文档介绍：土木工程材料结课论文
土木工程材料结课论文 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
土木工程材料结课论文
题目：混凝土耐久性与寿命预测
世纪80年代，我国以中国建筑科学研究院和中冶集团建筑研究总院为首对混凝土构件的耐久性展开了广泛而深入的研究，取得了不少成果。
2 影响结构材料耐久性的因素
Taylor HFW 根据实验室试验结果和现场试验明确表明：水泥基材料的耐久性在大多数情况下是由它们作为坚实的屏障而有效阻止或至少是降低离子迁移进程决定的。劣化机理一般包括外界离子通过渗透进入材料的孔结构中，以及含水相和不含水相的化学物质的分解。混凝土结构在他们的寿命期内暴露于各种不同的环境中，因此有可能发生严重影响结构寿命的劣化。破坏因素有内部因素与外部因素之分。外部因素常常通过内部因素或进入混凝土内部而起作用；外部因素之间也常常相互影响和几个因素先后或同时造成破坏作用。这些都增加了混凝土耐久性问题的复杂性。混凝土结构常见的破坏因素有：冻融破坏、钢筋锈蚀、混凝土碳化、氯盐腐蚀、碱-集料反应等。其中氯化物的侵蚀是混凝土结构破坏因素之一。氯离子对混凝土的侵蚀通常发生在海边的混凝土结
构，北方地区冬天撒除冰盐的混凝土结构，氯离子对混凝土结构的危害程度远远大于二氧化碳。目前氯离子对混凝土及其内部钢筋的腐蚀机理已有较多的研究，而氯离子对混凝土的侵入却尚未有一个统一的模型。混凝土的冻融破坏主要发生在北方寒冷地区，虽然目前还无公认的、完全反应混凝土冻害的机理理论，但是对于混凝土抗冻措施已经有了较好的建议。碱-集料反应也是影响混凝土耐久性最主要的因素之一，它不同于其他混凝土病害，其开裂破坏是整体性的，且碱-集料造成的混凝土开裂破坏难以被阻止，目前其判定方法、影响因素和抑制方法都已有一定的研究。
3 混凝土耐久性研究方法
混凝土构件耐久性的研究是混凝土结构耐久性研究的前提和基础，混凝土结构的耐久性是一个由相互关联、相互制约的众多因素构成的复杂系统，研究单一因素作用下的结构耐久性是没有实际意义的。目前材料劣化机理的研究比较深入，取得不少研究成果，且已应用于实际工程，研究材料劣化的目的，在于分析其劣化破坏的机理，对耐久性影响的作用，还要考虑到各种损伤之间的相互影响和作用，建立多因素的损伤模型。1994 年，Mecha依据“最简单也是最有效的解决方案，是回到缺乏耐久性的根源，即混凝土渗透性和服务期影响渗透性增大的因素上”，提出了混凝土受外界环境影响而劣化的整体模型。材料性能劣化的计算模型就是描述劣化过程的一种算式，这些模型几乎都是经验的，并且主要是描述碳化或氯离子从混凝土表面侵入混凝土内部致使钢筋表面脱钝并开始锈蚀的过程，以及钢筋脱钝后的锈蚀发展过程与锈蚀后果，至于描述冻融、盐冻、硫酸盐、碱骨料反应对混凝土腐蚀的计算模型则极少。耐久性计算模型有着非常大的不确定性和不确知性，而且无法进行直接验证，不像构件承载力的强度计算模型，能较为容易地通过承载力试验获得其精度和不确定性。在耐久性研究中，一般都不考虑持久荷载作用下的应力状态对环境作用的影响。但在高应力下，不论受拉或受压，都会加剧环境的腐蚀作用。试验室条
件下进行单一和多种作用的快速腐蚀试验时，所采用的腐蚀作用程度远比实际情况严酷得多，所以给出的损害后果很有可能被过分夸大。
4 结构材料耐久寿命的定义
混凝土的耐久寿命是一个与时间有关的过程。Tuutti认为，混凝土结构的劣化过程为两个阶段：初始阶段和扩展阶段。初始阶段为侵蚀性物质进入混凝土保护层到侵蚀性物质到达钢筋处且钢筋开始去钝化；扩展阶段为钢筋开始腐蚀到材料性能达到极限状态。屈文俊等人认为，一般将混凝土中钢筋的因锈胀裂定义为混凝土结构的耐久性极限状态这样，位于侵蚀性环境条件下的混凝土结构耐久寿命就为自结构投入使用至混凝土结构出现锈胀裂缝的时间跨。这个时间跨一般分为两个时间段，第一阶段为诱发期，也即钝化期；第二阶段为发展期。Geiker等人将使用寿命定义为三部分时间之和，即t=t1+t2+t3，其中：t1为达到稳定状态所经过的湿度迁移时间； t2为暴露于空气一侧的混凝土中钢筋处Cl-达到临界浓度所经过的时间；t3为达到必须修补状态所经过的时间。. Liang 等人认为混凝土使用寿命的定义是：从施工开始至加筋处的Cl-浓度达到使混凝土初始劣化出现这一段的时间。无论混凝土结构寿命如何定义，使用寿命必须包含如下因素：特定的环境、一定的破坏准则、以概率术语表达等。
5 结构材料耐久寿命的预测
对在役混凝土结构进行耐久性评定和寿命预测，