土的早期塑性收缩与开裂性能研究2007

进入21世纪，水泥混凝土依然是土木工程建设中最主要的结构材料，其耐久性是国际国内工程界关注的重大科技问题。早期塑性收缩是高性能混凝土出现塑性裂缝的主要原因，也是高性能混凝土普遍存在的问题，混凝土早期裂缝加速了混凝土劣化的进程，对后期裂缝的形成及发展也有着极为重要的影响，严重影响了混凝土的耐久性。 为此，各国学者对影响混凝土开裂的早期力学性能、水化规律以及环境因素等做了广泛而深入的试验研究。然而大多数试验都集中于对混凝土某种特性的研究，不同研究者采用的试验方法又各不相同，致使研究结论很难比较，且对早期混凝土迅速而复杂的塑性收缩规律缺乏有效的试验手段和系统分析，因此，这些研究对混凝土早期塑性收缩与开裂的认识并不深入。专门针对复合掺加活性掺合料、高效引气剂、膨胀剂和混杂纤维等材料制备的高耐久性混凝土材料早期塑性收缩和开裂性能的研究还很少。 本文在分析高性能混凝土(High performance concrete，HPC)塑性收缩与开裂之间的关系和形成机理的基础上，采用平板约束试验，研究了采用高效减水剂、膨胀剂和混杂纤维等材料及其不同组合制备的系列混凝土的早期塑性收缩和开裂性能，优化出绿色高耐久性混凝土(Green high durable concrete，GHDC)的制备技术。研究过程中，对混凝土的早期塑性收缩裂缝作出分形评价，进一步探讨了膨胀剂的补偿收缩机理、纤维的阻裂机理以及二者多元复合的综合抑制机理。本文取得的主要结论如下： (1) 研制出早期塑性收缩小的GHDC材料制备技术，通过综合运用膨胀剂补偿收缩技术和纤维限缩阻裂技术，是获得低收缩、高抗裂混凝土材料的重要技术手段。 (2) 膨胀剂对聚丙烯(polypropylene，PP)纤维增强高性能混凝土的早期塑抗裂性的影响与减水剂种类相关，聚羧酸高效减水剂与铝酸盐混凝土膨胀剂(Aluminate expansion agent，AEA)的复合效应优于萘系减水剂与AEA膨胀剂的复合效果。 (3) AEA膨胀剂与哑铃型钢纤维的二元复合技术是增强GHDC早期抗裂能力的有效措施。 (4) 单根裂缝的长度、宽度以及其面积与相应裂缝的分形维数值曲线变化大致吻合，单根裂缝的分形维数值越高，对应裂缝的长度、裂缝最大宽度及开裂面积越大。 (5) 混凝土表面总开裂面积与相应分形维数值曲线变化大致吻合

，且与全场裂缝分布的分形维数值成正比，分形维数值越高对应混凝土表面的总开裂面积越大。 (6) 通过GHDC的SEM 图可以看出，膨胀剂的补偿收缩复合钢纤维阻裂的综合作用大大抑制了混凝土塑性裂缝的产生，达到了抗裂的目的，从而大幅度提高混凝土的耐久性。

9.学位论文刘远基于损伤理论的混凝土抗冻耐久性随机预测方法研究2006

传统的混凝土耐久性寿命预测的思路都是针对不同的失效机理，建立相应的预测模型，但实际环境中的混凝土一般都处于多种不利因素共同作用下的，要理清各种破坏因素的失效机理，同时考虑其相互间的耦合作用来建立一个合理的耐久性寿命预测模型，显然是非常困难的。 本文避开混凝土具体的失效机理研究，在混凝土损伤力学理论的基础上，建立混凝土一般耐久性损伤的本构关系；应用概率方法分析混凝土耐久性疲劳损伤的累积发展过程，建立混凝土损伤演化的三参数Weibull分布模型；建立适用于不同侵蚀条件或多种侵蚀条件共同作用下的混凝土一般耐久性随机预测模型，结合可靠度理论，预测混凝土的耐久性寿命。 在混凝土一般耐久性随机损伤预测模型的基础上，建立了适用于混凝土抗冻耐久性的随机损伤预测模型，进行混凝土劈裂抗拉声发射试验和快速冻融试验，利用建立的理论预测模型计算混凝土的冻融损伤，验证模型的精度；根据我国的实际情况，初步探讨混凝土抗冻性定量化设计的方法。

10.学位论文高松寒冷地区负温混凝土早期强度及冻融耐久性的试验研究2004

长期以来，由于我国北方由于冬季气候寒冷，冬季施工的技术不成熟，有许多难题一直未得到有效地解决。对于负温混凝土养护早期强度的发展

，以及混凝土的冻融耐久性一直是人们所关心的问题。论文就这两方面，进行了一系列试验研究。 论文介绍负温混凝土理论的发展，总结归纳负温混凝土冻害机理和防冻模型，分析影响负温混凝土耐久性的主要因素。在查阅和分析国内外有关负温混凝土及冬季施工技术资料的基础上，结合五爱市场二期混凝土从现场的施工准备到施工质量控制整个冬季施工过程，通过现场混凝土内部温度测量，采用成熟度法估算负温混凝土抗压强度；同时

，在实验室进行负温混凝土和普通混凝土冻融耐久性试验，用抗压强度损失率表示混凝土冻融耐久性的好坏，比较负温混凝土和普通混凝土在冻融耐久性上的差异，并简单分析了引起这种差异的原因。最终确立了采用一层聚乙烯薄膜加150mm厚珍珠岩覆盖的负温混凝土早期强度发展规律，即养护7天能达到设计强度的50％，且该条件下的负温混凝土养护48小时即获得抗冻临界强度。论文还确定了用成熟度法只能估算混凝土设计强度60％以内的强度值这一适用范围，总结得到负温混凝土内部的抗压强度由边缘位置向中心逐渐升高的规律。试验和分析结果表明负温混凝土比普通混凝土有更好的冻融耐久性，在保证施工质量、加强保温措施的条件下，能够在较短时间内获得抗冻临界强度。

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_shanxjz200919103.aspx

下载时间：2009年12月27日