钢筋混凝土结构耐久性预测的时变可靠度方法_管昌生
钢筋混凝土结构耐久性评估方法
钢筋混凝土结构耐久性评估方法随着社会的发展和建筑技术的不断进步，钢筋混凝土结构在现代建筑中得到了广泛应用。
然而，随着时间的推移，钢筋混凝土结构的耐久性会受到一系列因素的影响，如环境条件、施工质量等。
为了确保钢筋混凝土结构的长期稳定性和安全性，需要对其耐久性进行评估。
本文将介绍一种常用的钢筋混凝土结构耐久性评估方法。
一、背景介绍钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋组成的复合材料，具有良好的抗压和抗拉性能。
然而，随着时间的推移，混凝土内部可能会发生腐蚀、龟裂等问题，从而影响结构的整体稳定性和耐久性。
二、耐久性评估方法钢筋混凝土结构的耐久性评估主要包括以下几个方面：1. 环境评估环境评估是耐久性评估的基础，主要是评估结构所处环境的气候、腐蚀性物质等因素对结构的影响程度。
通过分析环境条件，可以判断结构受到的腐蚀和侵蚀程度，进而制定相应的防护措施。
2. 结构检测结构检测是对钢筋混凝土结构进行全面的检测和评估，包括外观检查、理化性质测试、力学性能测试等。
通过这些检测手段，可以了解结构的受力情况、质量状况和腐蚀程度，从而判断结构的耐久性。
钢筋混凝土结构的损伤评估是针对已经存在的损伤进行定性和定量的评估。
通过损伤评估，可以了解结构的剩余寿命和安全状况，为结构的维护和修复提供依据。
4. 寿命周期评估寿命周期评估是对钢筋混凝土结构在整个使用寿命内的性能进行评估。
通过考虑结构的设计、使用环境和维护等因素，可以预测结构在未来的使用寿命内可能出现的问题，并采取相应的措施来提高结构的耐久性。
三、方法应用举例以一个桥梁工程为例，介绍具体的耐久性评估方法应用：1. 环境评估对该桥梁所处的环境条件进行调查和分析，包括气候、水质、空气污染等因素。
通过检测水质中的腐蚀性物质浓度和大气中的污染物浓度，评估结构可能受到的环境腐蚀程度。
2. 结构检测对桥梁的外观进行检查，观察是否存在裂缝、污渍等问题。
同时，采集混凝土样品进行强度测试，了解混凝土的质量状况。
混凝土结构耐久性与可靠性检测技术
混凝土结构耐久性与可靠性检测技术混凝土结构是现代建筑中常见的结构形式，具有高强度、耐久性和良好的抗震性能等特点。
然而，由于受到自然环境和人为因素的影响，混凝土结构的性能和耐久性会逐渐下降，这可能会导致结构失效。
因此，如何进行混凝土结构的耐久性和可靠性检测，成为了建筑工程中一个至关重要的问题。
一、混凝土结构耐久性检测混凝土结构的耐久性主要涉及以下方面：混凝土质量、钢筋锈蚀、裂缝、渗漏和震害等。
在实际工程中，混凝土结构的耐久性检测通常采用以下几种方法：1.取样检测法该方法是通过对混凝土结构内取样，对样品进行物理、化学和机械性能的测试，以评估混凝土质量和耐久性。
该方法可通过实验室测试和现场取样检测两种形式进行。
2.无损检测法该方法是通过对混凝土结构进行声学、电学和热学等实验，评估混凝土质量和耐久性。
无损检测法具有非破坏性、快速、准确的特点，可用于评估混凝土结构内的质量和某些构件的尺寸。
3.综合检测法该方法是将取样检测法和无损检测法结合起来，利用多种检测手段对混凝土结构进行评估，以获得更加全面和准确的检测结果。
综合检测法需要实验室条件和高精度仪器设备，并且难度较大，因此需要专业工程技术人员进行。
二、混凝土结构可靠性检测混凝土结构的可靠性是指结构在正常使用条件下是否能够保持强度和稳定性。
混凝土结构可靠性的检测需要考虑多种因素，包括材料的强度、钢筋的锈蚀情况、结构构件的形状和尺寸、荷载状态等。
在实际工程中，混凝土结构的可靠性检测通常采用以下几种方法：1.静载试验法该方法是通过对混凝土结构施加一定的荷载，测量结构产生的变形和应力，继而评估混凝土结构的强度和稳定性。
静载试验法需要在工程现场进行，需要合适的测量仪器设备，并且需要具有一定的技术水平的工程技术人员进行。
2.动态试验法该方法是通过对混凝土结构施加动态荷载（如地震荷载等），测量结构的响应和振动特性，继而评估混凝土结构的强度和稳定性。
动态试验法需要精密的测量仪器设备，并且需要具有一定的专业技术的工程技术人员进行。
钢筋混凝土结构的疲劳寿命分析及预测
钢筋混凝土结构的疲劳寿命分析及预测一、引言钢筋混凝土是世界上最常见的建筑材料之一，广泛应用于房屋、桥梁、道路等领域。
然而，在使用过程中，钢筋混凝土结构会受到复杂的外力作用，其疲劳寿命也会随之降低。
因此，研究钢筋混凝土结构的疲劳寿命分析及预测，对于保证建筑安全、延长使用寿命具有十分重要的意义。
二、疲劳寿命分析方法1. 总体分析法总体分析法是在疲劳荷载作用下，结构的疲劳寿命是由结构的总体状况和材料强度决定的。
因此，采用这种方法可以在不考虑具体荷载作用特点的情况下，预估结构的疲劳寿命。
2. 应力幅值法该方法将应力幅值与材料应力–应变曲线中斜率的某个函数联系起来。
通过带入应力幅值和应力–应变曲线的参数，该方法可以预测材料的疲劳寿命。
3. 局部应力法该方法基于结构中某些部位所承受的局部应力，从而预测这些部位的疲劳寿命。
局部应力法可分为三种类型：直接法、相对应力法、裂纹扩展法。
4. 稳态渐近法该方法使用一种特定的曲线模型，根据材料的疲劳性能，建立曲线与材料间的联系。
接下来，疲劳荷载下的结构疲劳寿命就可以通过这条曲线的长期平均斜率进行预测。
三、在疲劳分析时需注意的问题1. 考虑不同荷载的影响同一结构的不同荷载下，其受到的应力状态不同，因此在分析疲劳寿命时需要考虑不同荷载的影响。
2. 考虑材料的非线性特性在钢筋混凝土结构的疲劳寿命分析中，材料的非线性特性必须得到充分考虑，以便得到更加准确的结果。
3. 考虑不同应力状态下的疲劳寿命不同应力状态下，材料的疲劳寿命存在差别。
因此，在分析疲劳寿命时，需要考虑不同应力状态下的疲劳寿命。
四、疲劳寿命预测的困难疲劳寿命预测是一个复杂且困难的过程。
原因在于疲劳寿命受到多种因素的影响，如材料的强度、荷载频率、荷载作用时间等。
此外，材料的性质也可能会随着时间的推移而发生变化，进一步增加预测的困难程度。
五、结论在钢筋混凝土结构的疲劳寿命分析和预测中，需要考虑多种因素的影响，并采用不同的方法进行分析。
混凝土结构的耐久性评估
混凝土结构的耐久性评估混凝土作为一种重要的建筑材料，在各种工程中被广泛应用。
然而，由于环境因素和使用条件的影响，混凝土结构会经历各种形式的破坏和衰老，从而降低其耐久性。
因此，对混凝土结构的耐久性进行评估和监测非常重要，以确保其长期的安全和可靠运行。
一、混凝土结构的耐久性评估方法在进行混凝土结构的耐久性评估时，通常采用以下几种方法：1. 目视检查和外观评估：通过观察混凝土表面的裂缝、腐蚀迹象和变形等，对混凝土结构的损伤情况进行初步评估。
这是一种简单且常用的方法，可以及时发现表面问题，但并不能全面准确地评估结构的内部状态。
2. 非破坏性检测技术：包括超声波探伤、雷达波测试、电阻率测试等。
这些技术可以通过测量混凝土的物理性质来评估其质量和损伤程度，同时不破坏混凝土结构本身。
非破坏性检测技术适用于对混凝土柱、墙、地板等进行检测，可以提供较为准确的评估结果。
3. 取样与实验室测试：通过采集混凝土样品，并在实验室中对其进行物理性能测试、化学分析等，来评估混凝土的质量和耐久性。
这种方法需要耗费一定的时间和成本，但可以提供非常准确的评估结果。
4. 结构监测系统：通过安装传感器，对混凝土结构的应力、变形、温度等参数进行实时监测，以获取结构的状态信息。
这种方法可以提供连续的监测数据，帮助及时发现结构的问题并采取相应的维修措施。
二、混凝土结构的主要耐久性问题混凝土结构在长期使用过程中可能会遇到以下几个主要耐久性问题：1. 腐蚀：当混凝土中的钢筋暴露在潮湿或盐水环境中时，钢筋可能会发生腐蚀。
腐蚀会导致钢筋体积增大，造成混凝土开裂，进一步加剧结构的破坏。
2. 渗透：混凝土结构可能会受到水、气体、化学物质等的渗透。
这些渗透物质会导致混凝土内部的腐蚀、溶解、变质等问题，加速结构的老化过程。
3. 冻融损伤：在寒冷地区，混凝土结构可能会经历多次冻融循环，导致冰的形成和膨胀，从而引起混凝土的开裂和剥落。
4. 碱骨料反应：当混凝土中的骨料含有反应性碱性物质时，可能会导致混凝土的膨胀和开裂。
基于可靠性分析的钢筋混凝土结构耐久寿命预测共3篇
基于可靠性分析的钢筋混凝土结构耐久寿命预测共3篇基于可靠性分析的钢筋混凝土结构耐久寿命预测1近年来，随着我国建筑业的迅猛发展，钢筋混凝土结构工程的数量也越来越多。
然而，随之而来的是钢筋混凝土结构的老化和损坏问题，为此，可靠性分析成为一种非常重要的手段来预测钢筋混凝土结构的耐久寿命。
本文将从可靠性分析的角度来探讨钢筋混凝土结构的耐久寿命预测。
一、钢筋混凝土结构的耐久性钢筋混凝土结构是指利用钢筋与混凝土共同作用，形成一种具有一定承载能力和刚度的建筑结构。
然而，在长期的使用过程中，由于外界环境的侵蚀、荷载的作用和材料自身的老化等因素，钢筋混凝土结构的耐久性会逐渐下降。
因此，对钢筋混凝土结构的耐久性进行可靠性分析已经成为一种必需品。
二、可靠性分析可靠性分析又称为可靠度分析，是一种分析某一系统在规定的时间内不失效的概率的方法。
在结构设计过程中，可靠性分析是评估结构设计的安全性、经济性和可行性的重要手段。
而在钢筋混凝土结构耐久寿命预测中，可靠性分析同样有着重要的作用。
三、影响钢筋混凝土结构寿命的因素1.外界环境因素外界环境因素是影响钢筋混凝土结构寿命的重要因素之一。
如气候的变化、风化、腐蚀、水分的侵蚀等。
钢筋混凝土结构在使用过程中很难避免这些因素的侵蚀，因此需要采取一定的防护措施，以减少这些环境因素的侵蚀。
2.荷载的作用荷载的作用是建筑结构长时间使用过程中另一个重要因素。
荷载包括静荷载和动荷载两种，通过静荷载和动荷载的变化，进而导致结构的变形、破坏和寿命的缩短。
3.材料自身的老化随着钢筋混凝土结构不断使用，材料自身就会发生老化，导致其强度和刚度的下降，使其承载能力和稳定性逐渐下降。
因此，及时的维护和保养是保证钢筋混凝土结构寿命的关键。
四、钢筋混凝土结构寿命评估的可靠性分析方法1.经验方法经验方法是一种结合经验和实践的方法，根据历史的数据和工程经验来对结构的寿命进行预测。
由于经验方法的简单、直观，容易实现，因此在很多实际工程中得到广泛应用。
混凝土结构的耐久性评估与预测研究
混凝土结构的耐久性评估与预测研究一、引言混凝土结构是现代建筑中最常见的结构之一，但它们可能会因为时间、自然灾害和使用条件等因素而受到损坏。
因此，对混凝土结构的耐久性评估和预测成为了建筑领域的研究热点之一。
本文将介绍混凝土结构的耐久性评估与预测的研究现状和方法。
二、耐久性评估的概念与方法1.耐久性评估的概念混凝土结构的耐久性评估是指通过对结构材料、结构设计和使用条件等方面进行分析和评估，以确定混凝土结构在使用寿命内能否满足设计要求，并且预测结构在未来使用中可能出现的问题。
2.耐久性评估的方法（1）实验法利用实验方法可以对混凝土结构的耐久性进行评估。
例如，对混凝土的抗压强度、渗透性、碱骨料反应等性能进行测试，从而评估混凝土结构的耐久性。
（2）模拟法利用计算机模拟技术，对混凝土结构的受力、变形、温度等参数进行模拟，从而评估混凝土结构的耐久性。
（3）现场调查法通过对混凝土结构进行现场调查，观察结构的表面状况、渗漏情况等，评估混凝土结构的耐久性。
三、耐久性评估的影响因素1.材料因素混凝土结构的材料是影响其耐久性的重要因素。
例如，水泥的种类和品牌、骨料的种类和粒径、掺合料的种类和掺量等，都会影响混凝土的耐久性。
2.设计因素混凝土结构的设计也是影响其耐久性的重要因素。
例如，结构的形式、结构的尺寸、结构的荷载等，都会影响混凝土结构的耐久性。
3.使用条件因素混凝土结构的使用条件也是影响其耐久性的重要因素。
例如，结构所处环境的温度、湿度、酸碱度等，以及结构的使用方式和使用频率等，都会影响混凝土结构的耐久性。
四、预测混凝土结构寿命的方法1.基于经验法利用历史数据和经验公式，预测混凝土结构的寿命。
例如，使用经验公式计算混凝土的耐久性指数，从而预测混凝土结构的寿命。
2.基于模型法利用计算机模拟技术，建立混凝土结构的数学模型，预测结构的寿命。
例如，使用有限元分析方法，对混凝土结构进行数值模拟，从而预测结构的寿命。
3.基于实测法通过对混凝土结构进行现场监测，观测结构的变化，预测结构的寿命。
基于渗透性的混凝土耐久性评价方法研究_管昌生
基于渗透性的混凝土耐久性评价方法研究管昌生 王雨齐(武汉理工大学)摘 要: 如何评价混凝土的耐久性是一个十分复杂的问题,在分析混凝土渗透性与耐久性关系的基础上,结合已有的研究成果,指出可以通过混凝土的渗透性来评价混凝土的耐久性,并给出了计算实例,计算结果与实际相符。
关键词: 混凝土耐久性; 渗透性; 碳化; 钢筋锈蚀; 抗冻性 混凝土材料以其特有的优越性在建筑工程上得到广泛的应用。
过去,由于历史、社会和人的主观认识等方面的原因,人们对混凝土结构的设计、选材、制作和养护等往往只重视强度而忽视了其耐久性,从而为混凝土结构以后的正常使用埋下了隐患,造成许多不良后果。
混凝土结构一旦发生耐久性问题,其维修加固费用是十分巨大的,有时甚至不得不拆除重建。
美国1975年由于混凝土腐蚀引起的损失为700亿美元,1985年则达1680亿美元,而今后每年用于维修或重建的费用预计高达3000亿美元,英国每年用于修复钢筋混凝土结构的费用达200亿英镑(合280亿美元),而日本目前每年用于房屋结构维修的费用为400亿日元(合3.3亿美元)以上。
混凝土耐久性指标一般可通过实验室加速试验的方法获得。
但传统的混凝土耐久性试验费力费时,加之当今的混凝土材料和技术研究进展迅猛,高性能混凝土的优越性能已经在重大工程中得到检验,混凝土的微观结构和化学成分已经有了很大变化,因此,过去的一些试验方法已变得越来越不适用。
为此,一些学者致力于寻求快速且更能反映实际情况的耐久性试验方法。
通过对影响混凝土耐久性因素的分析,结合国际上对混凝土渗透性和混凝土耐久性关系的研究成果,指出可以通过测定混凝土的渗透性来评价混凝土的耐久性。
1 混凝土的耐久性与渗透性按照ACI201委员会的定义,混凝土的耐久性是指对风化作用、化学腐蚀、磨耗或任何其它破坏过程的抵抗能力;耐久性的混凝土当露置于使用环境时将保持其原来的形状、质量和适用性。
影响混凝土耐久性的因素是很多的,其中包括了混凝土自身的因素,也包括了环境的因素以及二者之间的相互作用。
基于时变可靠度理论的随机结构全寿命预测方法初探
基于时变可靠度理论的随机结构全寿命预测方法初探
管昌生;代庆生
【期刊名称】《建材世界》
【年(卷),期】2003(024)001
【摘要】介绍了随机结构全寿命研究的意义及国内外研究现状,以钢筋混凝土为特征,提出了随机结构多因素影响机制,介绍了工程结构时变可靠度研究与工程应用状况,研究了结构设计方法、施工期条件,以及服役期结构的随机时变性问题,初步提出了基于时变可靠度理论的随机结构全寿命预测方法.
【总页数】3页(P41-43)
【作者】管昌生;代庆生
【作者单位】武汉理工大学;武汉锅炉股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU5
【相关文献】
1.基于时变可靠度的锈蚀混凝土结构全寿命成本模型 [J], 陆春华;袁思奇
2.基于时变可靠度理论的在役海洋平台结构构件剩余寿命预测 [J], 周雷;李志刚;陈祥余;周道成
3.基于小裂纹理论的GH4169高温合金的疲劳全寿命预测 [J], 张丽;吴学仁
4.基于时变可靠度的全寿命系统维修模型研究 [J], 何雪浤;王志伟;翟锡杰
5.基于时变可靠度理论的桥梁评估和剩余寿命预测 [J], 彭文韬;邓志勇;佘乐卿;周祥瑞
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
混凝土结构耐久性的评估与预测
混凝土结构耐久性的评估与预测混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施的重要建筑材料，其性能直接影响到建筑物的安全性和使用寿命。
混凝土结构的耐久性是指在使用性能和维修保养的情况下，混凝土结构所能保持的技术和经济寿命。
本文将探讨混凝土结构耐久性的影响因素、评估方法以及预测技术。
一、混凝土结构的耐久性影响因素混凝土结构的耐久性受到各种因素的影响，包括环境因素和内部因素。
环境因素主要包括气候条件、大气污染、地下水化学成分和土壤环境等。
内部因素主要包括混凝土材料本身的性质、设计和施工质量等。
1.气候条件气候条件是混凝土结构耐久性的重要影响因素。
例如，在寒冷的地区，结构物需要承受低温、霜冻和冰融循环等环境因素的影响，导致混凝土的自由膨胀和收缩以及表面的龟裂。
相反，在炎热的地区，高温和紫外线会导致混凝土表面开裂、脱落和腐蚀。
2.大气污染大气污染也是混凝土结构耐久性的重要因素之一。
例如，硫化物、氯离子和碳化物等化学物质会导致混凝土的腐蚀和龟裂。
此外，大气中的沙尘暴、化学污染和酸雨也会影响混凝土的硬度和强度。
3.地下水化学成分地下水中的化学物质也会影响混凝土结构的耐久性。
例如，地下水中的钙、镁、硫酸盐和氯化物等化学物质可能导致混凝土的盐渍化。
此外，地下水中的腐蚀物质也会引起混凝土的腐蚀。
土壤环境是混凝土结构耐久性的重要因素，它主要包括土壤类型、透水性、含水量和土壤酸碱度等。
例如，酸性土壤中的化学物质可能会导致混凝土的铁锈化，从而引起结构的破坏。
5.混凝土材料本身混凝土材料本身的性质、配合比、坍落度等也会影响混凝土结构的耐久性。
例如，混凝土中的气泡、空鼓和裂缝等缺陷可能导致混凝土的腐蚀和龟裂。
6.设计和施工质量设计和施工质量的差异也会影响混凝土结构的耐久性。
例如，在混凝土结构的施工过程中，材料配比的不当、混凝土的振捣不充分、浇注的不到位等不良施工操作都会影响混凝土结构的强度和耐久性。
二、混凝土结构耐久性的评估方法评估混凝土结构的耐久性需要采用一系列的试验方法和技术手段来分析混凝土结构的安全性和性能。
混凝土结构耐久性检测方法
混凝土结构耐久性检测方法一、背景介绍混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的主要建筑材料，其优点包括强度高、耐久性好以及易于施工等。
然而，长期以来，混凝土结构的耐久性问题一直是建筑工程中的重要问题之一。
混凝土结构的耐久性问题主要包括受潮、裂缝、腐蚀等方面的问题，这些问题会直接影响混凝土结构的使用寿命和安全性。
因此，混凝土结构的耐久性检测是非常必要的。
二、检测方法混凝土结构的耐久性检测方法包括以下几种：1.外观检测法外观检测法是一种比较直观的检测方法，通过观察混凝土结构表面的情况来判断其耐久性。
具体的方法是：检测人员需要对混凝土结构的表面进行仔细的观察，看是否存在裂缝、腐蚀、起砂、脱落等问题。
如果存在这些问题，就需要进行进一步的检测和处理。
2.取样检测法取样检测法是一种比较常用的检测方法，通过对混凝土结构内部进行取样来检测其耐久性。
具体的方法是：检测人员需要用电锤或钻头在混凝土结构内部取样，然后将样品送到实验室进行检测。
常见的检测指标包括混凝土抗压强度、碱度、氯离子含量等。
3.电化学检测法电化学检测法是一种比较先进的检测方法，可以对混凝土结构的腐蚀情况进行判断。
具体的方法是：检测人员需要将电极插入混凝土结构内部，然后通过测量电流和电势来判断混凝土结构的腐蚀情况。
常见的检测指标包括电位、电阻率、电流密度等。
4.无损检测法无损检测法是一种不损伤混凝土结构的检测方法，可以对混凝土结构的内部情况进行判断。
具体的方法包括超声波检测、雷达检测、红外线检测等。
常见的检测指标包括混凝土密度、混凝土质量、裂缝情况等。
三、检测流程混凝土结构的耐久性检测流程主要包括以下几个步骤：1.确定检测目的和方法在进行混凝土结构的耐久性检测时，首先需要确定检测的目的和方法。
根据需要，选择合适的检测方法。
2.准备工作进行混凝土结构的耐久性检测时需要进行一些准备工作，如准备检测设备和工具，安排检测人员等。
3.现场检测进行混凝土结构的耐久性检测时，需要进行现场检测。
钢筋混凝土结构耐久性评估及改进策略探讨
钢筋混凝土结构耐久性评估及改进策略探讨钢筋混凝土结构作为一种常用的建筑结构材料，其耐久性是保证建筑物长期稳定运行的关键因素。
本文将探讨钢筋混凝土结构耐久性评估的方法以及改进策略，旨在提高建筑物的寿命和安全性。
一、耐久性评估方法1.1 物理试验法物理试验法是一种常用的评估钢筋混凝土结构耐久性的方法。
通过对结构材料进行抗压、抗拉、抗弯等试验，可以评估其力学性能和耐久性能。
此外，还可以进行渗透性试验、腐蚀试验等，以评估结构材料在不同环境下的耐久性。
1.2 数值模拟法数值模拟法是一种基于计算机模型的评估方法。
通过建立结构的有限元模型，模拟结构在不同载荷和环境条件下的受力和变形情况，可以评估结构的耐久性。
这种方法可以快速、准确地评估结构的性能，并提供改进策略的参考。
1.3 经验法经验法是一种基于实际工程经验的评估方法。
通过观察和分析已建成的钢筋混凝土结构的使用情况和维修记录，可以评估结构的耐久性。
这种方法虽然不够科学和准确，但是在实际工程中具有一定的参考价值。
二、改进策略2.1 材料选择和配合比优化钢筋混凝土结构的耐久性与材料的选择和配合比密切相关。
选择高质量的水泥、骨料和掺合料，合理配制混凝土，可以提高结构的耐久性。
此外，还可以采用添加剂和防腐涂料等措施，进一步提高结构的耐久性。
2.2 设计和施工质量控制设计和施工质量是保证钢筋混凝土结构耐久性的重要因素。
合理的结构设计和施工工艺可以减少结构的应力集中和缺陷，提高结构的耐久性。
因此，在设计和施工过程中，应加强质量控制，确保结构的安全和耐久性。
2.3 维护和修复钢筋混凝土结构的维护和修复对于延长结构的使用寿命至关重要。
定期检查结构的损伤和腐蚀情况，及时进行维修和加固，可以防止结构的进一步损坏，提高结构的耐久性。
此外，还可以采用防腐涂料和防水材料等措施，保护结构免受环境侵蚀。
三、结论钢筋混凝土结构的耐久性评估和改进是保证建筑物长期稳定运行的关键。
通过物理试验、数值模拟和经验法等方法，可以评估结构的耐久性，并提供改进策略的参考。
混凝土结构的耐久性评估方法
混凝土结构的耐久性评估方法一、前言混凝土作为一种广泛应用于建筑工程中的主要材料，其耐久性是保证建筑物长期安全运行的关键因素之一。
因此，对混凝土结构的耐久性评估是非常重要的。
本文将介绍混凝土结构的耐久性评估方法，包括耐久性检测、耐久性评估和耐久性改善等方面，以期为工程师提供参考。
二、耐久性检测1.表面检测通过目视或触摸检查混凝土表面是否存在龟裂、腐蚀、变形等缺陷，以及混凝土表面是否存在颜色、纹理等变化，以判断混凝土的表面条件。
2.非破坏性检测非破坏性检测是指在不破坏混凝土结构的情况下，通过一定的检测手段来获取混凝土结构的性能信息。
包括超声波检测、电磁波检测、温度变化检测等。
3.破坏性检测破坏性检测是指在破坏混凝土结构的情况下，通过对混凝土结构的断面进行观察和检测，来获取混凝土结构的性能信息。
包括压缩试验、弯曲试验、剪切试验等。
三、耐久性评估1.设计寿命评估根据混凝土结构的设计寿命和使用环境，评估混凝土结构的耐久性，判断是否满足使用要求。
其中，设计寿命是指混凝土结构在设计使用寿命内，能够保持其设计性能的能力。
2.基于性能的评估基于性能的评估是指根据混凝土结构在使用过程中的实际性能情况，评估混凝土结构的耐久性。
其中，实际性能包括强度、变形、裂缝、渗透性等。
3.基于损伤的评估基于损伤的评估是指通过对混凝土结构的损伤情况进行评估，来判断混凝土结构的耐久性。
其中，损伤包括裂缝、腐蚀、渗漏等。
四、耐久性改善1.表面涂层在混凝土结构表面涂刷一层特殊的涂层，可以有效地防止水分和气体的渗透，从而延长混凝土结构的使用寿命。
2.修补对混凝土结构进行修补，可以有效地解决混凝土结构表面的龟裂、腐蚀等问题，从而延长混凝土结构的使用寿命。
3.加固对混凝土结构进行加固，可以增强混凝土结构的承载能力和抗震能力，从而提高混凝土结构的使用寿命。
五、结论混凝土结构的耐久性评估是保证建筑物长期安全运行的关键因素之一。
通过耐久性检测、耐久性评估和耐久性改善等措施，可以有效地提高混凝土结构的使用寿命。
钢筋混凝土结构耐久寿命评估的随机可靠度法
钢筋混凝土结构耐久寿命评估的随机可靠度法摘要：鉴于钢筋混凝土结构耐久寿命评估的重要性，本文简要介绍了随机可靠度评估方法。
关键词：钢筋混凝土结构；耐久寿命；可靠度1 引言混凝土锈蚀损伤导致钢筋混凝土结构过早老化，最终结构损坏。
损坏不是一定意味着结构倒塌，但是大多数情况下体现在失去结构的耐久性，并以混凝土的开裂和过大的挠度为特征。
实际经验和实验观察报告表明腐蚀影响钢筋混凝土结构破坏在标准强度测量下分为不同的等级，而且使用性随着时间增长而加速降低。
其原因被认为是自然因素所为，腐蚀产物释放出一个膨胀力作用在混凝土上，由于混凝土较低的抗拉强度，这个膨胀力导致了一个多米诺效应：混凝土开裂，剥落，和钢筋与混凝土的脱离。
一旦腐蚀在混凝土结构上扩展，这些所有的效果越趋明显，结构刚度减小而且挠度增加。
更多严重的结构耐用性失效解释了为什么如此多的钢筋混凝土结构看起来虽然严重破坏（大块混凝土剥落）但是结构仍然是可靠的。
由于设计上采用安全系数（荷载和抗力系数）对于结构强度通常大于结构可靠度而实际的危险是强度的减小小于可靠度的安全系数。
这导致在腐蚀影响混凝土结构的耐久性上需要一个可靠的评估。
另一方面，由于混凝土结构维护费用通常很高（更不用说在修复期间对公众造成的不便），实际上重要的是精准的预报时间给维修损坏的结构以便在钢筋混凝土成本的管理上达到成本效率。
本文的目的是介绍一个以性能为基础的方法对于腐蚀影响钢筋混凝土的耐久性评估，以混凝土受弯构件为例，时变可靠度法被用来计算耐久性失效概率，对工程技术人员而言，该方法可作为钢筋混凝土基础设施维修决策的工具。
2 随机可靠度法在评估结构耐用性时，应该为结构确定一个性能标准。
在结构可靠度理论里，这个标准可用一个极限状态函数表达如下：使用等式（2）到实际结构上，主要的成就在于创建了一个结构反映模型。
腐蚀影响下的钢筋混凝土结构包含以下特征：1）混凝土内钢筋开始锈蚀；2）腐蚀引起结构构件保护层的开裂；3）钢筋与混凝土粘结滑移。
混凝土耐久寿命预测的研究方法综述
综上所述，随着对混凝土材料研究的深入、 工程实践经验的增加以及相关科学的发 展 ， 混 凝 土的耐久性设计和使用寿命的预测方法 也 必 将 成 熟。可以认为，混凝土材料也是一种可 以 设 计 的 材料，按规范设计与施工的混凝土材料 可 以 达 到 理想的境界。
!"& 在材料的物理和化学性能基础上建立劣化过程
IJ K%,LFB
（ *F%B7M@"F ;B#$,$F$+ "D 9F,4A,B7 N?,+B?+ O *F%B7M@"F >(P==P ）
!"#$%&’$#： 3"B?.+$+ AF.%G,4,$H 4,D+ Q.+A,?$,"B ,# %B ,&Q".$%B$ #FGL+?$ $" ?"B?.+$+ AF.%G,4,$H .+#+%.?@R S@,# %.$,?4+ #F&&%.,M+# $@+ ,&Q".$%B$ &+$@"A# %BA Q.%?$,?+ "D ,$ ，%BA A,#?F##+# $@+,. &+.,$# %BA A,#%AT%B$%7+#R ()* +,%-#：AF.%G,4,$H 4,D+；Q.+A,?$,"B；&+$@"A#
’2)
。
。
第二届 389 : !;<86 混凝土结构耐久性国际会 议提出了混凝土使用寿命的三种定义，其 中 技 术 性使用寿命的涵义与文献 ’() 一致；功能性使用 寿命表示结构功能失效时所经历的时间； 经 济 性 使用寿命则定义为拆除重建比继续维持结 构 更 有 利时所经历的时间。可以认为，技术性使 用 寿 命
混凝土结构的耐久性评估与预测研究
混凝土结构的耐久性评估与预测研究一、前言混凝土结构是现代建筑中最常见的建筑材料之一，其优点为强度高、耐久性好、易于加工等。
然而，由于气候、环境以及使用条件的不同，混凝土结构的耐久性会受到影响，从而导致混凝土结构的损坏和破坏。
因此，混凝土结构的耐久性评估和预测研究对于保障建筑结构的安全和可靠性至关重要。
二、耐久性评估的概念和方法1. 耐久性评估的概念耐久性评估是指通过对混凝土结构的材料、设计、施工、使用、维护等方面进行综合评估，确定混凝土结构的耐久性状态，并预测其未来的耐久性状况。
耐久性评估是混凝土结构维护和保养的重要依据。
2. 耐久性评估的方法（1）基础资料收集法：通过调查混凝土结构的设计、施工、使用和维护情况等基础资料，了解混凝土结构的历史和现状。
（2）检测和测试法：通过对混凝土结构进行力学性能、结构安全、氯离子渗透、碳化深度、裂缝、锈蚀等检测和测试，判断混凝土结构的耐久性状态。
（3）模拟和预测法：通过对混凝土结构的使用条件、环境和材料等因素进行模拟和预测，评估混凝土结构的未来耐久性状况。
三、混凝土结构耐久性评估的影响因素1. 材料因素混凝土结构的材料是其基础，混凝土的强度、抗渗性、耐久性等是保证混凝土结构耐久性的重要因素。
材料因素包括水泥、骨料、外加剂、钢筋等。
2. 设计因素混凝土结构的设计是建筑结构的核心，设计合理性和科学性直接关系到建筑结构的安全和耐久性。
设计因素包括结构类型、荷载、构造、施工工艺等。
3. 施工因素混凝土结构的施工质量直接影响其耐久性，施工因素包括混凝土浇筑、养护、防水、防腐等。
4. 使用因素混凝土结构在使用过程中受到气候、环境、荷载等多种因素的影响，使用因素包括使用环境、维护保养、自然灾害等。
四、混凝土结构耐久性预测的方法1. 经验法经验法是基于混凝土结构的历史数据和经验进行预测的方法，通过对历史数据进行分析和总结，推断混凝土结构未来的耐久性状况。
2. 数学模型法数学模型法是基于混凝土结构的物理和化学原理，通过建立数学模型进行预测的方法。
混凝土结构中的耐久性评估方法
混凝土结构中的耐久性评估方法一、引言混凝土是现代建筑中最常见的材料之一。
它具有高强度、耐久性和抗压性等优良性质，因此被广泛应用于建筑物、桥梁、道路和地下设施等建筑工程中。
然而，由于混凝土结构长期受到自然环境和使用条件的影响，会导致混凝土结构的耐久性下降，从而影响其使用寿命和安全性。
因此，对混凝土结构的耐久性进行评估至关重要。
本文将介绍混凝土结构中的耐久性评估方法，包括耐久性评估的目的、评估方法、评估指标和实施步骤等方面。
二、耐久性评估的目的混凝土结构的耐久性评估旨在确定混凝土结构的使用寿命和安全性，以及在设计、建造和运营过程中可能出现的问题。
评估的目的是为了提高混凝土结构的使用寿命和安全性，延长其寿命，减少维护和修复所需的成本和时间。
三、耐久性评估的方法混凝土结构的耐久性评估可以通过以下几种方法进行：1. 实地调查实地调查是评估混凝土结构耐久性的最基本方法之一。
通过对混凝土结构的外观、裂缝、变形和渗漏等情况进行观察和分析，确定混凝土结构可能存在的问题和隐患。
2. 检测技术检测技术是评估混凝土结构耐久性的重要手段之一。
它可以通过无损检测、钻孔取样和试验室分析等方法，对混凝土结构的物理力学性能进行测量和分析，确定混凝土结构的强度、硬度、密度和孔隙率等指标。
3. 数值模拟数值模拟是评估混凝土结构耐久性的高级方法之一。
它可以通过计算机模拟和仿真等方法，对混凝土结构的受力、变形和损伤等情况进行分析和预测，确定混凝土结构的安全性和使用寿命。
四、耐久性评估的指标混凝土结构的耐久性评估指标可以分为以下几个方面：1. 强度指标强度指标是评估混凝土结构耐久性的基本指标之一。
它包括混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和剪切强度等指标。
这些指标可以通过试验室分析和数值模拟等方法进行测量和分析。
2. 密度指标密度指标是评估混凝土结构耐久性的重要指标之一。
它反映了混凝土的质量和坚固程度。
常用的密度指标包括混凝土的单位体积质量、孔隙率和气孔含量等指标。
混凝土结构的耐久性评价方法
混凝土结构的耐久性评价方法一、前言混凝土结构是现代建筑中最为常见的结构类型之一，其耐久性评价是混凝土结构设计、施工和维护的重要环节。
本文旨在介绍混凝土结构的耐久性评价方法，包括评价的目的、方法和指标等内容，以供参考。
二、耐久性评价的目的混凝土结构的耐久性评价主要是为了确定结构的寿命和安全性。
通过评价，可以得出结构的具体使用年限和维护保养方式，以提高结构的使用寿命和安全性。
三、耐久性评价的方法1.资料收集混凝土结构的耐久性评价首先要进行资料收集，特别是对于历史建筑、老旧建筑等，更需要进行详细的资料收集。
资料收集包括结构设计图纸、施工记录、现场勘察记录、维护保养记录、结构检测报告等。
2.现场勘察现场勘察是混凝土结构耐久性评价的重要环节。
通过现场勘察可以了解结构的实际使用情况，包括结构的建造年代、使用年限、维护保养情况、存在的问题等。
现场勘察主要包括外观观察、测量和采样等。
外观观察包括结构表面的裂缝、鼓包、剥落、氧化等情况；测量包括结构的尺寸、倾斜、位移等；采样则是为了进行实验室检测，了解混凝土的力学性能、耐久性能等指标。
3.实验室检测实验室检测是混凝土结构耐久性评价的重要手段之一。
通过实验室检测可以了解混凝土的力学性能、耐久性能等指标，为评价提供依据。
实验室检测主要包括混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、水泥含量、氯离子渗透深度等指标的测试。
4.数据处理和分析通过资料收集、现场勘察和实验室检测，得到大量的数据。
对这些数据进行处理和分析，得出结论是混凝土结构耐久性评价的重要环节。
数据处理和分析主要包括数据的整理、统计和分析。
整理和统计数据是为了得到数据的基本信息，例如数据的平均值、最大值、最小值等；分析数据则是为了得出结论，例如结构的寿命、维护保养方案等。
四、耐久性评价的指标混凝土结构的耐久性评价指标主要包括以下几个方面：1.混凝土强度混凝土强度是衡量混凝土耐久性的重要指标之一。
混凝土强度直接影响结构的承载能力和使用寿命。
混凝土的耐久性设计原理与评价方法
混凝土的耐久性设计原理与评价方法一、前言混凝土作为一种重要的建筑材料，其耐久性一直是一个重要的问题。
随着工程建设的不断发展，对混凝土结构的要求也越来越高，因此混凝土的耐久性设计和评价变得尤为重要。
本文将从混凝土的耐久性设计原理和评价方法两个方面进行详细阐述。
二、混凝土的耐久性设计原理1.耐久性设计的基本原则混凝土的耐久性设计需要从以下几个方面考虑：材料的耐久性、结构的耐久性、环境的耐久性等。
在进行混凝土耐久性设计时，需要根据所处环境和使用要求，选择合适的材料、设计合理的结构，同时考虑混凝土的保护和维护。
2.材料的选择与使用（1）水泥的选择：水泥是混凝土的主要材料之一，其选择需要根据工程的具体情况进行。
对于需要抗硫酸盐侵蚀的工程，应选用硫铝酸盐水泥；对于海洋工程，应选用硅酸盐水泥；对于抗氯离子渗透的工程，应选用高性能水泥等。
（2）骨料的选择：骨料是混凝土中的主要骨架材料，其选择需要考虑结构的使用条件和环境因素。
对于需要抗冻融循环的工程，应选用强度高、吸水率低的骨料；对于抗氯离子渗透的工程，应选用抗氯离子腐蚀的高性能骨料等。
3.结构设计结构设计是混凝土耐久性设计的关键，其设计需要根据工程的使用条件和环境因素进行。
对于抗地震的建筑工程，需要采用合理的结构形式和构造措施；对于海洋工程，需要采用防波堤、防浪墙等结构形式；对于桥梁工程，需要采用合理的桥墩和桥面设计等。
4.混凝土保护和维护混凝土的保护和维护是混凝土耐久性设计的重要内容。
一方面，需要在混凝土施工过程中采用合理的保护措施，如防止混凝土水分过多蒸发，避免太阳直射等；另一方面，需要在混凝土使用过程中进行合理的维护，如定期检查维护混凝土结构，及时修补损坏等。
三、混凝土的耐久性评价方法1.混凝土结构的检测方法（1）视觉检测：通过观察混凝土表面的裂缝、剥落、变形等情况，判断混凝土的质量和耐久性。
（2）声学检测：通过声波传播的速度和反射情况，判断混凝土的质量和耐久性。
浅析钢筋混凝土结构耐久性评定方法
浅析钢筋混凝土结构耐久性评定方法发表时间：2014-07-29T09:39:11.997Z 来源：《职业技术教育》2014年第5期供稿作者：李丁刘国强[导读] 如果混凝土结构中渗入一定量的氯离子，就会造成内部钢筋被锈蚀，从而造成结构的工作性能下降。
李丁刘国强（阜新市工程质量检测中心辽宁阜新123000）摘要：建筑物检测的准确性直接影响着结构的鉴定结论和维修加固方案。
为了探究氯离子在钢筋混凝土结构中对钢筋的锈蚀情况，分析其对结构耐久性的影响，文章介绍了基于菲克第一、第二扩散定律检测混凝土中氯离子含量的方法。
以后研究时应综合考虑混凝土对氯离子的线性固化，以及扩散系数的变化规律，才可以推导出氯离子浓度和扩散系数随时间和位置的变化规律。
关键词：混凝土氯离子耐久性扩散引言：随着建筑业的飞速发展，混凝土结构的稳定性问题日渐突出。
为了确保工程质量，各部门各企业严格依规范对混凝土结构进行检测，诸如通过观感检查密实程度和裂缝情况、采用回弹法检测混凝土强度和碳化深度以及用超声波法检查缺陷等，对沿海地区来说分析混凝土内氯化物的含量也尤显重要。
建筑物检测是建筑物进行养护、维修和加固的先导，是决定维修和加固方案可行和正确与否的可靠保证。
我们研究的目的是采用更加严谨精准的手段，探明钢筋混凝土结构的破坏机理，估计其破坏的趋势。
文章针对检测项目中的混凝土氯离子含量分析进行了研究。
一、预估混凝土氯离子含量分布的方法简介由于沿海地区的空气中氯离子浓度相对较大，如果混凝土结构中渗入一定量的氯离子，就会造成内部钢筋被锈蚀，从而造成结构的工作性能下降，并且会降低混凝土的耐久性，最终产生结构失效的现象。
那么通过现场氯离子浓度的检测结果判断其在混凝土构件内部随时空的变化趋势，将会有利于评价混凝土结构的使用年限，从而指导生产实践活动，保证工程质量。
大量的生产实践及实验研究表明，混凝土中本就含有一定量的氯离子，它们是以拌合物的形式成为混凝土的组成成分，这部分氯离子还不至于锈蚀内部的钢筋，此外水泥的水化产物对氯离子还有一定的固化作用。
钢筋混凝土结构的性能与持久性评估与改进措施
钢筋混凝土结构的性能与持久性评估与改进措施钢筋混凝土结构作为建筑领域中最常见的结构体系之一，具有优良的耐久性和承载能力，但随着时间的推移和外部环境的影响，其性能和持久性可能会受到影响。
因此，进行钢筋混凝土结构的性能评估和制定相应的改进措施至关重要。
本文将围绕此主题展开。
一、钢筋混凝土结构的性能评估1. 强度评估：通过检测和分析结构中的应力、应变和变形等参数，评估结构的强度和稳定性。
常用的方法包括非破坏性检测、结构监测以及有限元分析等。
2. 延性评估：延性是钢筋混凝土结构的重要性能之一，关系到结构的抗震性能。
通过进行抗震性能评估，分析结构的能量耗散和变形能力，判断结构的延性水平。
3. 耐久性评估：钢筋混凝土结构在长期使用中容易受到气候、化学物质侵蚀等因素的影响，因此耐久性评估是必不可少的。
通过检测混凝土中的氯离子渗透、碳化深度、钢筋锈蚀等指标，评估结构的耐久性能。
二、钢筋混凝土结构的改进措施1. 施工工艺改进：合理优化施工工艺，减少构件制作和安装过程中的缺陷和损伤。
采用先进的模板支撑系统、加强施工质量管理等措施，保证施工质量。
2. 混凝土材料改进：优化混凝土配合比，选用高性能混凝土（HPC）或超高性能混凝土（UHPC），以提高结构的强度和耐久性。
3. 钢筋防护：采取钢筋表面防护措施，如涂刷防腐剂、加装防腐层等，以延长钢筋的使用寿命，减少锈蚀损伤。
4. 结构加固与修复：对已使用的钢筋混凝土结构，如发现裂缝、剥落等情况，及时采取加固和修复措施，保证其持久性能。
5. 环境保护：合理设计结构防水层、耐久性材料，保护结构免受外界水分和有害物质侵蚀，延长结构的使用寿命。
结语钢筋混凝土结构的性能评估和改进措施对于确保结构的可靠性和耐久性至关重要。
通过对结构强度、延性和耐久性的评估，可以及时发现结构存在的问题，并采取相应的改进措施。
这些改进措施包括施工工艺的改进、混凝土材料的优化、钢筋防护、结构加固与修复以及环境保护等方面。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第25卷 第6期2003年6月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNAL OF WUHA N UNIVERSITY OF TEC HNOLOGY V ol.25 N o.6 Jun.2003文章编号:1671-4431(2003)06-0031-04钢筋混凝土结构耐久性预测的时变可靠度方法*管昌生 江智鹏(武汉理工大学) 摘 要: 分析了钢筋混凝土耐久性的碳化与钢筋腐蚀影响机制,研究了钢筋混凝土结构碳化时间与腐蚀宽度模式、以及钢筋混凝土耐久性时变统计特征,提出了钢筋混凝土结构耐久性预测的时变可靠度方法。
关键词: 钢筋混凝土结构; 耐久性预测; 时变可靠度中图分类号: T U 528文献标识码: A收稿日期:2003-03-31.作者简介:管昌生(1957-),男,教授;武汉,武汉理工大学土木工程与建筑学院(430070).*湖北省建设厅资助项目(G 200219).对钢筋混凝土结构耐久性进行预测具有十分重要的意义。
然而迄今为止,这一领域的系统研究进展不大,其原因是该研究所涉及的学科较广、难度较大。
而钢筋混凝土结构抗力在施工阶段初始的随机性,以及使用环境的影响所致衰减性,是该问题复杂性的重要特征。
随着我国基本建设的发展,迫切需要对这一问题进行深入的研究。
工程结构在长期使用过程中,在人为或自然环境的作用下,其内部状态随着时间的变化将发生材料老化与结构损伤,这种损伤累积将导致结构承载力下降、耐久性能降低。
长期以来人们忽视了钢筋混凝土结构的耐久性问题。
调查表明[1],在美国1975年各种结构腐蚀造成的损失为700多亿美元,其中钢筋锈蚀造成的损失约占40%。
公路网56万座桥中,处于严重失效的有9万座。
1987年有25万多座混凝土桥处于不同程度的损伤状态,且每年以3万多座的速度在增加。
1991年用于修复耐久性损坏的桥梁耗资910亿美元。
英国每年为解决海洋环境腐蚀与防护问题就花费将近20万英镑。
日本每年仅用于房屋结构维修的费用即达400亿日元。
我国的钢筋混凝土结构占有相当的比例,由于钢筋混凝土耐久性引起的结构破坏问题非常严重。
钢筋锈蚀已成为导致我国钢筋混凝土结构耐久性失效的主要原因之一。
随着我国许多土木水利工程已进入了“老化”阶段,迫切需要对这类结构进行科学的检测与评价。
因此,工程结构耐久性预测对结构安全性评估具有极其重要的意义[2]。
目前,国内外几乎还没有学者将时变可靠度理论应用于工程结构的耐久性预测研究,国外较早对结构时变性进行研究的主要有:W ood 研究了混凝土的长期衰减性[3],M art ínP érez 研究了钢筋混凝土结构环境影响服役期预测[4],Mark 等人研究了基于可靠度的钢筋混凝土在役结构的建造与使用荷载的影响[5]。
由于钢筋混凝土结构及环境的复杂性,使得耐久性寿命预测的研究难度较大。
将时变可靠度理论用于耐久性预测,是该领域前沿研究新课题,其基本理论的建立与完善还要进行大量研究工作。
1 钢筋混凝土结构耐久性影响机制1.1 混凝土碳化机制混凝土碳化是水泥石中的水化产物与环境中的二氧化碳作用,生成碳酸钙或其他物质的现象。
这是一个极其复杂的多相物理化学过程。
普通硅酸盐水泥混凝土中水泥熟料经水化后,混凝土孔隙水溶液为氢氧化钙饱和溶液,其pH 值约为12～13呈强碱性。
在水泥水化过程中,由于化学收缩、自由水蒸发等多种原因,在混凝土内部存在大小不同的毛细管、孔隙、气泡等,大气中的二氧化碳通过这些孔隙向混凝土内部扩散,并溶解干孔隙内的液相,在孔隙溶液中与水泥水化过程中产生的可碳化物质发生碳化反应,生成碳酸钙。
由于碳化反应的主要产物碳酸钙属非溶解性钙盐,比原反应物的体积膨胀约17%,因此,混凝土的胶凝孔隙和部分毛细孔隙将被碳化产物堵塞,使混凝土的密实度和强度有所提高,一定程度上阻碍了二氧化碳和氧气向混凝土内部的扩散。
另一方面,混凝土碳化使混凝土的pH 值降低,完全碳化混凝土的p H 值约为8.5～9.0,使混凝土中的钢筋脱钝。
研究混凝土碳化的方法主要有:快速碳化试验、长期暴露试验、实际建筑物碳化调查及基于扩散理论分析方法。
混凝土碳化是环境中的二氧化碳向混凝土内部扩散,并与混凝土中的可碳化物质发生化学反应的过程,因此,很多学者应用扩散理论研究混凝土的碳化规律。
假设混凝土中二氧化碳浓度呈直线分布,混凝土表面二氧化碳浓度为W ,未碳化区浓度为零,单位体积混凝土吸收二氧化碳量为恒定值。
在此假设下,混凝土碳化过程遵循F ick 第一扩散定律,由此得到理论上计算混凝土碳化深度的公式为:d ={(2_Wt )/V }1/2。
其中d 为碳化深度,_为二氧化碳在混凝土中的有效扩散系数,W 为混凝土表面二氧化碳浓度,V 为单位体积混凝土吸收二氧化碳的量,t 为碳化时间。
从混凝土碳化机制可以看出,混凝土碳化速度主要取决于二氧化碳的扩散速度,及二氧化碳与混凝土中可碳化物质的反应性。
对碳化速度产生影响的环境条件主要是环境中CO 2的浓度、环境温度及环境湿度影响。
由于碳化反应是一种化学反应,与此有关的物质浓度对碳化速度有很大影响,CO 2浓度越高,碳化速度越快。
一般认为,碳化速度与CO 2浓度的平方根成正比。
气体的扩散速度和碳化反应受温度影响较大,因此,随温度升高碳化速度加快。
试验研究表明,CO 2浓度10%、相对湿度80%条件下,温度40℃的碳化速度是20℃的2倍。
环境湿度对混凝土碳化速度有很大影响。
相对湿度的变化决定着混凝土孔隙水饱和度的大小,湿度较小时,混凝土处于含水率较低的状态,虽然CO 2气体的扩散速度较快,但由于碳化反应所需水分不足,故碳化速度较慢。
湿度较高时,混凝土的含水率较高,阻碍了CO 2气体在混凝土中的扩散,故碳化速度也较慢。
试验结果表明,在CO 2浓度10%、温度40℃的条件下,相对湿度40%的碳化速度是80%时的1.8倍。
一般认为,碳化速度与相对湿度的关系呈抛物线状,在相对湿度40%～60%时,碳化速度较快,50%时达到最大值。
试验结果表明,相对湿度在50%～70%时,混凝土碳化速度最快。
1.2 混凝土钢筋锈蚀机制钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构,特别是预应力结构的强度有严重影响。
据日本资料显示,大约21.4%的钢筋混凝土结构破坏是钢筋锈蚀所致。
美国学者对一些桥梁进行了电极测量,结果表明,其中的钢筋正以0.5～ 2.0mm /年的速度锈蚀。
可见,钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构耐久性研究课题之一。
钢筋锈蚀是在O 2和H 2O 共同存在的条件下,钢筋表面的铁不断失去电子而溶于水的过程。
锈蚀生成物Fe (HO )3的体积膨胀好几倍,可使混凝土保护层沿钢筋方向开裂、脱落,最终造成钢筋和混凝土之间的粘结破坏,使结构丧失承载力。
在锈蚀过程中Cl -的存在起着重要作用,试验表明,若无Cl -存在,无论O 2和H 2O 的溶度有多大,钢筋均不易锈蚀,锈蚀速度随Cl -的增大而急剧加快。
碳化可使混凝土碱度降低,完全碳化的混凝土pH 值低于9。
以前人们一致认为,只有当混凝土保护层完全碳化后钢筋才开始锈蚀。
最近的一些试验表明,当未碳化的保护层为15mm 时钢筋即已进入较为严重的锈蚀状态,另一方面,由于混凝土保护层的不完整性,裂缝的存在,锈蚀开始时间会大大提前,锈蚀速度亦会大大提高。
当钢筋应力低于屈服点时,锈蚀速度较为稳定。
当应力高于屈服点时,锈蚀速度会加快好几倍,后一种锈蚀称为应力锈蚀,应力锈蚀具有脆断性,因此更具危险性。
钢筋锈蚀首先会使结构中钢筋的受力面积减小,严重时可造成粘结破坏,结构失效。
其次对钢筋的力学性能也有一定的影响。
应力钢筋当受到均匀锈蚀时,影响也不大,而应力钢筋,特别是高应力钢筋,当受到局部锈蚀时,强度有一定的降低,变形能力也有所下降。
混凝土是由粗粒状材料镶嵌于坚硬基质材料中所组成,且属气、液、固三相并存的多孔非匀质材料。
基质材料填充于集料颗粒间的空隙中,发生复杂的物理、化学反应并将它们胶结在一起。
这样,当混凝土以正常方法配制和养护时,在水泥浆体中存在大量的孔隙。
混凝土的渗透性、抗冻性、硫酸盐侵蚀、碳化、钢筋锈蚀等耐久性因素有很大影响,这些效果又会使混凝土内外部产生开裂,引起混凝土强度的变化。
2 钢筋混凝土结构碳化时间与腐蚀宽度钢筋混凝土结构的耐久性是指结构对气候作用、化学侵蚀、物理作用或任何其它破坏过程的抵抗能力。
结构耐久性与结构使用寿命总是相联系的,结构的耐久性越好,使用寿命越长。
混凝土结构的耐久性取决于以下4个方面的因素:混凝土材料的自身特性;混凝土结构的设计与施工质量;混凝土结构所处的环境;混凝土结构的使用条件与防护措施。
由于环境作用对混凝土的损伤与破坏,是环境因素对混凝土物理化学作用的32 武 汉 理 工 大 学 学 报 2003年6月结果,因此混凝土的自身特性是决定混凝土耐久性的内因。
设计因素如材料的选择、强度的取值、设计计算与构造措施等;施工因素如水泥的品种、水灰比的大小、骨料的种类与级配、施工中的质量控制等,都直接影响混凝土结构的耐久性。
混凝土结构所处的环境条件及防护措施,是影响混凝土结构耐久性的外因。
外界环境因素对混凝土结构的作用能引起混凝土结构产生损伤或破坏,从而降低结构耐久性。
环境因素主要有:冻融循环、混凝土的碳化、氯离子的侵蚀、碱骨料反应、化学介质的侵蚀、物理磨损、钢筋的锈蚀等。
几乎所有侵蚀混凝土和钢筋的作用都需要有水作介质。
而所有侵蚀作用的破坏,都与侵蚀作用引起混凝土膨胀,并导致混凝土结构开裂有关。
而且当混凝土结构开裂后,侵蚀速度将大大加快,混凝土结构耐久性将进一步恶化。
在影响混凝土结构耐久性的诸因素中,钢筋锈蚀的危害最大。
因此,一般把钢筋腐蚀作为判断钢筋混凝土结构耐久性评估标准。
钢筋开始腐蚀的时间可定义混凝土保护层完全碳化的时间。
如果结构使用y 0年后检测结构的碳化深度为d 0,则结构达到完全碳化的时间t cor 为:t cor =U /k 。
其中U 为导致钢筋腐蚀的系数,k 为抵抗腐蚀开裂的系数。
目前混凝土结构耐久性终结标准归纳起来主要有以下几类:1)以混凝土保护层出现顺筋开裂作为混凝土结构耐久性终结标准,保护层刚开始出现顺筋开裂时,钢筋的腐蚀率一般较低,钢筋截面和强度不会有显著的降低,故混凝土结构承载力基本不会因保护层开裂而降低,所以保护层出现纵向开裂作为耐久性终结标准过于严格。
但此时要对结构进行必要的处理,以控制裂缝加深。
2)以纵向开裂达到一定宽度和钢筋腐蚀量为标准,钢筋腐蚀引起混凝土保护层开裂,随时间的推移,钢筋的腐蚀量逐渐增大,裂缝宽度也随之逐渐增大,钢筋截面损失率和强度损失也会增大。
当保护层的开裂达到一定宽度时,必然引起构件承载力降低和钢筋粘结力降低。
目前多以纵向开裂达到一定宽度作为耐久性终结的标准。
3)以混凝土保护层开裂使钢筋粘结力丧失标准,随着钢筋腐蚀量的增加,钢筋的粘结力必然显著降低。