既有混凝土表面渗透强化处理及在西部地区环境下的耐久性研究_章岩.docxVIP

第一章绪论1.1既有混凝土耐久性增强研究的现实意义混凝土的耐久性是指既有混凝土结构在自然环境、使用环境及材料因素作用下保持其工作能力的性能，可分为环境、材料、构件、结构四个层次[1]。既有混凝土的劣化是指其受环境条件的影响，在服役期间未能达到预期寿命就出现破坏的现象，劣化结果有钢筋锈蚀、冻融循环侵蚀、硫酸盐侵蚀、碱-集料反应、各种工业腐蚀、冲蚀、磨蚀等。在自然环境条件下，环境中的Na+、CO32-、S042-、Cl-等各种有害离子可通过界面渗透侵入到既有混凝土内部，并与环境条件相互作用，形成对既有混凝土结构性能降低最主要影响因素，进而造成开裂、钢筋锈蚀、表面剥落、混凝土强度下降等一系列病态，给工程造成了重大的安全隐患和经济损失，严重影响着其正常使用期限。耐久性的问题己经成为业界关注和研究的热点，混凝土的发展方向也己经从单纯以提高强度为主向以耐久性为代表的高性能混凝土综合性能改善转变。既有混凝土因结构因耐久性不足而引起的巨大经济损失在世界各地均有较多的报道。1987年，美国材料咨询委员会（NMAB）在其年度报告中阐述，在美国境内处于损伤的钢筋混凝土桥有近25.3万座，并且每年增加约3.5万座，1991年由于耐久性问题损坏的桥梁修复费用就高达910亿美元；美国标准局（NBS）的调查显示，1975年，美国因既有混凝土遭受腐蚀而造成的经济损失可达300亿美元，有高达1260亿美元的维修费用于防腐、抗腐支出[2]，1985年这一数据则升到了1680亿美元[3]；在美国洲际公路网中，有9万座处于严重失效状态，仅1969年修复公路桥面板损坏的费用就高达26亿美元，1978年己升至63亿美元，最主要的原因是钢筋锈蚀；目前，在美国既有混凝土工程的整体价值约为6万亿美元，而每年约3000亿美元的费用用于维修或重修。在英国，既有钢筋混凝土结构约有36%需要维护或重建，每年约有200亿英镑的费用用于修复钢筋混凝土结构；在加拿大，仅蒙特利尔的一座水电站因既有混凝土耐久性不良进行修补和维护的费用就是15亿加元[1]；在日本，每年约有400亿日元以上的费用用于既有钢筋混凝土房屋结构工程的维护加固，“新干线”在役期不到10年就出现了混凝土大面积开裂和剥蚀；在德国，仅使用了23年的柏林会议大厦1980年建筑西南角坍塌，正是由于钢筋锈蚀而造成；另外，从欧洲和北美等16个国家的调查发现，由于耐久性问题，既有混凝土桥梁因修复或重建的投入费用，4倍以上于当年建设造价。美国学者Sitter提出了“五倍定律”，即：对新建项目在设计环节每节省1美元钢筋防护费用，就意味着多追加5美元在发现钢筋锈蚀时采取的维修费用，而在出现顺筋开裂时将会多追加25美元维修费，在出现严重破坏时将会多追加125美元维修费[4]“五倍定律”可以形象地说明了既有混凝土耐久性对国民经济的重要影响。我国的混凝土年产量己经多年超过世界混凝土年产量的50%，混凝土行业实现总产值己超过7000亿元[5]。长期以来，我国在设计施工上只考虑强度，而忽视了耐久性问题，在桥梁、港口、码头、交通及重大建筑工程设计、施工中对混凝土的耐久性一直缺乏足够的重视。据相关报导[6]，我国每年既有混凝土工程及其构件因腐蚀及劣化等问题带来的损失己占国民生产总值（GDP）的3.5%～5%左右[7]，而这一数据随着时间的推移将更加惊人，所以，在役期的有混凝土工程耐久性对国民经济具有重大影响，既有混凝土工程的耐久性问题己成为混凝土相关行业领域最为关注的热点问题之一，如：土木、水利、交通、建筑等行业。在建筑工程领域，据统计，我国现有既有建筑面积约70亿m2，其中约一半进入老化阶段，急需维修加固约占近五分之一，一般大气环境下有40%的既有混凝土建筑结构己碳化至钢筋表面，而潮湿环境下，这一数据占到90%[8]；上世纪八十年代末，建设部对国内一些地区如：北京、杭州、贵阳、西宁等地的工程进行的结构耐久性综合调查，结果表明，上世纪五六十年代建成的既有混凝土工程基本上都己经达到了大修的状态，其中大多数工业建筑在一般情况下使用25～30年就需要进行大的维修加固。在水工混凝土领域，上世纪八十年代初对华南地区的18座港湾、码头进行的调查表明，有约占89%的既有混凝土结构因钢筋锈蚀而导致破坏。江苏省对上世纪五十年代末建造的48座中小型既有混凝土水工建筑物进行的全面调查显示，有约50%的既有混凝土表面出现了严重的冻融剥蚀[9]，上世纪八十年代中期建成的连云港煤码头，1990年己出现钢筋锈胀裂缝，位于江苏扬州的万福闸，在役七、八年时测定的混凝土碳化深度竟超过了60mm，出现了严重的钢筋锈蚀现象[9]，1984年对浙江沿海的22座钢筋混凝土水闸的钢筋腐蚀情况调查研究结果表明，被调查构件共计967件，出现剥落、顺筋胀裂、甚至钢筋锈断的占到56%，而其使用期限仅7～0年时