概述混凝土耐久性
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◆ 空气湿度和温度对碳化反应速度有较大影响。因为碳化反 应要产生水份向外扩散，湿度越大，水份扩散越慢。当空 气相对湿度大于80%，碳化反应的附加水份几乎无法向外 扩散，使碳化反应大大降低。
◆ 而在极干燥环境下，空气中的CO2无法溶于混凝土中的孔 隙水中，碳化反应也无法进行。
◆ 试验表明，当混凝土周围介质的相对湿度为50%~75%时， 混凝土碳化速度最快。环境温度越高，碳化的化学反应速 度越快，且CO2向混凝土内的扩散速度也越快。
一、影响混凝土结构耐久性的因素
碳化
内部因素： 混凝土强度 渗透性 保护层厚度 水泥品种 标号和用量 外加济等 外部因素： 环境温度 湿度 CO2含量 侵蚀性介质等
1、混凝土的冻融破坏
◆ 混凝土水化结硬后，内部有很多毛细孔。在浇筑混凝土时， 为得到必要的和易性，往往会比水泥水化所需要的水多些。
◆ 多余的水份滞留在混凝土毛细孔中。低温时水份因结冰产 生体积膨胀，引起混凝土内部结构破坏。
混凝土结构耐久性的概念及其研究现状
◆混凝土结构应能在自然和人为环境的化学和物理作用下， 满足在规定的设计工作寿命内不出现无法接受的承载力减 小、使用功能降低和不能接受的外观破损等的耐久性要求。
◆耐久性是指结构在预定设计工作寿命期内，在正常维护条 件下，不需要进行大修和加固满足，而满足正常使用和安 全功能要求的能力。
刚度 使用性能
表面条件 外观
1.1 关于耐久性定义的讨论
1）国内一般认为——目标使用期内，不需大量资金加 固，保持其安全、使用和外观的能力。（耐久性+经 济性）
2）国外的一个定义 ——构件和材料抵抗衰退和腐蚀的 能力 。（本质）
3）《混凝土结构的耐久性及耐久性设计指南》定义 — —在规定期限内，在各种作用下维持其应用功能的能 力。
◆ 水灰比大会使混凝土孔隙中游离水增多，有利于碳化反应。
◆ 混凝土中外加掺合料和骨料品种对碳化也有一定的影响。
[3] 施工养护条件 混凝土搅拌、振捣和养护条件影响混凝土的密实性，因而对碳 化有较大影响。此外，养护方法与龄期对水泥的水化程度有影 响，进而影响混凝土的碳化。所以保证混凝土施工质量对提高 混凝土的抗碳化性能十分重要。 [4] 覆盖层
◆对于一般建筑结构，设计工作寿命为50年，重要的建筑物 可取100年。
◆近年来，随着建筑市场化的发展，业主也可以对建筑的寿 命提出更高要求。对于其它土木工程结构，根据其功能要 求，设计工作寿命也有差别，如桥梁工程一般要求在100年 以上。
混凝土结构使用寿命
无损伤 劣化开始，可修补 毁坏,废弃
Deterioration of Reinforced Concrete Bridge due to Poor Durability
◆ 但由于大气中的二氧化碳（CO2）与混凝土中的碱性物质 发生反应，使混凝土的Ph值降低。其他物质，如SO2、H2S， 也能与混凝土中的碱性物质发生类似的反应，使混凝土的 Ph值降低，这就是混凝土的碳化。
◆ 当混凝土保护层被碳化到钢筋表面时，将破坏钢筋表面的 氧化膜，引起钢筋的锈蚀。此外，碳化还会加剧混凝土的 收缩，可导致混凝土的开裂。
犍为岷江斜拉桥 （砼斜拉桥，主跨240米）
广东九江大桥 （砼斜拉桥，主跨160米）
1990年建成，2000年全部换索。 1988年6月正式建成通车，1999年底因拉索锈蚀换索。
重庆石门大桥 Biblioteka 独塔砼斜拉桥，主跨230米）1988年建成通车，2005年因拉索锈蚀全部换索。
1.2 桥梁面临的严重耐久性问题
4）欧洲Duracrete ——在一定时间段内，在不超出预 期的维护和维修费用的情况下，保持其安全、适用及 可接受外观 。
1.1 关于耐久性定义的讨论
表1.1 几种耐久性定义的比较
编号
特点
共性
问题
最具有概括性，也易于被人们理解，
没有指出影响耐久性的因素
1 它最清晰的表达出“耐久性是结构保
（即耐久性设计的对象），对
① 仅通过某一因素影响下材料退化机理来预测结构总体退化规律是困难的 ② 绝大多数试验不能正确反映桥梁实际工作情况 ③ 对于桥梁结构中广泛应用的预应力砼构件很少进行研究 ④ 现有的砼耐久性的研究成果与结构的设计、施工控制等存在脱节 ⑤ 主要针对房屋建筑结构而很少专门对桥梁结构的耐久性问题进行研究 ⑥ 对如何从结构构造和细节的角度改善桥梁耐久性很少有人研究 ⑦ 对于后期养护和管理的问题很少进行研究 ⑧ 对桥梁结构及构件的使用寿命等问题没有明确的规定
明确了耐久性考虑的影响因素是自然 适用性
3 环境因素作用下的材料性能退化；提 及美观 没有关于后期维护的要求。
出了期限的要求。
3个方
面。
明确了研究对象是环境因素，明确提
对于时间及后期维护管理费用
4 出了时间的限定，提出了后期维护管
的界定仍较模糊。
理费用的限制。
1.1 关于耐久性定义的讨论
1）在最普遍的意义上，为了认识其本质，结构的耐久性就是指其 维持初始性能（包括安全性、适用性及美观）的能力 。
3）拱桥的耐久性问题
混凝土双曲拱桥：严重开 裂，加固、降级及拆除
预应力混凝土桁式组合拱 桥：使用年限不到15年， 约1/4的桥梁被炸掉或封闭 弃用，另有约1/4的桥梁被 降级使用
混凝土肋拱桥及箱板拱桥： 开裂现象较普遍
1985年建成通车，2006跨塌
1.3 桥梁结构耐久性差的原因及分析 设计方面的因素 ：标准低、结构与构造不合理 施工和管理的因素： 施工质量低 管理制度有待完善 使用的因素：汽车超载、养护、其他
⑵骨料中有活性骨料，如蛋白石、黑硅石、燧石、玻璃质火 山石、安山石等含SiO2的骨料；
⑶水分。碱骨料反应的充分条件是有水分，在干燥环境下很 难发生碱骨料反应。
3、侵蚀性介质的腐蚀
⑴硫酸盐腐蚀：硫酸盐溶液与水泥石中的氢氧化钙及水化铝酸 钙发生化学反应，生成石膏和硫铝酸钙，产生体积膨胀，使混 凝土破坏。硫酸盐除在一些化工企业存在外，海水及一些土壤 中也存在。当硫酸盐的浓度（以SO2的含量表示）达到2‰时， 就会产生严重的腐蚀。
◆ 因此，混凝土的碳化是混凝土结构耐久性的重要问题。
◆ 混凝土的碳化从构件表面开始向内发展，到保护层完全碳 化，所需要的时间与碳化速度、混凝土保护层厚度、混凝 土密实性以及覆盖层情况等因素有关。
[1] 环境因素
◆ 碳化速度主要取决于空气中的CO2浓度和向混凝土中的扩 散速度。空气中的CO2浓度大，混凝土内外CO2浓度梯度也 愈大，因而CO2向混凝土内的渗透速度快，碳化反应也快。
贵州铝厂－柱开胀
嘉裕关－结构梁腐蚀破坏
张掖－碱泉村
张掖－墙面
张掖－高架桥墩
青海化工厂－桥柱
青海化工厂－桥面护栏
团结湖－桥柱
沈阳－山海关高速公路路椽石
沈阳－山海关高速公路冬季撤盐
沈阳－山海关掺入硅灰、减水剂、超细粉煤灰的路缘
4、混凝土的碳化
◆ 混凝土中碱性物质（Ca(OH)2）使混凝土内的钢筋表明形成 氧化膜，它能有效地保护钢筋，防止钢筋锈蚀。
⑵酸腐蚀：混凝土是碱性材料，遇到酸性物质会产生化学反应， 使混凝土产生裂缝、脱落，并导致破坏。酸不仅存在于化工企 业，在地下水，特别是沼泽地区或泥炭地区广泛存在碳酸及溶 有CO2的水。此外有些油脂、腐植质也呈酸性，对混凝土有腐 蚀作用。
⑶海水腐蚀：在海港、近海结构中的混凝土构筑物，经常收到 海水的侵蚀。海水中的NaCl、MgCl2、MgSO4、K2SO4等成分， 尤其是Cl-和硫酸镁对混凝土有较强的腐蚀作用。在海岸飞溅区， 受到干湿的物理作用，也有利于Cl-和SO4的渗入，极易造成钢 筋锈蚀。
耐久性失败的工程事例
保护层过薄,钢筋锈蚀
大兴安岭某热电厂塔筒混凝土上环梁
214国道某桥墩根部冻融破坏
青藏铁路桥墩采用钢护筒 防止冻害
阳安线蛆水河大桥
阳安线堰河大桥
襄渝线清溪河大桥缺损照片
轨枕纵向及横向裂缝
青藏铁路32m预应力梁波纹管内水泥净浆早期冻胀 开裂
青藏铁路32m预应力梁波纹管内水 泥净浆早期冻胀开裂
青藏公路桥墩冻胀破坏
1907----上海大厦和外百渡 桥(百年建筑)
不达拉宫(重建1690年)石木 结构
• 故宫(紫禁城)建成 于1420年)
• 砖木结构
赵州桥建于(公元 605-618年)
赵州桥建于(公元605618石拱结构)
• 1937-------钱塘江 大桥(钢混结构)
1.4 结构耐久性研究存在的主要问题
我国50年代开始大规模建设的工程项目，由于当时经济基础 薄弱，材料标准和设计标准都较低，除一些重要的工程项目 目前需要继续维持其使用外，其它大部分工程已达到其使用 寿命。
我国真正进入大规模建设是在改革开放以后，因此国外发达 国家在耐久性上所遇到的问题应引起我国工程技术人员的足 够重视，避免重蹈发达国家的覆辙，对国家经济建设造成巨 大浪费。
2）从专业研究及便于量化的角度，结构的耐久性可定义为：结构 在外界环境及其他因素共同作用下，在同样的建设和运营维护 总成本（寿命周期总成本）下，在设计使用寿命期内，保持预 期的安全性、适用性的能力。即耐久性的内涵应包括耐久的长 寿命及经济地耐久。
1.2 桥梁面临的严重耐久性问题 1）混凝土桥梁的耐久性问题
◆ 碱集料反应产生的碱-硅酸盐凝胶，吸水后会产生膨胀，体 积可增大3~4倍，从而混凝土的剥落、开裂、强度降低，甚 至导致破坏。
◆ 引起碱集料反应有三个条件：
⑴混凝土的凝胶中有碱性物质。这种碱性物质主要来自于水 泥，若水泥中的含碱量（Na2O，K2O）大于0.6%以上时， 则会很快析出到水溶液中，遇到活性骨料则会产生反应；
[2] 材料因素
◆ 水泥是混凝土中最活跃的成分，其品种和用量决定了单位 体积中可碳化物质的含量，因而对混凝土碳化有重要影响。
◆ 单位体积中水泥的用量越多，会提高混凝土的强度，又会 提高混凝土的抗碳化性能。
◆ 水灰比也是影响碳化的主要因素。在水泥用量不变的条件 下，水灰比越大，混凝土内部的孔隙率也越大，密实性就 越差，CO2的渗入速度越快，因而碳化的速度也越快。
四川红水河铁路桥 （砼斜拉桥）
重庆綦江彩虹桥 （钢管砼提篮拱桥）
1982年建成，13年后检查时发现索有锈蚀即换索。 上世纪70年代建成，使用20年后全部换索。 因施工质量及吊杆锈蚀，1999年垮塌（建成仅2年零222天）。
四川宜宾金沙江南门桥 （钢筋砼吊杆拱桥）
1990年建成，10年后因吊杆锈蚀损坏发生局部桥面坍塌事故， 2002年6月完成对全部吊杆的更换。
混凝土桥梁立柱和主梁耐久性退化的典型例子
1.2 桥梁面临的严重耐久性问题 2）缆索承重桥梁的严重耐久性问题
国内部分缆索承重桥梁拉索（或吊杆）的更换记录
桥名及桥型
换索（和重修）的原因及处理情况
广州海印大桥（砼斜拉桥）
1988年通车，1995年5月被迫进行全桥换索工程，耗资2000万元， 工期半年。
济南黄河公路大桥 （砼斜拉桥）
持其初始性能的能力”这一本质属性。
于维护费用的界定较为模糊。
基本都
在其补充定义里隐含了对研究对象的 认可耐 回避了对耐久性研究对象的明
2
约定，即耐久性主要考虑材料和构件 抵抗自然界侵蚀以及构造或材料自身
久性指 确界定，正常维护的提法过于 标包括 笼统，没有关于维护费用的要
性能随时间衰退这两种情况。
安全性、 求。
◆ 反复冻融多次，就会使混凝土的损伤累积达到一定程度而 引起结构破坏。
◆ 防止混凝土冻融破坏的主要措施是降低水灰比，减少混凝 土中多余的水份。
◆ 冬季施工时，应加强养护，防止早期受冻，并掺入防冻剂 等。
2、混凝土的碱集料反应
◆ 混凝土集料中的某些活性矿物与混凝土微孔中的碱性溶液 产生化学反应称为碱集料反应。
Highway Bridge in Service New York State, US
世界上经济发达国家的工程建设大体上经历了三个阶段： ⑴大规模建设； ⑵新建与改建、维修并重； ⑶重点转向既有建筑物的维修改造。 目前经济发达国家处于第三阶段，结构因耐久性不足而失 效，或为保证继续正常使用而付出巨大维修代价，这使得 耐久性问题变得十分重要。
概述混凝土耐久性
决定结构的耐久性 ——环境影响＋结构反应
1）环境条件 2）建筑和结构设计 3）施工 4）检验和维修
性能
开始 最低限
维修
使用寿命
时间
混凝土结构耐久性
结构设计/形式和构造 材料/混凝土和钢筋
施工/操作技术
孔的性质和分布
迁移机理
混凝土劣化
钢筋劣化
物理
化学和生物
锈蚀
养护/湿、热
抵抗力 安全
◆ 而在极干燥环境下，空气中的CO2无法溶于混凝土中的孔 隙水中，碳化反应也无法进行。
◆ 试验表明，当混凝土周围介质的相对湿度为50%~75%时， 混凝土碳化速度最快。环境温度越高，碳化的化学反应速 度越快，且CO2向混凝土内的扩散速度也越快。
一、影响混凝土结构耐久性的因素
碳化
内部因素： 混凝土强度 渗透性 保护层厚度 水泥品种 标号和用量 外加济等 外部因素： 环境温度 湿度 CO2含量 侵蚀性介质等
1、混凝土的冻融破坏
◆ 混凝土水化结硬后，内部有很多毛细孔。在浇筑混凝土时， 为得到必要的和易性，往往会比水泥水化所需要的水多些。
◆ 多余的水份滞留在混凝土毛细孔中。低温时水份因结冰产 生体积膨胀，引起混凝土内部结构破坏。
混凝土结构耐久性的概念及其研究现状
◆混凝土结构应能在自然和人为环境的化学和物理作用下， 满足在规定的设计工作寿命内不出现无法接受的承载力减 小、使用功能降低和不能接受的外观破损等的耐久性要求。
◆耐久性是指结构在预定设计工作寿命期内，在正常维护条 件下，不需要进行大修和加固满足，而满足正常使用和安 全功能要求的能力。
刚度 使用性能
表面条件 外观
1.1 关于耐久性定义的讨论
1）国内一般认为——目标使用期内，不需大量资金加 固，保持其安全、使用和外观的能力。（耐久性+经 济性）
2）国外的一个定义 ——构件和材料抵抗衰退和腐蚀的 能力 。（本质）
3）《混凝土结构的耐久性及耐久性设计指南》定义 — —在规定期限内，在各种作用下维持其应用功能的能 力。
◆ 水灰比大会使混凝土孔隙中游离水增多，有利于碳化反应。
◆ 混凝土中外加掺合料和骨料品种对碳化也有一定的影响。
[3] 施工养护条件 混凝土搅拌、振捣和养护条件影响混凝土的密实性，因而对碳 化有较大影响。此外，养护方法与龄期对水泥的水化程度有影 响，进而影响混凝土的碳化。所以保证混凝土施工质量对提高 混凝土的抗碳化性能十分重要。 [4] 覆盖层
◆对于一般建筑结构，设计工作寿命为50年，重要的建筑物 可取100年。
◆近年来，随着建筑市场化的发展，业主也可以对建筑的寿 命提出更高要求。对于其它土木工程结构，根据其功能要 求，设计工作寿命也有差别，如桥梁工程一般要求在100年 以上。
混凝土结构使用寿命
无损伤 劣化开始，可修补 毁坏,废弃
Deterioration of Reinforced Concrete Bridge due to Poor Durability
◆ 但由于大气中的二氧化碳（CO2）与混凝土中的碱性物质 发生反应，使混凝土的Ph值降低。其他物质，如SO2、H2S， 也能与混凝土中的碱性物质发生类似的反应，使混凝土的 Ph值降低，这就是混凝土的碳化。
◆ 当混凝土保护层被碳化到钢筋表面时，将破坏钢筋表面的 氧化膜，引起钢筋的锈蚀。此外，碳化还会加剧混凝土的 收缩，可导致混凝土的开裂。
犍为岷江斜拉桥 （砼斜拉桥，主跨240米）
广东九江大桥 （砼斜拉桥，主跨160米）
1990年建成，2000年全部换索。 1988年6月正式建成通车，1999年底因拉索锈蚀换索。
重庆石门大桥 Biblioteka 独塔砼斜拉桥，主跨230米）1988年建成通车，2005年因拉索锈蚀全部换索。
1.2 桥梁面临的严重耐久性问题
4）欧洲Duracrete ——在一定时间段内，在不超出预 期的维护和维修费用的情况下，保持其安全、适用及 可接受外观 。
1.1 关于耐久性定义的讨论
表1.1 几种耐久性定义的比较
编号
特点
共性
问题
最具有概括性，也易于被人们理解，
没有指出影响耐久性的因素
1 它最清晰的表达出“耐久性是结构保
（即耐久性设计的对象），对
① 仅通过某一因素影响下材料退化机理来预测结构总体退化规律是困难的 ② 绝大多数试验不能正确反映桥梁实际工作情况 ③ 对于桥梁结构中广泛应用的预应力砼构件很少进行研究 ④ 现有的砼耐久性的研究成果与结构的设计、施工控制等存在脱节 ⑤ 主要针对房屋建筑结构而很少专门对桥梁结构的耐久性问题进行研究 ⑥ 对如何从结构构造和细节的角度改善桥梁耐久性很少有人研究 ⑦ 对于后期养护和管理的问题很少进行研究 ⑧ 对桥梁结构及构件的使用寿命等问题没有明确的规定
明确了耐久性考虑的影响因素是自然 适用性
3 环境因素作用下的材料性能退化；提 及美观 没有关于后期维护的要求。
出了期限的要求。
3个方
面。
明确了研究对象是环境因素，明确提
对于时间及后期维护管理费用
4 出了时间的限定，提出了后期维护管
的界定仍较模糊。
理费用的限制。
1.1 关于耐久性定义的讨论
1）在最普遍的意义上，为了认识其本质，结构的耐久性就是指其 维持初始性能（包括安全性、适用性及美观）的能力 。
3）拱桥的耐久性问题
混凝土双曲拱桥：严重开 裂，加固、降级及拆除
预应力混凝土桁式组合拱 桥：使用年限不到15年， 约1/4的桥梁被炸掉或封闭 弃用，另有约1/4的桥梁被 降级使用
混凝土肋拱桥及箱板拱桥： 开裂现象较普遍
1985年建成通车，2006跨塌
1.3 桥梁结构耐久性差的原因及分析 设计方面的因素 ：标准低、结构与构造不合理 施工和管理的因素： 施工质量低 管理制度有待完善 使用的因素：汽车超载、养护、其他
⑵骨料中有活性骨料，如蛋白石、黑硅石、燧石、玻璃质火 山石、安山石等含SiO2的骨料；
⑶水分。碱骨料反应的充分条件是有水分，在干燥环境下很 难发生碱骨料反应。
3、侵蚀性介质的腐蚀
⑴硫酸盐腐蚀：硫酸盐溶液与水泥石中的氢氧化钙及水化铝酸 钙发生化学反应，生成石膏和硫铝酸钙，产生体积膨胀，使混 凝土破坏。硫酸盐除在一些化工企业存在外，海水及一些土壤 中也存在。当硫酸盐的浓度（以SO2的含量表示）达到2‰时， 就会产生严重的腐蚀。
◆ 因此，混凝土的碳化是混凝土结构耐久性的重要问题。
◆ 混凝土的碳化从构件表面开始向内发展，到保护层完全碳 化，所需要的时间与碳化速度、混凝土保护层厚度、混凝 土密实性以及覆盖层情况等因素有关。
[1] 环境因素
◆ 碳化速度主要取决于空气中的CO2浓度和向混凝土中的扩 散速度。空气中的CO2浓度大，混凝土内外CO2浓度梯度也 愈大，因而CO2向混凝土内的渗透速度快，碳化反应也快。
贵州铝厂－柱开胀
嘉裕关－结构梁腐蚀破坏
张掖－碱泉村
张掖－墙面
张掖－高架桥墩
青海化工厂－桥柱
青海化工厂－桥面护栏
团结湖－桥柱
沈阳－山海关高速公路路椽石
沈阳－山海关高速公路冬季撤盐
沈阳－山海关掺入硅灰、减水剂、超细粉煤灰的路缘
4、混凝土的碳化
◆ 混凝土中碱性物质（Ca(OH)2）使混凝土内的钢筋表明形成 氧化膜，它能有效地保护钢筋，防止钢筋锈蚀。
⑵酸腐蚀：混凝土是碱性材料，遇到酸性物质会产生化学反应， 使混凝土产生裂缝、脱落，并导致破坏。酸不仅存在于化工企 业，在地下水，特别是沼泽地区或泥炭地区广泛存在碳酸及溶 有CO2的水。此外有些油脂、腐植质也呈酸性，对混凝土有腐 蚀作用。
⑶海水腐蚀：在海港、近海结构中的混凝土构筑物，经常收到 海水的侵蚀。海水中的NaCl、MgCl2、MgSO4、K2SO4等成分， 尤其是Cl-和硫酸镁对混凝土有较强的腐蚀作用。在海岸飞溅区， 受到干湿的物理作用，也有利于Cl-和SO4的渗入，极易造成钢 筋锈蚀。
耐久性失败的工程事例
保护层过薄,钢筋锈蚀
大兴安岭某热电厂塔筒混凝土上环梁
214国道某桥墩根部冻融破坏
青藏铁路桥墩采用钢护筒 防止冻害
阳安线蛆水河大桥
阳安线堰河大桥
襄渝线清溪河大桥缺损照片
轨枕纵向及横向裂缝
青藏铁路32m预应力梁波纹管内水泥净浆早期冻胀 开裂
青藏铁路32m预应力梁波纹管内水 泥净浆早期冻胀开裂
青藏公路桥墩冻胀破坏
1907----上海大厦和外百渡 桥(百年建筑)
不达拉宫(重建1690年)石木 结构
• 故宫(紫禁城)建成 于1420年)
• 砖木结构
赵州桥建于(公元 605-618年)
赵州桥建于(公元605618石拱结构)
• 1937-------钱塘江 大桥(钢混结构)
1.4 结构耐久性研究存在的主要问题
我国50年代开始大规模建设的工程项目，由于当时经济基础 薄弱，材料标准和设计标准都较低，除一些重要的工程项目 目前需要继续维持其使用外，其它大部分工程已达到其使用 寿命。
我国真正进入大规模建设是在改革开放以后，因此国外发达 国家在耐久性上所遇到的问题应引起我国工程技术人员的足 够重视，避免重蹈发达国家的覆辙，对国家经济建设造成巨 大浪费。
2）从专业研究及便于量化的角度，结构的耐久性可定义为：结构 在外界环境及其他因素共同作用下，在同样的建设和运营维护 总成本（寿命周期总成本）下，在设计使用寿命期内，保持预 期的安全性、适用性的能力。即耐久性的内涵应包括耐久的长 寿命及经济地耐久。
1.2 桥梁面临的严重耐久性问题 1）混凝土桥梁的耐久性问题
◆ 碱集料反应产生的碱-硅酸盐凝胶，吸水后会产生膨胀，体 积可增大3~4倍，从而混凝土的剥落、开裂、强度降低，甚 至导致破坏。
◆ 引起碱集料反应有三个条件：
⑴混凝土的凝胶中有碱性物质。这种碱性物质主要来自于水 泥，若水泥中的含碱量（Na2O，K2O）大于0.6%以上时， 则会很快析出到水溶液中，遇到活性骨料则会产生反应；
[2] 材料因素
◆ 水泥是混凝土中最活跃的成分，其品种和用量决定了单位 体积中可碳化物质的含量，因而对混凝土碳化有重要影响。
◆ 单位体积中水泥的用量越多，会提高混凝土的强度，又会 提高混凝土的抗碳化性能。
◆ 水灰比也是影响碳化的主要因素。在水泥用量不变的条件 下，水灰比越大，混凝土内部的孔隙率也越大，密实性就 越差，CO2的渗入速度越快，因而碳化的速度也越快。
四川红水河铁路桥 （砼斜拉桥）
重庆綦江彩虹桥 （钢管砼提篮拱桥）
1982年建成，13年后检查时发现索有锈蚀即换索。 上世纪70年代建成，使用20年后全部换索。 因施工质量及吊杆锈蚀，1999年垮塌（建成仅2年零222天）。
四川宜宾金沙江南门桥 （钢筋砼吊杆拱桥）
1990年建成，10年后因吊杆锈蚀损坏发生局部桥面坍塌事故， 2002年6月完成对全部吊杆的更换。
混凝土桥梁立柱和主梁耐久性退化的典型例子
1.2 桥梁面临的严重耐久性问题 2）缆索承重桥梁的严重耐久性问题
国内部分缆索承重桥梁拉索（或吊杆）的更换记录
桥名及桥型
换索（和重修）的原因及处理情况
广州海印大桥（砼斜拉桥）
1988年通车，1995年5月被迫进行全桥换索工程，耗资2000万元， 工期半年。
济南黄河公路大桥 （砼斜拉桥）
持其初始性能的能力”这一本质属性。
于维护费用的界定较为模糊。
基本都
在其补充定义里隐含了对研究对象的 认可耐 回避了对耐久性研究对象的明
2
约定，即耐久性主要考虑材料和构件 抵抗自然界侵蚀以及构造或材料自身
久性指 确界定，正常维护的提法过于 标包括 笼统，没有关于维护费用的要
性能随时间衰退这两种情况。
安全性、 求。
◆ 反复冻融多次，就会使混凝土的损伤累积达到一定程度而 引起结构破坏。
◆ 防止混凝土冻融破坏的主要措施是降低水灰比，减少混凝 土中多余的水份。
◆ 冬季施工时，应加强养护，防止早期受冻，并掺入防冻剂 等。
2、混凝土的碱集料反应
◆ 混凝土集料中的某些活性矿物与混凝土微孔中的碱性溶液 产生化学反应称为碱集料反应。
Highway Bridge in Service New York State, US
世界上经济发达国家的工程建设大体上经历了三个阶段： ⑴大规模建设； ⑵新建与改建、维修并重； ⑶重点转向既有建筑物的维修改造。 目前经济发达国家处于第三阶段，结构因耐久性不足而失 效，或为保证继续正常使用而付出巨大维修代价，这使得 耐久性问题变得十分重要。
概述混凝土耐久性
决定结构的耐久性 ——环境影响＋结构反应
1）环境条件 2）建筑和结构设计 3）施工 4）检验和维修
性能
开始 最低限
维修
使用寿命
时间
混凝土结构耐久性
结构设计/形式和构造 材料/混凝土和钢筋
施工/操作技术
孔的性质和分布
迁移机理
混凝土劣化
钢筋劣化
物理
化学和生物
锈蚀
养护/湿、热
抵抗力 安全