钢筋混凝土耐久性实验方法研究

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摘要：随着钢筋混凝土在各个领域的运用，其耐久性越来越受到人们的关注，钢虽然筋混凝土耐久性受很多因素的影响，但可以对相关因素进行控制，达到增强钢筋混凝土耐久性的作用。本文对钢筋混凝土耐久性影响因素进行总结，并根据相关因素对钢筋混凝土耐久性进行了相关讨论。

  小清新：钢筋混凝土     耐久性    试验方法    研究   钢筋混凝土构件的耐久性损伤与破坏，是钢筋混凝面临的一个重要问题。目前，越来越多的学者和工程技术人员投入到了钢筋混凝土耐久性问题的研究中。在论述钢筋混凝土耐久性实验的重要意义的基础上 ,分析了影响钢筋混凝土耐久性问题的主要因素。钢筋混凝耐久性主要因素的分析，对耐久性提高很重要。   一、钢筋混凝土的定义   钢筋混凝又土钢筋砼,被广泛应用于建筑结构中.浇筑混凝土之前,先进行绑筋支模,也就是用铁丝将钢筋固定成想要的结构形状，然后用模板覆盖在钢筋骨架外面。最后将混凝土浇筑进去，经养护达到强度标准后拆模，所得即是钢筋混凝土。   二、钢筋混凝土国内外研究现状   对混凝土耐久性的研究可追溯到十九世纪四十年代，当时法国工程师维卡为了探索所建造的土仓码头被海水腐蚀的原因【1】，对使用的水硬性材料（石灰和火山灰制成的砂浆）的性能进行研究，经对比分析受损前后成分的变化，从而得出其耐久性失效的原因。20世纪20年代初，随着结构计算理论及施工技术水平的相对成熟，钢筋混凝土结构开始被大规模采用，应用的领域也越来越广阔。因此，许多新的耐久性损伤类型逐渐出现，这直接促使人们必须有针对性的进行研究，1934年~1964年间，卡皮斯和戈拉夫对混凝土在海水中的耐久性进行了实验研究，并提供了许多有关混凝土结构在自然条件下使用情况的可靠数据以及有关水泥种类、混凝土配合比和某些生产因素对混凝土抗蚀性影响的见解【2】。 进入20世纪60年代，混凝土结构的使用已经进入高峰期，同时混凝土结构的耐久性研究也进入了一个高潮，并且开始朝系统化、国际化方向发展。 我国从60年代开始了混凝土结构的耐久性研究，当时主要研究内容是混凝土的碳化和钢筋的锈蚀。80年代初我国对混凝土结构的耐久性开始了广泛而深入的研究，而得到不少成果。中国土木工程学会与1982年，1983年连续召开了两次全国耐久性学术会议。1991年12在天津成立了全国混凝土耐久性小组。2000年5月在杭州举行了土木工程第就届年会学术讨论会。2001年11月国内众多有关专家学者在北京举行的工程科技论坛上，就土建工程的安全性与耐久性问题进行了热烈的讨论，混凝土结构的耐久性问题得到了前所未有的重视。我国的混凝土结构的耐久性研究进入有组织的工作阶段。【3】   三、钢筋混凝土的结构   钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构。承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的。包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。用钢筋和混凝土制成的一种结构。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。用在工厂或施工现场预先制成的钢筋混凝土构件，在现场拼装而成。   四、钢筋混凝土耐久性实验研究的意义   对于大量的处于各种特定自然环境中德已建和待建的普通工业与民用钢筋混凝土建筑物、构筑物，需要评价其现在和未来的使用寿命，对于现有的正在遭受各种腐蚀性介质侵蚀的钢筋混凝土结构，面临着如何评价修复后的耐久性问题；对于高性能混凝土或改性混凝土等建筑材料不仅需要研究其强度，而且需要研究其在严酷的自然或工业环境条件下得材料耐久性问题；对于预应力混凝土结构、组合结构和网壳结构，在对其结构强度和使用性能重视的同时，其结构的耐久性研究问题也已开始提到议事日程上来，对其结构的耐久性能喝加速实验方法尚待进一步研究。 研究钢筋混凝土耐久性的主要途径是实验研究，如何缩短耐蚀性实验周期、如何实现符合实际侵蚀环境耐久性是研究耐久性的重要课题。建立有效的使用寿命预测方法，对于现有混凝土结构安全可靠程度的鉴定与评估，结构修复材料的选择，高耐久性混凝土的配制，新型钢筋混凝土的发展与应用等都具有重要意义。   五、影响钢筋混凝土耐久性的因素   1、钢筋锈蚀与混凝土的冻融循环    钢筋锈蚀与混凝土的冻融循环会对破坏混凝土的结构造成损伤。当钢筋锈蚀时，锈迹扩展，使混凝土开裂并使钢筋与混凝土之间的结合力丧失。当水穿透混凝土表面进入内部时，受冻凝结的水分体积膨胀，经过反复的冻融循环作用，在微观上使混凝土产生裂缝并且不断加深，从而使混凝土压碎并对混凝土造成永久性不可逆的损伤。    2、碳化作用    　　混凝土中的孔隙水通常是碱性的，钢筋在pH值大于9.5时是惰性的，不会发生锈蚀。空气中的二氧化碳与水泥中的碱反应使孔隙水变得更加酸性，从而使pH值降低。从构件制成之时起，二氧化碳便会碳化构件表面的混凝土，并且不断加深。如果构件发生开裂，空气中的二氧化碳将会更容易更容易进入混凝土的内部。通常在结构设计的过程中，会根据建筑规范确定最小钢筋保护层厚度，如果混凝土的碳化削弱了这一数值，便可能会导致因钢筋锈蚀造成的结构破坏。  测试构件表面的碳化程度的方法是在其表面钻一个孔，并滴以酚酞，碳化部分便会变成粉色，通过观察变色部分便可得知碳化层的深度。    3、氯化腐蚀    氯化物， 包括氯化钠，会对混凝土中的钢筋腐蚀。因此，拌合混凝土时只允许使用清水。同样使用盐来为混凝土路面除冰是被禁止的。氯离子是一种高效活化剂，在较低浓度下即可有效的破坏钢筋混凝土表面的钝化剂。   4、碱骨料反应    碱骨料反应或碱硅反应，（Alkali Aggregate Reaction，简称AAR，或Alkali Silica Reaction，简称ASR）是指当水泥的碱性过强时，骨料中的活性硅成分(SiO2)与碱发生反应生成硅酸盐，引起混凝土的不均匀膨胀，导致开裂破坏。它的发生条件为 (1)骨料中含有相关活性成分(2)环境中有足够的碱性(3)混凝土中有足够的湿度 75%RH。    5、高铝水泥的晶体转变    　　高铝水泥对弱酸特别是硫酸盐有抗性，同时早期强度增长很快，具有很高强度和耐久性。在第二次世界大战后被广泛使用。但是由于内部水化物晶体的转型，其强度会随时间推移而下降，在湿热环境下更为严重。在英国，随着3起使用高铝预应力混凝土梁的屋顶的倒塌，这种水泥在当地于1976年被禁止使用，虽然后来被证明有制造缺陷，但禁令仍然保留。  6、硫酸盐腐蚀    地下水中的硫酸盐会与硅酸盐水泥反应生成具有膨胀性的副产品例如矾石(ettringite)或碳硫硅钙(thaumasitein)从而导致混凝土的早期失效。   六、常用方法研究 1、真实实验法：真实实验法包括自然暴露发和退化构件法   自然暴露发是将制作的试件放到特定的真实环境中一段时间让其进行自然恶化发展，一般都要在10年甚至20年以上，然后测试其耐久性性能的退化。其优点是真实性、可靠性。但周期很长。   退化构件法是直接采用真实的退化结构中的构件，来进行钢筋混凝土耐久性实验【5】 。由于采用真实的退化结构中的构件，其结果相对较为真实。主要优点是缩短了实验周期。但退化构件获得较困难。   2、模拟实验法   模拟实验法是采取各种人工的方法对钢筋混凝土构件进行耐久性性能的加速退化，当达到所需退化程度后，即可进行耐久性实验。优点是实验可控性高，认为控制，出去次要因素。实验周期短，成本低，难度降低。同时实验可靠性可以反复进行。但是，适当的模拟方法选择很重要，要是选择不当，会导致构件差异。同时模拟环境和实际环境可能存在差异。目前常用的模拟实验法有内渗法、浸泡法、通电法、人工气候法。   结语：   综上所述，从对钢筋混凝土耐久性研究进展来看，一直以来，对钢筋混凝土耐久性研究从未停止，不管是从宏观的因素还是微观的因素，对其研究都很多，找出了很多因素，但还有待更进一步的研究与发展。目前主要研究方向有单因素模拟向多因素模拟转化、无应力状态模拟实验向有应力状态模拟实验的转化。 参考文献: [1]B.M.莫斯克文，C.H.阿列克谢耶夫，E.A.古捷耶夫等(苏)，倪继森.混凝土和钢筋混凝土的腐蚀及其防护方法[J].化学工业出版社.1988.   [2]杨广云，混凝土结构耐久性问题的研究现状[J].山西建筑.2007,33:133~134.   [3]洪乃丰，腐蚀与混凝土耐久性预测的发展和难点讨论[J].混凝土.2006,10:10~16.   [4]刘芳，混凝土中氯离子浓度确定及耐蚀剂的作用[J].浙江大学.2006,43~54.   [5]吴相豪，李丽，海港码头混凝土构件氯离子浓度预测模型[J].上海海事大学学报.2006,27：17~20.   [6]姬永生，袁迎曙，恒定气候混凝土内钢筋锈蚀速率的时变特性与机理[J].中国矿业大学学报.2007,36：153~158.