混凝土结构的损坏机理及检测
混凝土结构破坏机理分析
混凝土结构破坏机理分析一、引言混凝土结构作为一种广泛应用的建筑材料,具有高强度、耐久性好、施工方便等优点,在建筑工程中应用十分广泛。
然而,随着时间的推移,混凝土结构会发生各种破坏,这不仅会给建筑物带来安全隐患,而且还会影响建筑物的使用寿命。
因此,深入研究混凝土结构的破坏机理,对于提高混凝土结构的安全性和使用寿命具有重要意义。
二、混凝土的组成与结构混凝土是由水泥、砂、石子和水按一定比例混合而成的一种材料。
其中,水泥是混凝土的主要结合材料,砂和石子是填充材料,水用于混合和固结混凝土。
混凝土的基本结构是由水泥石、砂浆和骨料三个部分组成。
其中,水泥石是将水泥与水混合后形成的胶体,它充当着混凝土中胶凝材料的角色。
砂浆是将砂和水泥混合而成的材料,它主要充当着填充材料的角色。
骨料是混凝土中的主要强度部分,它是由石子、碎石、河卵石等颗粒状物料组成的。
三、混凝土结构的破坏形式混凝土结构的破坏形式主要包括拉伸破坏、压缩破坏、剪切破坏、弯曲破坏和扭转破坏等。
其中,压缩破坏是混凝土结构最常见的破坏形式,主要是由于混凝土的强度在压缩方向上比在拉伸方向上要高,所以当混凝土受到压力作用时容易出现破坏。
四、混凝土结构的破坏机理1. 拉伸破坏机理拉伸破坏是指混凝土结构在受到拉力作用时发生的破坏。
混凝土结构在受到拉力作用时,由于混凝土的强度较低,容易出现拉裂和断裂现象。
此外,混凝土结构在受到拉力作用时,还会出现应力集中的现象,进而导致混凝土的破坏。
2. 压缩破坏机理压缩破坏是指混凝土结构在受到压力作用时发生的破坏。
混凝土结构在受到压力作用时,由于混凝土的强度较高,容易出现压缩变形和破坏。
此外,混凝土结构在受到压力作用时,还会出现应力集中的现象,进而导致混凝土的破坏。
3. 剪切破坏机理剪切破坏是指混凝土结构在受到剪切力作用时发生的破坏。
混凝土结构在受到剪切力作用时,由于混凝土的强度较低,容易出现剪切破坏。
此外,由于混凝土结构在受到剪切力作用时,会出现应力集中现象,进而导致混凝土的破坏。
混凝土的破坏与失效原理
混凝土的破坏与失效原理一、引言混凝土是一种常用的建筑材料,具有良好的耐久性和强度,但随着使用时间的增长,混凝土会逐渐出现破坏与失效现象,这会对建筑物的结构稳定性和安全性产生严重影响。
因此,深入研究混凝土的破坏与失效原理对于建筑工程的设计、施工和维护具有重要意义。
二、混凝土的组成与性质混凝土是由水泥、砂、石子和水等原材料混合而成的一种人造材料。
水泥是混凝土的主要结合材料,它通过与水反应形成水化产物,将砂、石子粘结在一起。
砂和石子是混凝土的骨料,它们的粒径大小对混凝土的强度和耐久性有着重要影响。
水是混凝土中的溶剂,它与水泥反应,促进水化反应的进行。
混凝土具有良好的力学性能和耐久性,其中最重要的性能参数是抗压强度、抗拉强度、弹性模量和龄期变形等。
抗压强度是指混凝土在压缩下承受的最大应力值,它是评价混凝土强度的主要指标。
抗拉强度是指混凝土在拉伸下承受的最大应力值,它是评价混凝土抗震性能的重要指标。
弹性模量是指混凝土在弹性阶段的应力与应变之比,它是评价混凝土刚度的主要指标。
龄期变形是指混凝土在不同龄期下的变形性能,它是评价混凝土长期变形的主要指标。
三、混凝土的破坏机理混凝土的破坏机理是指混凝土在受到外部荷载作用下发生变形和破坏的原因和过程。
混凝土的破坏机理主要包括三个方面:裂缝形成机理、裂缝扩展机理和破坏形式。
1. 裂缝形成机理混凝土在受到外部荷载作用下,由于材料内部的应力分布不均匀,会出现局部应力集中的情况。
当局部应力超过混凝土的承载能力时,混凝土开始发生塑性变形,这时混凝土内部会产生微小裂缝。
随着荷载的增加,微小裂缝会逐渐扩展,形成宏观裂缝。
裂缝的形成机理是混凝土内部应力分布不均匀所致,这种不均匀的应力分布主要是由混凝土本身的材料性质和外部荷载的作用形成的。
2. 裂缝扩展机理裂缝扩展是混凝土破坏的主要方式之一,它会导致混凝土的强度和刚度降低,最终导致混凝土的崩溃。
裂缝扩展的机理主要包括两个方面:一是混凝土内部的微观结构破坏,包括水泥基质的破坏和骨料的破碎;二是混凝土受到的外部荷载作用,包括荷载的大小、作用时间和荷载的作用方式等因素。
混凝土受压破坏机理及分析方法
混凝土受压破坏机理及分析方法一、前言混凝土是一种常见的建筑材料,其用途广泛,应用范围包括建筑、道路、桥梁、水利工程等领域。
在混凝土结构设计和施工过程中,混凝土的受力性能是一个非常重要的考虑因素。
混凝土的受压破坏机理及分析方法是混凝土力学研究中的基础问题。
本文将对混凝土受压破坏机理及分析方法进行探讨。
二、混凝土受压破坏机理混凝土受压破坏机理是指混凝土在受压作用下发生破坏的原因和过程。
混凝土受压破坏机理主要包括以下几个方面:1.混凝土的本构关系混凝土是一种非线性材料,其本构关系在受压作用下表现为三阶段。
第一阶段为线性弹性阶段,此时混凝土的应力与应变成正比关系;第二阶段为非线性弹性阶段,此时混凝土的应力-应变关系呈现出非线性的特征,但应力与应变的增长率仍然保持一定的比例关系;第三阶段为非弹性阶段,此时混凝土的应力-应变关系呈现出明显的非线性特征,应力增长率急剧增加,直至混凝土破坏。
2.混凝土的微结构特征混凝土的微观结构由水泥基体、骨料和孔隙组成。
混凝土的强度主要由水泥基体和骨料的强度大小决定。
在混凝土受压作用下,水泥基体和骨料之间的界面发生剪切破坏,骨料的裂纹扩展导致混凝土的破坏。
3.混凝土的应力状态混凝土的应力状态主要包括三种形式:单轴压缩、双轴压缩和三轴压缩。
不同的应力状态下,混凝土的破坏形式和破坏机制也有所不同。
在单轴压缩状态下,混凝土的破坏形式为塑性破坏;在双轴和三轴压缩状态下,混凝土的破坏形式为脆性破坏。
4.混凝土的缺陷混凝土的缺陷主要包括孔隙和微裂缝。
孔隙和微裂缝会导致混凝土的强度降低,同时也会影响混凝土的变形特性和破坏形式。
三、混凝土受压破坏分析方法混凝土受压破坏分析方法是指通过数学模型和实验手段对混凝土受压破坏的过程进行分析和预测的方法。
混凝土受压破坏分析方法主要包括以下几种:1.塑性力学方法塑性力学方法是一种基于连续介质力学原理的数学模型分析方法。
通过假设混凝土为弹塑性材料,建立应力-应变关系的数学模型,从而预测混凝土在受压作用下的应力状态和破坏形式。
混凝土结构破坏机理分析及预防措施
混凝土结构破坏机理分析及预防措施混凝土结构是建筑物中常用的一种结构形式,其优点是强度高、耐久性好、施工方便等。
但是,混凝土结构也存在一些问题,比如容易出现裂缝和破坏,影响其使用寿命和安全性。
本文将从破坏机理分析和预防措施两个方面探讨混凝土结构的问题及其解决方法。
一、破坏机理分析1.弯曲破坏弯曲破坏是混凝土结构中较为常见的一种破坏形式。
其产生的原因是混凝土在受力时会发生弯曲变形,当其弯曲程度超过一定限度时就会出现裂缝和破坏。
弯曲破坏的主要表现形式是梁的弯曲变形和柱的弯曲屈曲。
2.剪切破坏剪切破坏是指混凝土结构中由于受到强烈的剪切力而导致的破坏。
剪切破坏的主要原因是混凝土在受到剪切力时会发生剪切变形,当其剪切变形达到一定程度时就会出现裂缝和破坏。
剪切破坏的表现形式是梁端面出现裂缝和破坏。
3.压缩破坏压缩破坏是指混凝土结构在受到大量压缩力时出现的破坏形式。
混凝土在受到压缩力时会发生压缩变形,当其压缩变形达到一定程度时就会出现裂缝和破坏。
压缩破坏的主要表现形式是柱子出现裂缝和破坏。
4.张拉破坏张拉破坏是指混凝土结构在受到大量拉力时出现的破坏形式。
混凝土在受到拉力时会发生拉伸变形,当其拉伸变形达到一定程度时就会出现裂缝和破坏。
张拉破坏的主要表现形式是梁和板的下弯裂缝和破坏。
5.冻融破坏冻融破坏是指混凝土结构在受到冻融循环作用时出现的破坏形式。
冻融循环会使水分在混凝土中膨胀和收缩,导致混凝土内部产生应力,进而引起裂缝和破坏。
冻融破坏的主要表现形式是混凝土表面的剥落和裂缝。
二、预防措施1.控制施工质量混凝土结构的质量和安全性很大程度上取决于施工质量。
因此,在施工过程中,应严格执行施工规范和标准,控制混凝土配合比、浇筑质量、养护等环节,确保混凝土的质量和强度满足设计要求,从而降低破坏的风险。
2.加强结构设计混凝土结构的设计应根据使用要求和环境条件合理选择结构形式和材料,并进行严格的验算和模拟分析,以确保结构的安全和可靠性。
混凝土受压破坏机理及分析方法
混凝土受压破坏机理及分析方法一、前言混凝土作为一种广泛应用于建筑、桥梁、道路等工程领域的材料,具有耐久性、强度高、耐火性好等优点。
在工程施工中,混凝土受到的压力很大,因此混凝土受压破坏机理及分析方法的研究对于工程质量的保障至关重要。
本文将从混凝土受压破坏机理、混凝土受压破坏分析方法等方面进行探讨。
二、混凝土受压破坏机理混凝土受压破坏机理是指混凝土在受到压力作用下的破坏形式及其机理。
混凝土受压破坏机理主要包括以下几种:1. 压缩破坏混凝土在受到压力作用下,会发生压缩变形,当压力作用超过一定程度时,混凝土会出现裂纹,从而导致破坏。
混凝土的压缩破坏通常是由于混凝土内部的孔隙及缺陷等原因引起的。
2. 剪切破坏混凝土在受到剪力作用下,会发生剪切变形,当剪力作用超过一定程度时,混凝土会出现剪切破坏。
混凝土的剪切破坏通常是由于混凝土内部的缺陷及混凝土与钢筋之间的黏结力不足等原因引起的。
3. 弯曲破坏混凝土在受到弯曲作用下,会发生弯曲变形,当弯曲作用超过一定程度时,混凝土会出现弯曲破坏。
混凝土的弯曲破坏通常是由于混凝土内部的缺陷及混凝土与钢筋之间的黏结力不足等原因引起的。
三、混凝土受压破坏分析方法混凝土受压破坏分析方法是指通过对混凝土受压破坏机理的分析,确定混凝土受压破坏的形式及其发生的条件。
常用的混凝土受压破坏分析方法包括以下几种:1. 极限状态设计法极限状态设计法是指在设计中,将结构的极限状态作为设计基础。
通过对混凝土受压破坏机理的研究,确定混凝土受压破坏的形式及其发生的条件,并将其作为设计的依据,以确保结构的安全性。
2. 应力应变分析法应力应变分析法是指对混凝土的应力应变特性进行分析,确定混凝土受压破坏的形式及其发生的条件。
通过分析混凝土受压破坏的形式及其发生的条件,确定混凝土的极限承载能力,从而保证结构的安全性。
3. 基于能量原理的分析法基于能量原理的分析法是指通过对混凝土受压破坏过程中的能量变化进行分析,确定混凝土受压破坏的形式及其发生的条件。
混凝土的结构破坏机理
混凝土的结构破坏机理一、引言混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的材料,具有优良的力学性能和耐久性能。
但是,随着使用时间的增长,混凝土结构也会发生破坏,这对于建筑工程的安全性和可靠性都具有重要的影响。
因此,深入了解混凝土的结构破坏机理,对于提高建筑工程的安全性和可靠性具有重要的意义。
二、混凝土的组成和结构混凝土主要由水泥、骨料、细集料和水等组成。
其中,水泥是混凝土的基础材料,具有良好的粘结性和硬化性能,可以将骨料和细集料粘结在一起。
骨料是混凝土中的主要载荷承受材料,质量和强度的好坏直接影响混凝土的力学性能。
细集料是混凝土中的填充材料,可以填充骨料之间的空隙,增加混凝土的密实程度。
水是混凝土中的溶剂,可以将水泥与骨料、细集料混合在一起,并使混凝土硬化。
混凝土的结构可以分为三个层次:微观结构、中观结构和宏观结构。
微观结构是指混凝土中水泥砂浆的结构,包括胶体孔隙、胶体晶体、孔隙、水泥石体和水泥砂浆界面等;中观结构是指混凝土中骨料和细集料的结构,包括骨料颗粒和细集料粒子之间的空隙、骨料颗粒和细集料粒子的排列方式等;宏观结构是指混凝土整体的结构,包括混凝土中的裂缝、缺陷、孔洞等。
三、混凝土的破坏机理混凝土的破坏机理可以分为四个层次:微观破坏、中观破坏、宏观破坏和总体破坏。
1.微观破坏微观破坏是指混凝土中水泥砂浆的结构发生破坏,包括水泥砂浆中的胶体孔隙、胶体晶体、孔隙、水泥石体和水泥砂浆界面等。
微观破坏的主要原因是水泥砂浆中的胶体晶体和孔隙受到外部载荷的作用而发生破坏。
当外部载荷作用于水泥砂浆中的胶体晶体时,晶体会发生位移,从而导致晶体之间的接触面积减小,胶体孔隙的体积增大。
当外部载荷作用于水泥砂浆中的孔隙时,孔隙会发生扩大,从而导致水泥砂浆的强度降低。
2.中观破坏中观破坏是指混凝土中骨料和细集料的结构发生破坏,包括骨料颗粒和细集料粒子之间的空隙、骨料颗粒和细集料粒子的排列方式等。
中观破坏的主要原因是骨料颗粒和细集料粒子之间的空隙受到外部载荷的作用而发生破坏。
混凝土破坏原理
混凝土破坏原理
混凝土破坏原理是指当外部力加载到混凝土结构上时,由于内部产生的应力超过混凝土的承载能力而导致破坏的过程。
混凝土的破坏可以分为以下几种情况:
1. 压力破坏:当受压应力超过混凝土的抗压强度时,混凝土开始发生压碎和破裂,形成压力破坏。
2. 弯曲破坏:当受弯应力超过混凝土的抗弯强度时,混凝土在弯曲区域发生压缩破坏和拉伸破坏,导致结构弯曲。
3. 剪切破坏:当受剪应力超过混凝土的抗剪强度时,混凝土在剪切平面上发生滑移和破裂,形成剪切破坏。
4. 拉伸破坏:当受拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土在拉伸区域发生拉裂和断裂,形成拉伸破坏。
在混凝土结构设计中,需要考虑各种破坏模式的可能性,并根据结构所受的力学和环境条件来选择合理的设计参数,以确保结构的安全性和耐久性。
同时,通过合理的质量控制和施工过程中的监测与检测,可以有效降低混凝土结构发生破坏的风险。
混凝土结构损坏机理的分析
科 学 论 坛
混凝土结构损坏机理 的分析
李 小 龙
摘
( 黑龙江 八一农 垦大学工程学 院 大庆 1 6 3 3 1 9 ) 要; 随着我 国基础建设 的迅速发展 , 土建工程越来越多 。 在我 国的土建工程中 , 混凝土施工 占有很大的 比 例。 文 中从钢筋 的锈蚀 、 混凝土 的裂缝 、
成碱—硅酸盐凝胶并吸水产生膨胀压力致 使混凝土出现开裂 。 碱—骨料反应通常进行得很慢, 其破坏特征为: 表面混凝土产生杂乱无章 的裂缝, 或在骨料颗粒周围出 现 反应环 。 影响碱—骨料反应的因素有: 1 ) 活性二氧化碳的活性; 2 】 活性二氧化硅 的 含量; 3 ) 活性材料的粒径; 4 ) 碱的可获量; 5 ) - . I 利用的水量。
2 、 混 凝 土裂 缝
混凝土结构的损伤与破坏机理研究
混凝土结构的损伤与破坏机理研究近年来,随着社会经济的快速发展,混凝土结构的应用范围越来越广泛。
然而,混凝土结构在长期使用过程中,不可避免地会出现各种损伤和破坏现象。
因此,研究混凝土结构的损伤与破坏机理,具有重要的理论和实践意义。
混凝土结构的损伤可以由多种因素引起,如荷载,环境条件和施工质量等。
在受到持续荷载作用的情况下,混凝土结构会发生塑性变形,从而导致微裂缝的形成。
这些微裂缝可以通过裂缝扩展、弯曲和剪切等方式进一步发展,最终导致结构失效。
此外,温度变化和湿度变化也会对混凝土结构的损伤产生影响。
当混凝土结构遭受高温时,水分从混凝土中蒸发,导致收缩应力的增加。
这些应力可能会破坏混凝土的内部结构,从而引起开裂和剥落。
同时,湿度的变化也会导致混凝土内部的水膨胀或收缩,进而导致结构的损伤。
混凝土结构的破坏机理与强度参数密切相关。
混凝土的力学特性主要由其抗压强度和抗拉强度等参数决定。
当混凝土受到拉力时,由于其抗拉强度较低,容易出现拉裂现象。
同时,混凝土的粘聚力和内摩擦力也对结构的耐久性起到重要作用。
当混凝土内部或混凝土与钢筋的粘结力不足时,会导致钢筋脱离混凝土的现象,从而使结构的抗震性能下降。
此外,混凝土材料的老化和酸碱侵蚀也会导致结构的损伤。
老化过程中,水泥基材料中的结晶会发生变化,从而导致混凝土的强度和耐久性下降。
酸碱侵蚀会破坏混凝土中的骨料,导致混凝土内部的空隙增加,进而引起混凝土的脱落和开裂。
在混凝土结构的损伤与破坏机理研究中,工程师和研究人员采用了多种方法和技术。
其中,非破坏性检测技术是一种常用的方法。
该技术可以通过无损检测手段,对混凝土结构的内部缺陷进行诊断和评估。
如声发射技术可以检测混凝土结构中的微小裂缝,超声波技术可以评估混凝土中的空隙和质量变化。
此外,数字图像处理和计算机模拟技术也得到了广泛的应用。
通过对混凝土结构的数字化建模和仿真分析,可以评估结构的受力性能和破坏过程,从而为结构的监测和维修提供科学依据。
工程结构中混凝土结构的损伤机理
工程结构中混凝土结构的损伤机理及危害研究1 前言建筑物特别是在长期使用过程中,在内部的或外部的,人为的或自然的因素作用下,随着时间的推移,将会造成混凝土结构的损伤。
这是一个不可逆的过程,这种损伤的累积将导致结构性能劣化,承载力下降耐久性能降低。
由于耐久性不足而造成的结构破坏事故经常发生。
世界上许多国家每年都要斥巨资用于修复由于混凝土结构损伤而引起破坏的建筑物。
由于混凝土的耐久性造成的结构破坏是严重的,带来的经济损失是巨大的。
因此,混凝土结构的耐久性已经引起了国内外学术界的高度重视。
2 引起混凝土结构耐久性的损伤机理混凝土结构的耐久性损伤是指结构性能随时间的劣化现象。
而混凝土结构的损伤机理可以分为以下几种:混凝土的钢筋腐锈蚀、混凝土的碳化即混凝土的中性化。
2.1 混凝土的碳化机理混凝土的碳化是指水泥石中的水化产物与环境的二氧化碳作用,主要是指混凝土中的氢氧化钙成分(Ca(OH))与二氧化碳(CO)发生化学反应,同时,CO也与未水化的C等发生化学反应,生成碳酸钙和其他物质的现象,这是一个及其复杂的多相物理化学过程,拌和混凝土时,硅酸盐水泥的主要成分CaO水化作用后生成Ca(OH)2,它在水中的溶解度低,除少量溶于孔隙液中,使孔隙液成为饱和碱性溶液外大部分以结晶状态存在,成为孔隙液保持高碱性的储备,它的PH值为12.5~13.5。
空气中的CO2气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔,气相扩散到混凝土中部分充水的毛细孔中,与其中的孔隙液所溶解的Ca(OH)2进行中和反应。
反应产物为CaCO3和H2O, CaCO3溶解度低,沉积于毛细孔中。
该反应式为:Ca(OH)2. CO2→CaCO3↓H2O反应后,毛细孔周围水泥石中的羟钙石补充溶解为Ca2和OH‐,反向扩散到孔隙液中,与继续扩散进来的CO2反应,一直到孔隙液的PH值降为8.5~9.0时,这层混凝土的毛细孔中才不再进行这种中和反应,此时即所谓“已碳化”。
混凝土破坏机理分析
混凝土破坏机理分析混凝土是一种常用的建筑材料,其主要成分为水泥、砂、石子等。
混凝土在建筑结构中承受着重要的负荷和压力,因此其强度和耐久性至关重要。
然而,在长期使用和不良环境条件下,混凝土可能会遭受破坏。
本文将从混凝土的组成、结构和力学特性等方面,探讨混凝土破坏的机理。
一、混凝土的组成和结构混凝土的主要成分是水泥、砂、石子和水。
其中,水泥是混凝土的胶凝材料,砂和石子是骨料,水则是混凝土的流动介质。
在混凝土的制作过程中,这些原材料按照一定的比例混合,经过搅拌、振捣、浇筑、养护等工艺,形成坚硬的混凝土结构。
混凝土的结构主要由水泥砂浆和骨料组成。
水泥砂浆是由水泥、砂和水混合而成的,具有很强的粘结力和硬化能力。
骨料是混凝土中的主要承载部分,其主要作用是增加混凝土的强度和刚度。
在混凝土中,砂和石子都是骨料,它们的大小、形状和质量对混凝土的性能有很大的影响。
二、混凝土的力学特性混凝土的力学特性主要包括强度、刚度、韧性等指标。
其中,强度是衡量混凝土承受荷载能力的重要参数。
混凝土的强度分为抗压强度和抗拉强度。
抗压强度是混凝土在承受压力时的最大承载能力,一般取混凝土的28天龄期为标准。
抗拉强度是混凝土在承受拉力时的最大承载能力,一般很低,很少被用作混凝土设计的依据。
混凝土的刚度指它在承受荷载时的变形能力。
刚度越高,混凝土的变形能力越小,对荷载的响应也越快。
韧性是指混凝土在承受荷载时的能量吸收能力。
韧性越高,混凝土在受到荷载时能够吸收更多的能量,从而减少破坏的可能性。
三、混凝土破坏的机理混凝土破坏的机理主要包括以下几个方面:1. 混凝土的内部缺陷混凝土的制作和养护过程中可能会出现裂缝、气孔、空隙等内部缺陷。
这些缺陷会导致混凝土的强度和韧性下降,从而增加破坏的可能性。
2. 混凝土的龄期混凝土的龄期是指混凝土在制作后经过一定时间的养护后的强度和性能。
一般来说,混凝土的龄期越长,其强度和韧性就越高。
如果混凝土在使用前的龄期不足,就容易产生裂缝、开裂等破坏。
混凝土的破坏与损伤诊断
混凝土的破坏与损伤诊断一、前言混凝土是建筑结构中使用最广泛的材料之一,但随着时间的推移和外界环境的影响,混凝土也会遭受破坏和损伤。
为了及时发现混凝土的破坏和损伤,采取有效的修复措施,需要对混凝土的破坏和损伤进行诊断。
本文将详细介绍混凝土的破坏和损伤诊断的相关知识,包括混凝土的破坏形式、破坏机理、损伤类型、诊断方法等。
二、混凝土的破坏形式混凝土的破坏形式主要包括以下几种:1. 压缩破坏当混凝土受到压缩力作用时,会出现压缩破坏。
这种破坏形式表现为混凝土内部产生压缩应力,当应力达到混凝土的极限强度时,混凝土开始出现微裂缝,随着压缩力的增加,这些微裂缝会不断扩大,最终导致混凝土的破坏。
2. 拉伸破坏当混凝土受到拉伸力作用时,会出现拉伸破坏。
这种破坏形式表现为混凝土内部产生拉伸应力,当应力达到混凝土的极限强度时,混凝土开始出现微裂缝,随着拉伸力的增加,这些微裂缝会不断扩大,最终导致混凝土的破坏。
3. 剪切破坏当混凝土受到剪切力作用时,会出现剪切破坏。
这种破坏形式表现为混凝土内部产生剪切应力,当应力达到混凝土的极限强度时,混凝土开始出现微裂缝,随着剪切力的增加,这些微裂缝会不断扩大,最终导致混凝土的破坏。
4. 弯曲破坏当混凝土受到弯曲力作用时,会出现弯曲破坏。
这种破坏形式表现为混凝土内部产生弯曲应力,当应力达到混凝土的极限强度时,混凝土开始出现微裂缝,随着弯曲力的增加,这些微裂缝会不断扩大,最终导致混凝土的破坏。
5. 冻融破坏当混凝土在低温环境下,遭受冻融循环作用时,会出现冻融破坏。
这种破坏形式表现为混凝土内部的水分在冻结时膨胀,从而导致混凝土的开裂和剥落。
三、混凝土的破坏机理混凝土的破坏机理主要包括以下几个方面:1. 微观结构破坏混凝土的微观结构受到力的作用时,会出现微观结构的破坏。
这种破坏表现为混凝土内部的水泥砂浆破裂和骨料的脱落,从而导致混凝土的强度降低。
2. 裂缝扩展当混凝土出现微裂缝时,如果不及时处理,这些微裂缝会不断扩大,最终导致混凝土的破坏。
混凝土的冲击破坏实验原理
混凝土的冲击破坏实验原理混凝土的冲击破坏实验是一种常用的材料力学实验,用于研究混凝土在冲击载荷下的破坏行为和性能。
该实验通过施加冲击载荷来模拟混凝土结构在遭受冲击荷载时的破坏过程,以了解混凝土在冲击载荷作用下的承载能力和变形性能。
混凝土的冲击破坏实验通常采用冲击试验机进行,实验原理主要包括如下几个方面:1. 试样制备:首先需要根据实验要求制备合适的试样,一般为圆柱形或立方体形状。
试样应按照相关标准进行制备,包括混凝土配合比、振实度、养护时间等参数的控制。
2. 冲击装置:冲击试验机通常由冲击装置和传感器两部分组成。
冲击装置以特定的速度和冲击能量作用于试样上,传感器用于测量试样在冲击过程中受力和变形情况。
3. 冲击载荷施加:冲击载荷可以通过不同的方式施加,常见的有冲击锤、破坏锤、冲击球等。
这些载荷可以通过冲击装置将能量传递给试样,产生冲击效果。
4. 变形测量:在冲击过程中,可以采用应变计、位移计等传感器来测量试样的变形情况。
这些传感器可以记录试样的应变或位移随时间的变化,从而揭示试样在冲击载荷下的变形规律。
5. 力学特性分析:通过测量试样在冲击荷载下的受力和变形,可以分析混凝土的力学特性,包括抗冲击性能、抗压强度、应变率效应等。
通过曲线图、数学模型等手段,可以对试样的破坏形态和破坏机理进行深入研究。
混凝土的冲击破坏实验在工程领域中具有广泛的应用,它可以帮助工程师和研究人员了解混凝土结构在冲击荷载下的耐久性和安全性,从而指导工程设计和施工实践。
此外,混凝土的冲击破坏实验还可以用于评估新材料、改善材料性能、验证理论模型等方面的研究。
总之,混凝土的冲击破坏实验在混凝土材料研究和工程实践中具有重要的意义。
混凝土结构的破坏机理及加固方法
混凝土结构的破坏机理及加固方法一、引言混凝土结构广泛应用于建筑工程中,但长期使用后会遭受多种力的作用,从而导致结构的破坏。
为了保证结构的安全使用,需要对混凝土结构的破坏机理和加固方法进行深入研究。
二、混凝土结构的破坏机理1. 混凝土的基本性质混凝土的基本性质包括强度、韧性、耐久性、变形能力等。
其中,强度是混凝土最重要的性质之一,一般用抗压强度来表示。
混凝土的强度受到多种因素的影响,如材料的质量、混凝土的配合比、混凝土的硬化程度等。
2. 混凝土的破坏类型混凝土结构的破坏类型主要有以下几种:(1)压缩破坏:混凝土在受到压力时,会先产生微小的裂缝,当压力达到一定程度时,裂缝会扩大并相互连接,最终导致混凝土的破坏。
(2)剪切破坏:混凝土在受到剪切力作用时,会产生剪应力,当剪应力超过混凝土的极限强度时,混凝土会发生剪切破坏。
(3)弯曲破坏:混凝土在受到弯曲力作用时,会产生弯曲应力,当弯曲应力超过混凝土的极限强度时,混凝土会发生弯曲破坏。
(4)拉伸破坏:混凝土在受到拉力作用时,会产生拉应力,当拉应力超过混凝土的极限强度时,混凝土会发生拉伸破坏。
3. 混凝土结构的破坏机理混凝土结构的破坏机理主要与以下几个因素有关:(1)荷载:荷载是导致混凝土结构破坏的主要因素之一。
荷载作用下,混凝土会发生应力和变形,当荷载超过混凝土的承载能力时,混凝土会发生破坏。
(2)温度:温度变化也是导致混凝土结构破坏的原因之一。
在高温环境下,混凝土的强度和韧性会降低,同时,混凝土还会发生热胀冷缩,导致结构破坏。
(3)湿度:湿度变化也会影响混凝土结构的稳定性。
在潮湿环境下,混凝土会吸收水分,导致混凝土的强度和韧性降低,同时,还会促进混凝土内部钢筋的锈蚀,导致结构破坏。
(4)材料质量:混凝土的材料质量是影响结构稳定性的重要因素之一。
如果混凝土的材料质量不好,会导致混凝土的强度和韧性降低,从而导致结构破坏。
三、混凝土结构的加固方法混凝土结构的加固方法主要有以下几种:1. 钢板加固方法钢板加固方法是指在混凝土结构表面粘贴或固定钢板,以提高结构的承载能力和韧性。
混凝土的破坏机理分析
混凝土的破坏机理分析一、引言混凝土是建筑工程中最常用的建筑材料之一,其优良的性能和广泛的应用使得其在各种工程中都有着重要的地位。
然而,混凝土在长时间受力、外界环境的影响下,容易出现破坏,严重影响工程的安全和使用寿命。
因此,深入研究混凝土的破坏机理对于提高建筑工程的安全性和可靠性具有重要意义。
二、混凝土的组成和结构混凝土主要由水泥、骨料、水和外加剂等组成。
其中水泥是混凝土的基本胶凝材料,骨料是混凝土中的主要骨架材料,水是混凝土中的基础组成部分,外加剂则可以改善混凝土的性能。
混凝土的结构主要由水化产物、孔隙和骨料三部分组成。
水化产物是水泥与水反应生成的新物质,是混凝土的硬化基础。
孔隙是混凝土中的空隙,其大小和分布对混凝土的性能有着重要的影响。
骨料是混凝土中的主要骨架材料,其大小、形状和分布也会影响混凝土的力学性能。
三、混凝土的破坏形式混凝土的破坏形式主要有拉伸破坏、压缩破坏、剪切破坏和弯曲破坏四种类型。
1. 拉伸破坏混凝土的拉伸强度很低,一般只有其压缩强度的1/10左右。
当混凝土受到拉伸力时,其内部的孔隙会逐渐扩大,导致混凝土的破坏。
拉伸破坏往往在混凝土的底部或侧面出现,是混凝土结构中的一种常见破坏形式。
2. 压缩破坏混凝土的压缩强度较高,一般为其拉伸强度的3-4倍。
当混凝土受到压缩力时,其内部的孔隙会逐渐被压缩,导致混凝土的破坏。
压缩破坏往往在混凝土的顶部或表面出现,是混凝土结构中的另一种常见破坏形式。
3. 剪切破坏混凝土的剪切强度较低,一般为其压缩强度的1/3左右。
当混凝土受到剪切力时,其内部的孔隙会逐渐扩大,导致混凝土的破坏。
剪切破坏往往在混凝土的结构中出现,如梁、板等。
4. 弯曲破坏混凝土的弯曲强度介于其拉伸强度和压缩强度之间。
当混凝土受到弯曲力时,其内部的孔隙会逐渐扩大或压缩,导致混凝土的破坏。
弯曲破坏往往在混凝土的结构中出现,如梁、柱等。
四、混凝土的破坏机理混凝土的破坏机理主要包括微观破坏机理和宏观破坏机理两个方面。
混凝土结构的疲劳破坏原理
混凝土结构的疲劳破坏原理一、引言混凝土结构是现代建筑中最常用的结构形式之一,其最重要的特点是具有很高的强度和耐久性。
然而,随着时间的推移和外界因素的不断作用,混凝土的强度和耐久性也会逐渐降低,从而引起疲劳破坏。
混凝土结构的疲劳破坏是一种逐渐发展的过程,会对结构的安全性和稳定性产生严重影响。
因此,深入了解混凝土结构的疲劳破坏原理对于保障结构的安全性和延长结构的使用寿命具有重要意义。
二、混凝土结构的疲劳破坏机理1. 引起疲劳破坏的原因混凝土结构的疲劳破坏是由于外力的反复作用导致结构内部材料的微小损伤和变形逐渐积累,最终导致结构发生破坏。
通常引起疲劳破坏的原因包括长期的荷载作用、地震、风力、温度变化等因素。
2. 疲劳破坏的特点混凝土结构的疲劳破坏是一种逐渐发展的过程,其主要特点包括以下几个方面:(1) 破坏是由于外力的反复作用而逐渐发生的;(2) 破坏的形式多样,包括拉伸、压缩、剪切等多种形式;(3) 破坏的位置通常位于结构的应力集中部位或缺陷处;(4) 破坏的速度较慢,常常需要数年甚至十几年才能显现。
3. 疲劳破坏的阶段混凝土结构的疲劳破坏可以分为以下三个阶段:(1) 起始阶段:在这个阶段,结构内部材料开始发生微小的损伤和变形,但结构整体仍然能够承受外力的作用;(2) 加速阶段:在这个阶段,结构内部材料的损伤和变形逐渐加剧,导致结构的强度和刚度明显下降;(3) 稳定阶段:在这个阶段,结构的强度和刚度已经明显下降,且疲劳破坏已经发生或即将发生。
三、疲劳破坏的影响因素混凝土结构的疲劳破坏受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:1. 荷载作用的频率和幅度;2. 结构的尺寸和形状;3. 结构材料的性质和强度;4. 结构的使用时间和环境条件。
四、混凝土结构的疲劳破坏检测方法混凝土结构的疲劳破坏通常难以直接观测和检测,因此需要采用一些特殊的检测方法来判断结构是否发生疲劳破坏。
常用的检测方法包括以下几种:1. 动态响应测试法:通过对结构的动态响应特性进行测试,来判断结构是否发生疲劳破坏;2. 应变测试法:通过对结构内部应变的变化情况进行测试,来判断结构是否发生疲劳破坏;3. 超声波检测法:通过对结构内部的超声波进行检测,来判断结构是否发生疲劳破坏;4. 磁粉检测法:通过对结构表面进行磁粉检测,来判断结构是否发生疲劳破坏。
混凝土损伤识别的原理与方法
混凝土损伤识别的原理与方法混凝土损伤识别是指对混凝土构件的损伤状态进行判定和诊断的过程。
混凝土结构的损伤主要包括裂缝、腐蚀、剥落、变形等多种形式,这些损伤会影响混凝土结构的力学性能和耐久性能,进而影响结构的安全性和使用寿命。
因此,混凝土损伤识别具有重要的理论意义和实际应用价值。
一、混凝土损伤识别的原理混凝土损伤识别的原理主要涉及以下几个方面:1. 混凝土的力学性能混凝土是一种复合材料,其力学性能受到多种因素的影响,如材料成分、配合比、加工工艺等。
混凝土的力学性能主要包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比等指标。
这些指标可以通过实验室或现场测试进行测定,用于评估混凝土的力学性能和损伤程度。
2. 损伤的形态和特征混凝土损伤的形态和特征是识别损伤的重要依据。
不同形态的损伤通常具有不同的特征,如裂缝的数量、长度、宽度、分布情况等。
通过对损伤形态和特征的观察和分析,可以初步判断混凝土结构的损伤状况。
3. 损伤的机理和发展规律混凝土损伤的机理和发展规律也是识别损伤的重要依据。
不同类型的损伤通常由不同的机理引起,如裂缝的发生可能是由于混凝土的收缩、膨胀、变形、温度变化等原因引起的。
通过了解不同类型损伤的机理和发展规律,可以更准确地把握混凝土结构的损伤程度和发展趋势。
4. 检测方法和技术混凝土损伤识别的核心是检测方法和技术。
目前常用的混凝土损伤检测方法包括视觉检测、声学检测、电学检测、磁学检测、红外检测等。
这些检测方法可以在不破坏混凝土结构的情况下,通过观察和测量混凝土结构的表面形态、声音、电磁场等信息,来判断混凝土结构的损伤状况。
二、混凝土损伤识别的方法混凝土损伤识别的方法主要包括以下几个方面:1. 视觉检测法视觉检测法是最简单、最常用的损伤识别方法。
通过肉眼直接观察混凝土表面的裂缝、剥落、腐蚀等损伤形态和特征,可以初步判断混凝土结构的损伤情况。
视觉检测法的优点是简单易行、成本低廉,但其缺点是受到人为因素和环境因素的干扰较大,识别效果不稳定。
混凝土的破坏机理
混凝土的破坏机理一、引言混凝土是一种广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域的材料。
它的主要成分是水泥、砂、石子和水,通过加水后混合搅拌形成。
虽然混凝土拥有优良的力学性能和耐久性,但是在使用过程中也会出现各种破坏现象,例如裂缝、剥落、腐蚀等。
这些破坏现象的发生会严重影响混凝土结构的性能和寿命,因此研究混凝土的破坏机理对于混凝土材料的开发和应用具有重要的意义。
二、混凝土的基本组成和力学性能混凝土的基本组成包括水泥、砂、石子和水。
其中,水泥是混凝土的主要胶凝材料,它可以与水反应生成胶凝体,使混凝土各部分紧密结合。
砂和石子是混凝土的骨料,可以提供强度和刚度。
水则是混凝土中的流体,可以使混凝土流动性良好,便于施工。
混凝土的力学性能包括强度、韧性、抗裂性和耐久性等方面。
三、混凝土的破坏机理混凝土的破坏机理是混凝土在受到外界荷载作用下,各部分之间产生应力,超过其承受能力时,混凝土发生不可逆的形变或破坏。
混凝土的破坏机理可以分为以下几个方面。
1、压缩破坏混凝土的主要承载方式是压力,因此在受到压缩荷载作用下,混凝土会产生压缩应力。
当压缩应力超过混凝土的极限强度时,混凝土发生塑性变形或破坏。
此时,混凝土的粘聚力和内摩擦力被破坏,混凝土产生明显的破坏形态,例如裂缝、剥落等。
2、拉伸破坏混凝土的抗拉强度很低,因此在受到拉伸荷载作用下,混凝土很容易发生裂缝和破坏。
此时,混凝土的内部出现明显的拉伸应力,超过混凝土的极限强度时,混凝土会发生裂缝和破坏。
3、弯曲破坏混凝土在承受弯曲荷载时,混凝土的上部产生压应力,下部产生拉应力,当混凝土的拉应力超过其极限强度时,混凝土会发生裂缝和破坏。
此时,混凝土的弯曲刚度和强度都会下降,使得混凝土的受力性能变差。
4、剪切破坏混凝土在受到剪切荷载时,混凝土的各部分之间会产生剪切应力。
当剪切应力超过混凝土的极限强度时,混凝土会发生剪切破坏。
此时,混凝土的内部出现明显的切应力,混凝土破裂形成裂缝。
5、冻融破坏混凝土在受到冻融循环作用时,会产生温度应力和冻胀应力,从而导致混凝土表面的剥落和裂缝。
混凝土破坏机理分析方法
混凝土破坏机理分析方法一、破坏机理分析的意义和目的混凝土结构在使用过程中可能会出现破坏,破坏机理分析是为了研究混凝土在受外力作用下的破坏机理和规律,以便设计更加安全可靠的混凝土结构。
破坏机理分析的目的是为了探究混凝土在受外力作用下的变形与破坏过程,以及其破坏的原因和机理。
二、破坏机理分析的方法1.试验方法破坏试验是破坏机理分析的主要方法之一。
试验方法包括静载试验和动载试验两种。
静载试验主要应用于混凝土结构的静载破坏研究,动载试验主要应用于混凝土结构的动载破坏研究。
试验方法可以模拟混凝土结构在实际使用过程中所受到的载荷,得出混凝土结构在不同载荷下的变形和破坏情况。
2.数值模拟方法数值模拟方法是破坏机理分析的另一种主要方法。
数值模拟方法可以利用计算机对混凝土结构的变形和破坏进行模拟和分析,以确定混凝土结构的破坏机理和破坏过程。
数值模拟方法可以模拟混凝土结构在不同载荷下的变形和破坏情况,同时可以探究混凝土结构破坏的原因和机理。
3.经验公式法经验公式法是破坏机理分析的一种简单实用的方法。
经验公式法可以通过研究混凝土结构的实际应用情况,总结出混凝土结构在不同载荷下的破坏规律和机理,以确定混凝土结构的破坏机理和破坏过程。
经验公式法可以用于混凝土结构的初步设计和快速评估。
三、破坏机理分析的步骤1.确定研究对象首先需要确定研究对象,即需要研究的混凝土结构的类型、规格和使用条件等。
2.确定破坏机理分析的目的和方法根据研究对象的特点和破坏机理分析的目的,选择合适的破坏机理分析方法。
3.进行试验或数值模拟如果选择试验方法,则需要设计试验方案,进行试验并记录试验数据;如果选择数值模拟方法,则需要建立数值模型,进行数值模拟并记录模拟结果。
4.分析试验或数值模拟结果对试验或数值模拟结果进行分析,确定混凝土结构在不同载荷下的变形和破坏情况,并探究混凝土结构破坏的原因和机理。
5.总结破坏机理和规律根据试验或数值模拟结果,总结混凝土结构在不同载荷下的破坏机理和规律,为混凝土结构的设计和施工提供参考依据。
混凝土结构 地震破坏机理
混凝土结构地震破坏机理混凝土结构是由混凝土和钢筋组成的结构,是当今建筑界使用最多的结构材料,也是城市地震影响最大的结构材料。
然而,在面临地震灾害时,混凝土结构会受到严重破坏。
那么,混凝土结构地震破坏机理究竟是什么?首先要明确的是,混凝土结构在受到地震的影响时,会受到两种力量的影响:动力力和恒定力。
动力力即地震波,也称微观力,是横向传播的,可能会给结构造成破坏;恒定力即重力,也称宏观力,是竖向传播的,主要影响结构的稳定性。
因此,混凝土结构地震破坏机理主要有两个方面:首先,混凝土结构可能会受到超载,从而导致混凝土结构倒塌。
在高强度地震中,混凝土结构的受力强度可能会超过设计负荷,而且混凝土材料本身也有可能受到损伤,使结构失去稳定性。
其次,混凝土结构可能会受到位移,从而导致混凝土结构部件断裂。
在高强度地震中,混凝土结构受力可能不均匀,导致结构位移,这样就可能会使结构部件发生断裂,严重时会使混凝土结构倒塌。
另外,现阶段混凝土结构还存在一些隐藏缺陷,特别是在施工过程中,很容易出现质量问题。
特别是在高强度地震中,这些隐藏缺陷会受到极大的激发,加剧混凝土结构的损坏。
总之,正确的设计和施工是避免混凝土结构受到地震破坏的关键。
通过合理的设计,可以减少混凝土结构受力不均匀的情况,从而减少部件断裂的风险;通过严格的施工,可以减少质量问题的出现,以免混凝土结构在受到地震影响时受到严重损坏。
另外,在混凝土结构的设计过程中,需要考虑弹性减震措施的应用,以减少结构在受地震影响时的受力程度,最大限度地提高结构的抗震能力。
综上所述,混凝土结构在受到地震影响时受到破坏的机理包括超载、位移、质量问题和易受激发的隐藏缺陷,此外,在混凝土结构设计过程中,应考虑应用弹性减震措施,以降低结构受地震破坏可能性。
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混凝土结构的损坏机理及检测摘要:从物理学和化学角度对混凝土结构锈蚀、碳化、氯离子侵蚀、冻融破坏、碱-骨料反应的损坏机理进行探究,分析了不同破坏原因的影响因素及其作用原理,并且针对不同的影响因素及作用机理寻求相应的结构破坏外在表现,进而探寻对于工业与民用建筑混凝土结构强度、耐久性的检测方法,为混凝土结构的鉴定与加固工作奠定基础。
关键词:混凝土结构;损坏机理;检测Damage Mechanism and Detection of Concrete ConstructionChen HanbingAbstract: Exploring the reaction mechanism of concrete construction such as corrosion, carbonation, chloride ion penetration, freeze-thaw damage, alkali-aggregate reaction from different aspects of physics and chemistry. And analyzing the influence factors of different reasons, then try to find corresponding outward manifestation of those damages of construction, as well as the detection method of the structural strength and durability of industrial and civil construction., which lay the foundation of authentication and reinforcement of concrete construction.Key wards: concrete construction; reaction mechanism; detectionE-mail:anyeruge_9401@引言建筑结构的检测、鉴定与加固是当代建筑结构领域的热门技术之一,它包含了结构检测、结构鉴定、结构加固三个方面的知识和技能。
多数情况下结构的检测是结构鉴定的依据,鉴定过程中要进行相关的检测工作。
而结构的检测和鉴定又往往是结构加固的必要前提。
1.混凝土结构的损坏机理混凝土结构是钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和素混凝土结构的总称,也是目前我国应用最广泛的一种结构形式。
在讨论混凝土结构的检测前先了解混凝土结构的损坏机理是有益的。
混凝土是结构工程中广泛应用的一种工程材料,它具有较高的抗压强度,但它的抗拉强度较低,因而在混凝土结构的受拉区通常都要配置抗拉强度较高的钢筋。
因此混凝土结构的损坏,既包含了混凝土的风化和侵蚀,又包含了钢筋的锈蚀,在多数情况下,钢筋的锈蚀更为突出。
1.1混凝土结构中钢筋的锈蚀机理为了保证混凝土结构的耐久性,受力钢筋在混凝土结构中规定了混凝土保护层最小厚度。
混凝土保护层具有防止钢筋锈蚀的保护作用,这是因为混凝土中水泥水化产物的碱性很高,pH值为12~13,在这种高碱性的环境中,钢筋表面形成一层致密的氧化膜处于钝化状态,从而防止了混凝土中钢筋的锈蚀。
但是,通常钢筋混凝土结构是带裂缝工作的,即使处在正常使用阶段,在受拉区的混凝土仍会出现裂缝,但裂缝的宽度受到限制。
过去认为混凝土开裂后,裂缝处的钢筋会逐步锈蚀,但是混凝土结构规范的耐久性专题研究组经过大量调查发现,尽管混凝土的裂缝宽度达到0.4 mm以上,只要构件处于干燥的环境,裂缝处的钢筋几十年也没有出现锈蚀的现象。
只有在潮湿的环境,在有水和氧气侵入的条件下,钢筋才会锈蚀。
首先形成氢氧化铁,随着时间的推移,一部分氢氧化铁进一步氧化,生成疏松的、易剥落的沉积物——铁锈,铁锈的体积膨胀(一般增加2~4倍)可把混凝土保护层胀开,而使钢筋外露。
随着钢筋锈蚀的发生,混凝土开裂、剥落,钢筋和魂混凝土的粘结力就不断丧失、钢筋截面积减小、承载力下降,从而降低了结构的安全程度,结构损坏事故就有可能发生。
1.2 混凝土的碳化机理混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。
空气中CO2气渗透到混凝土内,与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水,使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化,又称作中性化。
空气中CO2气渗透到混凝土内,与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水,使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化,又称作中性化,其化学反应为:Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙,使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液,其碱性介质对钢筋有良好的保护作用,使钢筋表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4,称为钝化膜。
碳化后使混凝土的碱度降低,当碳化超过混凝土的保护层时,在水与空气存在的条件下,就会使混凝土失去对钢筋的保护作用,钢筋开始生锈。
可见,混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化,对于素混凝土,碳化还有提高混凝土耐久性的效果,但对于钢筋混凝土来说,碳化会使混凝土的碱度降低,同时,增加混凝土孔溶液中氢离子数量,因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。
混凝土的碳化速度系数与采用的水泥品种、水泥用量、水灰比、振捣情况、养护方法、外加剂、掺和料等多种因素有关。
首先影响较大的是水泥品种,一般来说,水泥用量越大、水泥标号越高,碳化速度系数越小,而矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥混凝土的碳化速度系数要比硅酸盐水泥混凝土的大。
因不同的水泥中所含硅酸钙和铝酸钙盐基性高低不同;其次,影响混凝土碳化主要还与周围介质中CO2的浓度高低及湿度大小有关,在干燥和饱和水条件下,碳化反应几乎终止,所以这是除水泥品种影响因素以外的一个非常重要的原因;再次,在渗透水经过的混凝土时,石灰的溶出速度还将决定于水中是否存在影响Ca(OH)2溶解度的物质,如水中含有Na2SO4及少量Mg2+时,石灰的溶解度就会增加,如水中含有Ca(HCO3)2的Mg(HCO3)2对抵抗溶出侵蚀则十分有利。
因为它们在混凝土表面形成一种碳化保护层;另外,混凝土的渗透系数、透水量、混凝土的过度振捣、混凝土附近水的更新速度、水流速度、结构尺寸、水压力及养护方法与混凝土的碳化都有密切的关系。
1.3混凝土的氯离子侵蚀机理当混凝土巾含氯离子时,即使混凝土的碱度较高,钢筋周围的混凝土尚未碳化,钢筋也会出现锈蚀。
这是因为氯离子的半径小,活性大,具有很强的穿透氧化膜的能力,氯离子吸附在膜结构有缺陷的地方,如位错区或品界区等,使难溶的氢氧化铁转变成易溶的氯化铁,致使钢筋袭面的钝化膜局部破坏。
钝化膜破坏后,露出的金属便是活化-钝化原电池的阳极。
由于活化区小,钝化区大,构成一个大阴极、小阳极的活化-钝化电池,钢筋就产生所谓的坑蚀现象。
进入混凝土中的氯离子主要有两个来源:(1)施工过程中掺加的防冻剂等,即内掺型;(2)使用环境中氯离子的渗透,即外掺型。
在地上建筑中(指没有海水和盐雾侵蚀的建筑),内掺型造成的破坏比较常见。
从20世纪50年代后期起,在冬季施工中,掺加氯盐曾作为国内主要的防冻措施,持续了数十年。
目前我国的这类建筑绝大多数都产生了锈蚀裂缝,需进行大修,严重的已经拆除。
外掺型造成损坏较严重的是一些化工企业的含氯离子的厂房及某些用氯气对池水消毒的游泳馆等。
1.4混凝土的冻融破坏机理混凝土的冻融破坏系指在水饱和或潮湿状态下,由于温度正负变化,建筑物的已硬化混凝土内部孔隙水结冻膨胀,融解松弛,产生疲劳应力,造成混凝土由表及里逐渐剥蚀的破坏现象。
当混凝土冷却至0℃时,混凝土中的大部分水不会立即结冰。
混凝土中的水一般都溶有盐类,其冰点要低于纯净水的冰点,但由于混凝土中水的盐溶液浓度很低,其冰点也只比普通状态水的冰点略有降低,如氢氧化钙饱和溶液的冰点为-0.14℃,2%氯化钙溶液的冰点为-1.0℃。
凝土中化学结合水不会结冰,凝胶水、毛细管水、游离水等可蒸发水分别在某一冰点结冰。
一般认为,混凝土在大气中遭受冻融破坏主要是因为在某一冻结温度下存在结冰水和过冷的水,结冰的水产生体积膨胀,过冷的水发生迁移而引起水压力和渗透压力的结果。
水结冰时体积约膨胀9%,如果混凝土毛细管中含水率超过某一临界值(91. 726),则结冰时会产生很大压力,混凝土体积膨胀而产生微裂缝。
冻融破坏最常见的现象是由于水泥石的崩裂,部分砂浆呈粉状剥落而露出粗骨料,也有在构件的端部、混凝土路面板的接头、水工构筑物平行于水面线处产生线状裂缝,还有像桥面板那样出现喷火口状开孔的“崩胀”现象等。
一般水工混凝土构筑物和港口结构的冻融破坏比较严重。
在一般的工业与民用建筑中,常受水冲淋的构件易出现冻融破坏。
混凝土的水灰比愈大,填充的水分可能愈多,则对抗冻不利。
混凝土的水灰比从0.4增加到0.6时,其抗冻性能将下降十几倍。
所以,对严寒条件下使用的混凝土,为了使混凝土具有足够的抗冻性,应使其水灰比小于0.5。
同时规定最小水泥用量为300 kg/m3。
随着混凝土龄期的增加,水泥不断水化,可冻结水逐渐减少。
同时水中溶解的盐的浓度增加,因此冰点随龄期而下降,抗冻性能得以提高。
1.5 碱-骨料反应碱骨料反应也叫碱硅反应,是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应,引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象。
碱骨料反应给混凝土工程带来的危害是相当严重的。
因为碱骨料反应时间较为缓慢,短则几年,长则几十年才能被发现。
碱骨料反应条件是在混凝土配制时形成的,即配制的混凝土中只有足够的碱和反应性骨料,在混凝土浇筑后就会逐渐反应,在反应产物的数量吸水膨胀和内应力足以使混凝土开裂的时候,工程便开始出现裂缝。
这种裂缝和对工程的损害随着碱骨料反应的发展而发展,严重时会使工程崩溃。
1.混凝土的检测2.1 混凝土强度的检测混凝土的强度是决定混凝土结构和构件受力性能的关键因素,也是评定混凝土结构和构件性能的主要参数。
对已有建筑物混凝土抗压强度的测试方法很多,大致可以分为局部破损法和非破损法两类。
局部破损法主要包括取芯法、小圆柱劈裂法、压入法和拔出法等。
非破损法主要包括表面硬度法(回弹法、印痕法)、声学法(共振法、超声脉冲法)等。
这些方法可以按不同组合形成多种多样的综合法。
2.1.1回弹法回弹法是以在混凝土结构或构件上测得的回弹值和碳化深度来评定混凝土结构或构件强度的一种方法,它不会对结构或构件的力学性质和承载能力产生不利影响,在工程上已得到广泛应用。
2.1.2超声波法超声波法检测混凝土常用的频率为20~250kHz,它既可用于检测混凝土强度,也可用于检测混凝土缺陷。
2.1.3超声-回弹综合法回弹法只能测得混凝土表层的强度,内部情况却无法得知,当混凝土的强度较低时,其塑性变形较大,此时回弹值与混凝土表层强度之间的变化关系不太明显;超声波在混凝土中的传播速度可以反映混凝土内部的强度变化,但对强度较高的混凝土,波速随强度的变化不太明显。