高性能混凝土耐久性能的分析

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1、同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：2008年1月20日第1章引言1．1课题研究的历史水泥混凝土作为最重要的工程结构材料，因为其具有易于加工成型、能耗低、耐久性好等优点，获得了广泛的应用，从一般的工业与民用建筑、公路与铁路桥梁、枕轨、电杆、桩、压力

2、管道、油罐与水塔等方面甚至到高层建筑、地下建筑、海洋结构、核电站防护壳与压力容器、大跨度空间结构与高耸塔桅杆等结构，混凝土已经成为现代不可缺少的材料，据不完全统计，当今世界每年消耗的混凝土量不少于70亿立方米，而且将在21世纪仍将稳定增长pJ。混凝土结构物一般认为具有较好的耐久性，除非受到侵蚀性环境的化学腐蚀或者遭到物理破坏，混凝土几乎具有无限的生命潜力，但是任何混凝土构件都是带裂缝工作的，裂缝的存在和扩展，使相应部位构件的承载力受到一定程度的削弱；结构物裂缝还会引起渗漏、保护层剥落、钢筋腐蚀、混凝土碳化、持久强度降低等，甚至危害建筑物的正常运行或缩短建筑

3、物的使用寿命。许多混凝土结构、砌体结构等建筑物在建设过程或使用过程中都出现了不同程度、不同形式的裂缝，裂缝对混凝土构件及结构物会产生各种各样的危害12¨。首先产生渗漏，混凝土裂缝将使建筑物产生渗漏，随着裂缝逐步扩宽和发展，当水渗入混凝土内部后，将水泥部分水化产物溶解并流失，水泥水化产物中最容易被溶解的是Ca(OSh，它的被溶蚀会促使水泥水化物的水解，引起水解破坏的是水化硅酸三钙和水化硅酸二钙等多碱性化合物，然后是低碱性的水化产物的破坏，由此可能导致混凝土结构物的整体破坏。根据调查，在裂缝引起的各种不利结果中，渗漏占60％，这种危害主要出现在水工结构物、地下

4、洞室、防水屋面和建筑物外墙等p¨。混凝土从低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，因其强度给人们带来了无限的好处，似乎人们总是乐于追求强度的不断提高，但是近四五t年以来，混凝土结构囚材质劣化造成过早失效以至破坏崩塌的事故在国内外都屡见不鲜，并有愈演愈烈之势，这些混凝土工程的过早破坏，其原因不是由于强度不足，而是因为混凝土耐久性不良等。例如，在日本海燕岸，许多港第l章引言湾建筑、桥梁等，建成后不到10年的时间，混凝土表面即出现开裂、剥落，钢筋锈蚀外露；美国国家材料顾问委员会1988年提交的报告报道，约有27．3万座混凝土桥面板出现不同程度的破坏(其中

5、部分使用不到20年)，而且每年还将增加3．8万座p2】；同年Litvan和Bickley发表了对加拿大停车场的检测报告，他们发现大量停车场水泥混凝土路面较早地出现破坏；美国1998年在提交国会的报告《国家公路和桥梁现状》中指出，美国当时的全部混凝土工程价值约7万亿美元，而每年用于维修的费用高达450亿美元pol；南非1981年用于拆换桥梁、挡土墙、墩柱、路面、路缘、蓄水坝、系桩柱、防波堤、电杆基础等的经费就超过2700万英镑，这些结构物多是在建成后3．-一10年内就发现开裂破坏；英格兰岛中部环形线的26km快车道，11座混凝土高架桥的建造费是2800万英镑

6、(1982年)，因为冬季撒盐化冰雪，两年后就发现钢筋锈蚀，使混凝士顺筋胀裂，到1990年的8年间，修补费高达4500万英镑(即造价的1．6倍)，估计以后15年(到2005年)还将耗费1．2亿英镑(累计接近造价的6倍)，日本目前每年仅用于房屋结构维修的费用即达450亿日元以上，日本引以为自豪的“新干线”在使用不到lO年，就出现了大面积混凝土开裂、剥蚀现象。我国的基本建设比发达国家晚30"～40多年，已建成的一些工程也有令人堪忧的状况，有不少混凝土工程使用寿命远低于设计要求。据统计，我国现有建筑而积60亿平方米，其中有约30亿平方米需分期进行鉴定加固，近20亿

7、平方米急需维修加固(4引。1990年，建设部科技发展司组织调查组对北京、西宁、贵阳等地的一些建筑物进行了调查，结果表明，建国初期的建筑物均已达到必须大修的状态，现有大多数工业建筑不能满足安全使用40年的要求，一般使用25一-．30年就需大修加固。我国在50年代后期兴建的大坝就有许多己经成为陷入危境的“病坝"，1985年水电部调查报告表明：我国水工混凝土的冻融破坏在“三北(东北、华北、西北)一地区的工程中占90％，这些大型混凝土坝自从运行后就半年维修，运行30多年后，上、下游面及尾水闸墩破损明显，表面露出钢筋，冻害严重，致使坝项抬高10余厘米；港口码头工程，

8、特别是接触海水工程，其受冻破坏现象更为严重，破坏的结构主要是防波堤