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影響混凝土耐久性的主要因素
日期：2024-07-30 05:22
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摘要：
影響混凝土耐久性的主要因素
當今世界混凝土破壞原因，影響混凝土耐久性的主要因素按重要性遞減順序排列是：鋼筋鏽蝕、凍害、物理化學作用。”而來自海洋環境和使用防冰鹽中的氯離子，又是造成鋼筋鏽蝕的主要原因。我國大型海洋工程的耐久性逐漸成為迫在眉睫的問題。
混凝土中鋼筋鏽蝕可由兩種因素誘發，一是海水中Cl-侵蝕，二是大氣中的CO2使混凝土中性化。國內外大量工程調查和科學研究結果表明，海洋環境下導致混凝土結構中鋼筋鏽蝕破壞的主要因素是Cl-進入混凝土中，並在鋼筋表麵集聚，促使鋼筋產生電化學腐蝕。在跨海大橋周邊沿海碼頭調查中亦證實，海洋環境中混凝土的碳化速度遠遠低於Cl-滲透速度，中等質量的混凝土自然碳化速度平均為3mm/10年。因此，影響跨海大橋結構混凝土耐久性的*要因素是混凝土的Cl-滲透速度
混凝土大橋結構布置和耐久性設計背景
1、大橋混凝土結構布置
跨海大橋跨海段通航孔部分預應力連續梁、橋塔、墩柱和承台均采用現澆混凝土；非通航孔部分以預製混凝土構件為主，其中50～70m的預應力混凝土箱梁是重量超過1000噸的巨型構件；陸上段梁、柱和承台亦采用現澆混凝土。混凝土的設計強度根據不同部位在C30～C60之間。
2、跨海大橋附近海域氣象環境
我國跨海大橋多地處北亞熱帶南緣、東北季風盛行區，受季風影響冬冷夏熱，四季分明，降水充沛，氣候變化複雜，多年平均氣溫為偏低，海區全年鹽度一般在10.00～32.00‰之間變化，屬強混合型海區，海洋環境特征明顯。
3、跨海大橋麵臨的耐久性問題
在海洋環境下結構混凝土的腐蝕荷載主要由氣候和環境介質侵蝕引起。主要表現形式有鋼筋鏽蝕、凍融循環、鹽類侵蝕、溶蝕、堿-集料反應和衝擊磨損等。
我國跨海大橋多位於典型的亞熱帶地區，嚴重的凍融破環和浮冰的衝擊磨損可不予考慮；鎂鹽、硫酸鹽等鹽類侵蝕和堿骨料反應破壞則可以通過控製混凝土組分來避免；這樣鋼筋鏽蝕破環就成為*主要的腐蝕荷載。
跨海大橋跨海段通航孔部分預應力連續梁、橋塔、墩柱和承台均采用現澆混凝土；非通航孔部分以預製混凝土構件為主，其中50～70m的預應力混凝土箱梁是重量超過1000噸的巨型構件；陸上段梁、柱和承台亦采用現澆混凝土。混凝土的設計強度根據不同部位在C30～C60之間。
2、跨海大橋附近海域氣象環境
我國跨海大橋多地處北亞熱帶南緣、東北季風盛行區，受季風影響冬冷夏熱，四季分明，降水充沛，氣候變化複雜，多年平均氣溫為偏低，海區全年鹽度一般在10.00～32.00‰之間變化，屬強混合型海區，海洋環境特征明顯。
3、跨海大橋麵臨的耐久性問題
在海洋環境下結構混凝土的腐蝕荷載主要由氣候和環境介質侵蝕引起。主要表現形式有鋼筋鏽蝕、凍融循環、鹽類侵蝕、溶蝕、堿-集料反應和衝擊磨損等。
我國跨海大橋多位於典型的亞熱帶地區，嚴重的凍融破環和浮冰的衝擊磨損可不予考慮；鎂鹽、硫酸鹽等鹽類侵蝕和堿骨料反應破壞則可以通過控製混凝土組分來避免；這樣鋼筋鏽蝕破環就成為*主要的腐蝕荷載。
氯離子對鋼筋的鏽蝕
氯離子侵入混凝土的途徑：Cl進入混凝土中通常有兩種途徑：其一是“混入”，如摻用含氯離子外加劑、使用海砂、施工用水含氯離子、在含鹽環境中拌製澆注混凝土等；其二是“滲入”，環境中的氯離子通過混凝土的宏觀、微觀缺陷滲入到混凝土中，並到達鋼筋表麵。“混入”現象大都是施工管理的問題；而“滲入”現象則是綜合技術的問題，與混凝土材料多孔性、密實性、工程質量，鋼筋表麵混凝土層厚度等多種因素有關。
氯離子對鋼筋鏽蝕機理：
1、破壞鈍化膜
水泥水化的高堿性使混凝土內鋼筋表麵產生一層致蜜的鈍化膜。鈍化膜隻有在高堿性環境中才是穩定的，當pH＜11.5時，就開始不穩定，當pH＜9.88時該鈍化膜生成困難或已經生存的鈍化膜逐漸破壞。Cl是極強的去鈍化劑，Cl進入混凝土到達鋼筋表麵吸附於局部鈍化膜處時，可使該處的pH值迅速降低，可使鋼筋表麵pH值降低到4以下，從而破壞鋼筋表麵的鈍化膜。
2、形成腐蝕電池
如果在大麵積的鋼筋表麵上具有高濃度氯化物，則氯化物所引起的腐蝕可能是均勻腐蝕，但是在不均質的混凝土中，常見的是局部腐蝕。腐蝕電池作用的結果是，在鋼筋表麵產生蝕坑，由於大陰極對應於小陰極，蝕坑發展十分迅速。
3、去極化作用
Cl不*促成了鋼筋表麵的腐蝕電池，而且加速了電池的作用。通常把使陽極過程受阻稱作陽極極化作用，而把加速陽極極化作用稱作去極化作用，Cl正是發揮了陽極去極化作用。］、導電作用
混凝土中Cl的存在強化了離子道路，降低了陰陽極之間的歐姆電阻，提高了腐蝕電池的效率，從而加速了電化學腐蝕過程。
氯離子對鋼筋鏽蝕機理：
1、破壞鈍化膜
水泥水化的高堿性使混凝土內鋼筋表麵產生一層致蜜的鈍化膜。鈍化膜隻有在高堿性環境中才是穩定的，當pH＜11.5時，就開始不穩定，當pH＜9.88時該鈍化膜生成困難或已經生存的鈍化膜逐漸破壞。Cl是極強的去鈍化劑，Cl進入混凝土到達鋼筋表麵吸附於局部鈍化膜處時，可使該處的pH值迅速降低，可使鋼筋表麵pH值降低到4以下，從而破壞鋼筋表麵的鈍化膜。
2、形成腐蝕電池
如果在大麵積的鋼筋表麵上具有高濃度氯化物，則氯化物所引起的腐蝕可能是均勻腐蝕，但是在不均質的混凝土中，常見的是局部腐蝕。腐蝕電池作用的結果是，在鋼筋表麵產生蝕坑，由於大陰極對應於小陰極，蝕坑發展十分迅速。
3、去極化作用
Cl不*促成了鋼筋表麵的腐蝕電池，而且加速了電池的作用。通常把使陽極過程受阻稱作陽極極化作用，而把加速陽極極化作用稱作去極化作用，Cl正是發揮了陽極去極化作用。］、導電作用
混凝土中Cl的存在強化了離子道路，降低了陰陽極之間的歐姆電阻，提高了腐蝕電池的效率，從而加速了電化學腐蝕過程。