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1、桥 梁 检 测 Bridge Testing,混凝土耐久性 Concrete Durability,一、混凝土的定义 广义：由胶凝材料、骨料、水按适当比例配合拌制而成的混合物，再经硬化形成的复合材料。 狭义：由水泥、普通砂、石子配制而成的混凝土。,三峡工程钢筋混凝土重力坝,第一节 概述,二、混凝土的分类,按表观密度分 重混凝土 02800kg/m3。 普通混凝土 0 20002800kg/m3。 轻混凝土 02000kg/m3。 按胶凝材料分 水泥混凝土、水玻璃混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土等。 按用途分 结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、防辐射混凝土等 。,
2、二、混凝土的分类,按生产和施工工艺分： 预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土等。 按强度分： 普通混凝土C60。 高强混凝土C60。 超高强混凝土100MPa。,按配筋情况分： 素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。,三、混凝土的特点,优点： 1. 混凝土中占80%的砂、石骨料资源丰富,可就地取材,价格便宜。 2. 可根据工程需要浇筑成各种形状尺寸的构件。 3. 调整混凝土材料组成，可获得不同的性能和要求。,4.混凝土抗压强度高，且与钢筋具有良好的工作性。 5.混凝土具有很好的耐久性 缺点： 是自重大、抗拉强度低、脆性大、导热性强等、生产周期长
3、、受施工过程影响较大。,第二节混凝土耐久性检测,（一）概念：在长期外界因素的作用下，抵抗外部、内部不利影响的能力。 （二）提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。,（三）混凝土中常见的几种耐久性问题 1、混凝土的抗渗性 （1）定义：抵抗压力水渗透的能力 （2）表示方法：抗渗等级P,检测混凝土透水性,混凝土的抗渗性以抗渗等级来表示。抗渗等级是以28龄期的标准抗渗试件，按规定方法试验，以不渗水时所能承受的最大水压力来表示，划分为P2、P4、P6、P8、P12 等等级，它们分别表示能抵抗0.2、0.4、0.6、0.8、1.2 MPa的水压力而不渗透。,（3）影
4、响因素：孔隙率、孔隙特征（机理） 混凝土渗水的原因，是由于内部孔隙形成连通的渗水孔道。这些孔道主要来源于水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水所产生的毛细管孔道、内部的微裂缝以及施工振捣不密实产生的蜂窝、孔洞，这些都会导致混凝土渗漏水。,混凝土的抗渗性与水灰比有密切关系，还与水泥品种、骨料级配、施工质量、养护条件以及是否掺外加剂、掺合料有关。,（4）提高抗渗性的措施：提高密实度,2、混凝土的抗冻性 （1）定义：混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。,（2）表示方法：抗冻等级F 抗冻等级是采用龄期28的试块在吸水饱和后，承受反复
5、冻融循环，以抗压强度下降不超过25，而且质量损失不超过 时所能承受的最大冻融循环次数来确定的。5016492将混凝土划分为以下抗冻等级：10、F15、F25、F50、F150、F200、F250、F300等九个等级，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为10、25、25、50、100、150、200、250和300次。,（3）混凝土受冻融作用破坏的原因 混凝土内部的孔隙水在负温下结冰后体积膨胀造成的静水压力，因冷冻水蒸汽压的差别推动未冻水向冻结区的迁移造成的渗透压力，当这两种压力所产生的内应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，多次冻融使裂缝不断扩展直至破坏。,（）影响混凝土抗冻性的因
6、素有：a. 混凝土强度： 强度愈高，抵抗冻融破坏的能力越强，抗冻性越好。b. 混凝土密实度、混凝土孔隙构造及数量： 密实度越小，开口孔隙愈多，水分愈易渗入，静水压力越大，抗冻性越差。c. 混凝土孔隙充水程度： 饱水程度愈高，冻结后产生的 冻胀作用就大，抗冻性越差。,d. 水灰比： 水灰比与孔隙率成正比，水灰比越大，且开口孔隙率大，抗冻性越差。 E. 外加剂： 在混凝土中掺入引气剂，可在水泥石中形成 无数细小、均匀的气泡，使之成为压力水进出的“水库”，使静水压力和渗透压力得以释放，对冰冻破坏起到很好的缓冲作用。适宜的引气量以为宜。,（3）影响因素：孔隙率、孔隙特征、环境温度等 （4）提高抗冻性的
7、措施：提高密实度、合理选用水泥品种,3、混凝土的抗侵蚀性 （1）定义 抗侵蚀性是指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学侵蚀、物理作用不破坏的能力。 （2）提高措施 混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥的品种、混凝土密实度与孔隙特征等。,4、混凝土的抗碳化性 （1）定义 混凝土的碳化作用是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化又叫中性化。,（2）利弊 碳化对混凝土性能有明显的影响，首先是减弱对钢筋的保护作用。由于水泥水化过程中生成大量氢氧化钙，使混凝土孔隙中充满饱和的氢氧化钙溶液，其值可达到12.613。这种强碱性环境能使混凝土中的钢筋表面生成一层钝化薄膜，从而保护钢筋免于
8、锈蚀。碳化作用降低了混凝土的碱度，当值低于10时，钢筋表面钝化膜破坏，导致钢筋锈蚀。,其次，当碳化深度超过钢筋的保护层时，钢筋不但易发生锈蚀，还会因此引起体积膨胀，使混凝土保护层开裂或剥落，进而又加速混凝土进一步碳化。碳化作用还会引起混凝土的收缩，使混凝土表面碳化层产生拉应力，可能产生微细裂缝，从而降低了混凝土的抗折强度。 但表面强度提高。,（3）影响碳化速度的主要因素 （1）水泥品种：掺混合材的水泥，因其氢氧化钙含量较少，碳化比普通水泥快。 （2）水灰比：水灰比大的混凝土，因孔隙较多，二氧化碳易于进入，碳化也快。 （3）环境湿度：在相对湿度为5075的环境时，碳化最快。相对湿度小于25或达到
9、100时，碳化停止。因为碳化需要水分，但不能堵塞二氧化碳的通道。此外，空气中二氧化碳浓度越高，碳化速度也越快。,（4）硬化条件：空气中或蒸汽中养护的混凝土，比在潮湿环境或水中养护的混凝土碳化快。因为前者促使水泥石形成多孔结构或产生微裂缝，后者水化程度高，混凝土较密实。混凝土的碳化深度大体上与碳化时间的平方成正比。为防止钢筋锈蚀，必须设置足够的钢筋保护层。,5、混凝土的碱骨料膨胀反应 （1）定义 当水泥或混凝土中含有较多的强碱(Na2O Ka2O)物质时，可能与含有活性二氧化硅的骨料反应，这种反应称为碱骨料反应。 （2）结果 导致混凝土内部产生局部体积膨胀，甚至使混凝土结构产生膨胀性破坏。,碱集
10、料反应 alkali-aggregate reaction (AAR) 碱集料反应(简称AAR)是指混凝土原材料中的碱性物质与活性成分发生化学反应,生成膨胀物质(或吸水膨胀物质) 而引起混凝十产生内部自膨胀应力而开裂的现象.由于碱集料反应一般是在混凝土成型后的若干年后逐渐发生,其结果造成混凝土耐久性下降,严重时还会使混凝土丧失使用价值,且由于反应是发生在整个混凝土中,因此,这种反应造成的破坏既难以预防,又难于阻止,更不易修补和挽救.,（三）提高混凝土耐久性的主要措施 1、严格控制水灰比。 2、合理选择水泥品种。 3、掺外加剂，改善混凝土性能。 4、合理选取骨料级配。 、加强混凝土的施工质量控制
11、。加强浇捣及养护，提高混凝土的强度和密实度。、用涂料和水泥砂浆等措施进行表面处理，防止混凝土的碳化。,第三节混凝土耐久性检测,一、氯离子含量检测,利用RCT（氯化物测试仪）可以在现场或试验室中快速测试出硬化混凝土或新拌混凝土中的酸性可溶的氯化物含量。这种方法的精确度与离子色谱分析相近，与实验室的标准滴定法一样。将锤钻在硬化混凝土中钻取得到的粉尘或从新拌混凝土中取得的样品与氯化物萃取液混合在一起，振荡五分钟。把标定好的氯电极插入溶液中就可以测出混凝土中酸性可溶的氯化物的含量（以混凝土的重量百分率表示）。测试过程十分简单，只需要一套RCT工具包及萃取液和一个钻机就能完成。,现场测试硬化混凝土，配备
12、的RCT取样设备以5mm的深度增量取样并建立氯化物含量的剖面图，利用菲克斯第二扩散定律就可以估计出结构的剩余寿命。为了准确地建立氯离子含量剖面图，建议使用RCT剖面磨削工具，它可以0.5-1.0mm的增量来获取粉尘。,RCT氯离子含量测试仪,RT-4000混凝土电阻率测试仪,混凝土电阻率测定仪,在实验室内，也可将磨削工具固定在磨削台上磨削柱体构件。这些构件要先经过围水测试以计算不同混凝土的扩散系数。,二、钢筋位置测定 三、混凝土保护层厚度测定 四、钢筋锈蚀测定,钢筋位置测定,混凝土钢筋锈蚀测定仪,由混凝土电阻推断钢筋锈蚀,钢筋保护层测试仪,裂缝观测仪,读数显微镜,金属探伤仪,四、钢筋锈蚀测定 钢筋锈蚀的电化学测量一般采用线性极化法，而Krarners-Kronig积分变换法通过阻抗虚部Im Z()随频率的变化了解影响钢筋极化电阻Rp的各种因素及其变化规律，便于采取对策来改善钢筋的抗锈蚀能力结果表明：两种不同方法所得结果的差异在515范围之内；在C30和C40两种混凝土中抑制锈蚀的机理不同，C30混凝土主要是钝化膜的介电抑制，CA0混凝土为孔隙率下降，主要是扩散抑制。,