毕业设计（论文）-论钢筋混凝土的耐久性影响因素及对施工管理的要求.doc

毕毕业业设设计计（论论文文 ） 中文题目： 论钢筋混凝土的耐久性影响因素及对施工管理的要求 学习中心（函授站）： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 北京交通大学远程与继续教育学院北京交通大学远程与继续教育学院 2019 年 11 月 毕业设计(论文)承诺书与版权使用授权书 本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。除了文中 特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或 全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交 复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。 论文作者签名：_ _年_月_日 指导教师签名：_ _年_月_日 北京交通大学北京交通大学 毕业设计毕业设计( (论文论文) )成绩评议成绩评议 年级层次专业姓名 题目 指 导 教 师 评 阅 意 见 成绩评定： 指导教师： 年 月 日 答 辩 小 组 意 见 答辩小组负责人： 年 月 日 北京交通大学北京交通大学 毕业设计毕业设计( (论文论文) )任务书任务书 本任务书下达给：本任务书下达给： 级级 专业专业 学生学生 设计（论文）题目：论钢筋混凝土的耐久性影响因素及对施工管理的要求设计（论文）题目：论钢筋混凝土的耐久性影响因素及对施工管理的要求 一、毕业设计（论文）基本内容 探讨混凝土耐久性的影响因素及机理，主要包括 5 个方面：钢筋锈蚀、混凝土的碳 化、碱-骨料反应、混凝土的冻融破坏、氯离子的侵蚀以及其它介质侵蚀等，然后通过 这些影响因素及机理的研究来探索其对施工管理的基本要求，既如何通过有效的施工管 理来提高混凝土的耐久性。控制的方式归纳起来主要包括事前、事中、事后控制，事前 控制主要涉及到：质量保证体系及施工技术措施的制定、原材料质量的控制、施工配合 比的控制、混凝土搅拌运输等事中控制主要包括：混凝土的浇筑（坍落度、入模温 度、振捣） 、混凝土的温度控制事后控制包括混凝土的养护、混凝土的缺陷修复等。 二、基本要求 按期圆满完成毕业设计任务，能综合运用所学基础理论和专业知识，具有较强的综 合分析问题和解决问题的能力，并有一定的独立见解或创新点。毕业设计（论文）立论 正确、内容完整，计算与分析论证可靠、严密，结论合理，文字通顺、格式符合规范。 说明书、图纸质量高，完成的软、硬件达到甚至优于规定的且文档齐全、规范。独立工 作能力强。答辩时概念清楚，能熟练、正确地回答问题。 三、重点研究的问题 本文将重点研究如何通过有效的施工管理控制来提高混凝土的耐久性，对混凝土实 体的整个形成过程（事前、事中、事后）进行跟踪，每一步在实施过程前可能对混凝土 耐久性产生的影响，及早的形成预防机制；在实施过程中将实施方案落到实处，按照制 定的技术方案真正意义上的贯彻执行下去，避免因执行原因而造成问题的出现；在后期 缺陷出现后，竭力的避免缺陷的再次扩大化，及时的进行弥补。以达到实行全过程，全 方位进行控制的目的。 四、主要技术指标 无 五、其他要说明的问题 无 下达任务日期： 年 月 日 要求完成日期： 年 月 日 指导教师： 开开 题题 报报 告告 题目：论钢筋混凝土的耐久性影响因素及对施工管理的要求题目：论钢筋混凝土的耐久性影响因素及对施工管理的要求 学生姓名：学生姓名： 学号学号： 年年 月月 日日 一、文献综述 众所周知，混凝土是世界上应用最普遍、范围最广的结构材料之一，在现代建筑中， 可以说几乎没有一栋建筑物是没有混凝土的。而混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用 条件下抵抗各种物理、化学、生物等破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能 力。它是钢筋混凝土结构应具有的基本功能之一，是可靠性三个环节（安全性、适用性 与耐久性）中研究得比较薄弱的一个环节。它的好坏，决定着结构的使用寿命。 查看国际上关于钢筋混凝土耐久性影响的相关资料，日本大约 21.4%的钢筋混凝土 结构损坏是由于钢筋锈蚀引起的，美国 50 万座公路桥梁中 20 万座已有破坏现象，平均 每年有 150200 座桥梁部分或完全坍塌，寿命不足 20 年。英国英格兰岛中部环形线的 快车道上有 11 座混凝土高架桥，建于 1972 年，建造费为 2800 万英镑，建成两年后 就发现钢筋锈蚀造成的混凝土顺筋裂缝现象；19741989 年的 15 年间，其修补费用 已高达 4500 万英镑，为初始造价的 1.6 倍。前苏联有关资料表明，仅工业厂房受钢筋 锈蚀损坏的总额就占其固定资产的 16%，有些厂房使用 10 年左右即严重破坏，经常需 要维修，有些建筑维修费用已超过其原始造价。1980 年，仅使用了 23 年的民主德国 柏林会议大厦由于钢筋锈蚀造成其西南角塌陷，曾在当时引起业内轰动与震惊。 从国内的相关文献中了解到：20 世纪 60 年代初我国揭开了对混凝十结构耐久性研 究的序幕。20 世纪 80 年代初，我国对混凝土结构的耐久性开始了广泛而深入的研究， 并取得不少成果。中国建筑科学研究院的调查表明：我国现役工业建筑物损坏严重，其 结构的使用寿命一般不能保证 50 年，多数在 25 到 30 年左右就必须进行大修或加固； 水工建筑物的老化病害现象更加突出，50 年代初建的大坝许多已成为陷入危境的“病坝” 。全国 195 个大型灌区中，严重老化病害的建筑就己占 20.49%，比较严重的占 40%； 港口工程，据调查，在华南地区使用 725 年的港口、码头，有 89%发生钢筋锈蚀破坏， 需要修复。道路工程基本上 10 年左右就会出现严重缺陷。京津两市的立交桥，因冬季 洒化冰(雪)盐，使用时间不长，就出现严重的开裂和钢筋锈蚀；某机场跑道由于碱骨料 反应，用一至两年就报废；而房屋建筑渗漏锈蚀几乎到处可闻。 混凝土结构的耐久性问题愈来愈严重，美国学者用“五倍定律”来描述结构耐久性 的重要性，其含义是：对新建结构在钢筋防护方面每节省一美元，就意味着发现钢筋锈 蚀时采取措施多追加 5 美元，顺筋开裂时多追加维修费 25 美元，严重破坏时多追加维 修费 125 美元。这一放大效应使得各国政府投入大量的资金用于研究混凝土结构的耐久 性，以期得以改善。 对所有的研究文献进行归纳后我们可以了解到，对混凝土的耐久性影响主要集中在 以下几个方面：1、混凝土的碳化 ；2、混凝土中钢筋的锈蚀 ；3、碱-骨料反应；4、 混凝土冻融破坏；5、氯离子侵蚀；6、化学侵蚀等因素的影响。主要从材料、构件、结 构三个层次来进行阐述，分析其产生的源头，从而有助于从源头上得到控制，解决问题。 另外多种因素相互之间共同作用的一种复杂机理，即多因素共同作用对混凝土耐久性能 影响的研究尚处于初始阶段，目前对多因素影响的研究基本上是在单因素研究的基础上 进行总结所得，没有考虑各因素间的相互制约、相互依存的机制。这种复杂性的科学研 究模式是一种新的思维方式，涉及到还原论与整体论的结合，微观与宏观的结合，不确 定性数学，定性定量的结合，科学理论与经验知识的结合，多学科的交叉研究等。目前 还无法进行系统的研究，只能作为一种探讨和方向性的尝试。 本文将着重研究为了提高混凝土的耐久性对施工管理提出的一些基本要求，如何从 事前、事中、事后三个方面来进行有效的控制。比如事前控制包括施工图纸会审、施工 组织设计、施工队伍的选择、技术交底等；事中控制包括混凝土材料的控制、施工技术 质量管理、进度安全管理等；事后控制包括混凝土的养生维护等。 参考文献：参考文献： 1赵羽习,钢筋混凝土结构粘结性能和耐久性的研究博士论文,浙江大学,2000. 2牛荻涛. 混凝土结构耐久性与寿命预测. 北京: 科学出版社, 2000. 3丁大钧. 现代混凝土结构学. 北京: 中国建筑工: 业出版社, 2000. 4宗翔.浅谈钢筋混凝土结构的耐久性J.科技信息,2011,(21):308. 5雷慧锋. 钢筋混凝土结构的耐久性问题 J . 铁道标准设计,2001,21(3):3-4. 6王晶.如何提高钢筋混凝土结构的耐久性J.大科技科技天地,2010,(3):429-430. 7尹氏,文梓芸.混凝土耐久性设计及寿命预测新思维J,混凝土与水泥制品,2000NO. 8张誉,张伟平,蒋利学等.混凝土结构耐久性概论M.上海:上海科学技术出版社,2003:42- 43. 9牛荻涛,陈亦奇,于澍.混凝土结构的碳化模式与碳化寿命分析J.西安建筑科技大学学报, 1995,27（4）:365-369. 二、选题的目的和意义 目前，学术界对钢筋混凝土的耐久性的研究文献非常之多，各自研究的角度也不一 样，显得比较凌乱，且大都限定在一定环境中对结构的耐久性进行研究，且大都只是建 立在理论水平上，那么混凝土耐久性对实际的施工管理方面有何要求？以上都是研究方 向的薄弱点。本文将选择更贴近咱们的实际管理的混凝土耐久性对施工管理的需求作为 研究课题，首先简单的总结汇总一下混凝土耐久性的影响因素，并分析各影响因素的作 用机理及应对措施，然后再从实际的施工管理方面进行一些探讨，该如何来具体的实施 现场的施工管理，从而能更好的更直接的服务于工程质量，创造经济效益，为人民的安 全生活提供保证，这也是选择此作为毕业设计论文标题的意义所在。 三、研究方案（框架） 本文基于国家相关法律标准、行业规范等理论基础等进行研究探讨，涉及到的研究 方法包括比较分析法、文献综述法、数理统计法等。 具体研究框架如下： 四、进度计划 1、2013 年 1 月 15 日1 月 22 日： 分析题目，查阅资料，学习与毕业论文相关知识，做好前期准备工作。 2、2013 年 1 月 23 日1 月 28 日： 申报毕业论文题目，完成毕业论文开题报告。 3、2013 年 1 月 29 日3 月 16 日： 撰写毕业论文，提交毕业论文中期报告。 4、2013 年 3 月 17 日4 月 23 日： 征求指导老师的意见，完成毕业论文。 五、指导教师意见 指导教师： 年 月 日 中中 期期 报报 告告 题目：题目： 学生姓名：学生姓名： 学号学号： 一、进展情况 已完成前两章内容的论述。第一章简要介绍选题背景、选题目的和意义、国 内外的研究现状、论文的研究思路和方法。第二章分析了混凝土耐久性的影响因素及机 理，分别从钢筋锈蚀、碳化、碱-骨料反应、冻融、化学侵蚀等几大因素来介绍影响混 凝土耐久性的根本原因。接下来，将完成对第三章的论述，主要思路如下：混凝土耐久 性对施工管理的需求，按照混凝土浇筑施工的顺序，分别从事前（混凝土浇筑前） 、事 中（混凝土浇筑过程中） 、事后控制（混凝土浇筑完成后）三方面着手，事前控制主要 涉及到：质量保证体系及施工技术措施的制定、原材料质量的控制、施工配合比的控制、 混凝土搅拌运输等；事中控制主要包括：混凝土的浇筑（坍落度、入模温度、振捣） 、 混凝土的温度控制等；事后控制包括混凝土的养护、混凝土的缺陷修复等。 二、指导教师意见 指导教师： 年 月 日 结结 题题 验验 收收 一、完成日期 二、完成质量 三、存在问题 四、结论 指导教师： 年 月 日 北京交通大学毕业设计（论文） 中文摘要 i 中文摘要 摘要：摘要：混凝土被作为现代建筑的主要材料，长久以来，重强度博耐久的理念一直占据着 设计人员的思想，但是随着耐久性所产生的越来越严重问题的出现，对耐久性的研究开 始越来越深入。耐久性问题是一个综合复杂的问题，它受到结构设计、施工等各方面的 因素影响。结构设计一般很容易通过设计规范来要求，国内学者的研究也主要集中在这 些方面，但是施工管理却由于受到很多因素的影响，往往很难控制，通过研究混凝土耐 久性的影响因素及机理，来讨论要提高混凝土的耐久性，应该从施工管理的角度做哪些 工作，比如在混凝土施工前的体系方案及原材料控制，施工过程中的技术和质量管理， 以及施工完成后的养护维护管理等等一些要注意的问题，对于提高混凝土的耐久性具有 很强的针对性。 关键词：关键词：耐久性，影响因素及机理，施工管理 北京交通大学毕业设计（论文） ABSTRACT ii ABSTRACT Title: A thesis about requirement of durability factor of reinforced concrete to construction management ABSTRACT: Concrete is deemed as the main material of modern architecture, for a long time, philosophy of emphasis on strength and neglect of durability has been always existed in the design personnels mind, but as the emerging problem caused by durability has become more and more serious, study about durability has become deep increasingly. Durability is a comprehensive and complex problem; it is affected by every aspect factor of structure design, construction and so on. Generally, structure design is demanded by design specification, research of domestic scholar mainly focus on these aspects, but the construction management is affected by many factors, so, it is difficult to control. Through study the influencing factor and mechanism of concrete durability, to discuss to improve the durability of concrete, what should be done from construction management point, such as the system scheme and raw material control before concrete construction, technical and quality management during construction process, and curing maintenance management after construction completion etc., such problem need to be taken care, these has a strong pertinence to improve concrete durability. KEYWORDS：Durability; Influencing factor and mechanism; Construction management; 北京交通大学毕业设计（论文） 目录 iii 目录 中文摘要中文摘要 .I ABSTRACT.II 1 绪论绪论.1 1.1 选题背景.1 1.2 选题的目的与意义.2 1.3 国内外研究现状.2 1.3.1 国内研究现状.2 1.3.2 国外研究现状.3 1.3.3 小结.4 1.4 研究内容.4 1.5 研究思路与论文结构.5 2 混凝土耐久性的影响因素及机理混凝土耐久性的影响因素及机理.6 2.1 混凝土中钢筋的锈蚀.6 2.1.1 锈蚀机理.6 2.1.2 锈蚀危害.6 2.1.3预防措施.7 2.2混凝土的碳化.7 2.2.1 碳化机理.7 2.2.2 影响因素.8 2.2.3 预防措施.9 2.3 碱-集料反应.10 2.3.1 反应机理.10 2.3.2反应条件.10 2.3.3 预防措施.11 2.4混凝土的冻融破坏.13 2.4.1 破坏机理.13 2.4.2 冻融破坏影响因素.13 2.4.3 预防措施.15 2.5 氯离子的锈蚀.15 2.5.1 破坏机理.15 北京交通大学毕业设计（论文） 目录 iv 2.5.2 影响因素.16 2.5.3 预防措施.17 3 混凝土的耐久性对施工管理的要求混凝土的耐久性对施工管理的要求.18 3.1 事前控制.18 3.2 事中控制.19 3.3 事后控制.20 3.3.1 养护.20 3.3.2 缺陷修补.21 4 结论结论.23 参考文献参考文献.24 北京交通大学毕业设计（论文） 绪论 1 1 绪论 混凝土材料不同于其它的产品，它的形成过程往往受到很多的环境因素及主观因素 的影响。因此对于这些过程控制的好坏直接决定了混凝土材料本身的使用寿命，据相关 数据统计，目前因钢筋锈蚀、碳化、碱-骨料反应、冻融、化学侵蚀等因素对混凝土耐 久性的破坏的严重程度已经远超过了因结构的承载力安全水准设置偏低所带来的危害， 所以这个问题已经引起了越来越广泛关注，现今混凝土结构的耐久性研究已经成为了国 际上结构工程学科最为重要的前沿科学之一。我国在混凝土结构设计规范中首次确 立了混凝土的结构耐久性设计要求，但是这些仅仅只是一些概念性的设计，尚处在初级 阶段，而在具体的施工中该如何来实现真正意义上的控制，尚没有完善的规范体系。本 文将重点研究的就是在施工管理中，按照事前、事中、事后各个过程来研究在提高混凝 土的耐久性方面各需要注意哪些方面的问题，以此来全面的提升混凝土的使用寿命，更 好的服务于经济与社会的发展。 1.1 选题背景 据日本资料介绍，大约 21.4%的钢筋混凝土结构损坏是由于钢筋锈蚀引起的，美国 50 万座公路桥梁中 20 万座已有破坏现象，平均每年有 150200 座桥梁部分或完全坍塌， 寿命不足 20 年。英国英格兰岛中部环形线的快车道上有 11 座混凝土高架桥，建于 1972 年，建造费为 2800 万英镑，建成两年后就发现钢筋锈蚀造成的混凝土顺筋裂缝 现象；19741989 年的 15 年间，其修补费用已高达 4500 万英镑，为初始造价的 1.6 倍。前苏联有关资料表明，仅工业厂房受钢筋锈蚀损坏的总额就占其固定资产的 16%， 有些厂房使用 10 年左右即严重破坏，经常需要维修，有些建筑维修费用已超过其原始 造价。1980 年，仅使用了 23 年的民主德国的柏林会议大厦由于钢筋锈蚀造成其西南 角塌陷，曾在当时引起业内轰动与震惊。 20 世纪 60 年代初南京水利科学研究院的钢筋锈蚀研究揭开了我国对混凝十结构耐 久性研究的序幕。20 世纪 80 年代初，我国对混凝土结构的耐久性开始了广泛而深入的 研究，并取得不少成果。中国建筑科学研究院的调查表明：我国现役工业建筑物损坏严 重，其结构的使用寿命一般不能保证 50 年，多数在 25 到 30 年左右就必须进行大修或 加固；水工建筑物的老化病害现象更加突出，50 年代初建的大坝许多已成为陷入危境的 北京交通大学毕业设计（论文） 绪论 2 “病坝” 。全国 195 个大型灌区中，严重老化病害的建筑就己占 20.49%，比较严重的占 40%；港口工程，据调查，在华南地区使用 725 年的港口、码头，有 89%发生钢筋锈 蚀破坏，需要修复。道路工程基本上 10 年左右就会出现严重缺陷。京津两市的立交桥， 因冬季洒化冰(雪)盐，使用时间不长，就出现严重的开裂和钢筋锈蚀；某机场跑道由于 碱骨料反应，用一至两年就报废；而房屋建筑渗漏锈蚀几乎到处可闻。 在这种背景下，混凝土的耐久性受到了空前的重视，对混凝土耐久性的研究学者也 是层出不同，从材料、构件、结构各个层次研究的都取得了不少成果，但是从施工的角 度来研究的还是比较少见，而这方面的研究也有望成为今后研究的趋势。 1.2 选题的目的与意义 我混凝土结构的耐久性问题愈来愈严重，美国学者用“五倍定律”来描述结构耐久 性的重要性，其含义是：对新建结构在钢筋防护方面每节省一美元，就意味着发现钢筋 锈蚀时采取措施多追加 5 美元，顺筋开裂时多追加维修费 25 美元，严重破坏时多追加 维修费 125 美元。而且据统计，世界各国的腐蚀损失平均可占到 GDP 的 2%4%，其 中与钢筋腐蚀有关者占 40%，因此，这一放大效应使得各国政府投入大量的资金用于研 究混凝土结构的耐久性，以期得以改善。 法国有一个统计，据所有的损失建筑中，有 43%是由于设计原因，43%是由于施工 质量原因，6%是由于材料不当，8%是由于维护不当，也可以说后面的 3 部分均属于施 工管理的原因，因此对于施工管理者来说，可谓是责任重大了，那么研究混凝土的耐久 性对施工管理的需求也因此具有十分重要的意义。 1.3 国内外研究现状 1.3.1 国内研究现状 我国早在 20 世纪 60 年代就开始混凝土耐久性的研究，当时研究的主要内容是混凝 土的碳化和钢筋的腐蚀。1982 年，1983 年，中国土木工程协会连续两年召开了全国耐 久性学术会议，大力推进了专家学者对混凝土耐久性的重视，促进了对耐久性研究的进 展，同时也为混凝土结构规范的修订奠定了科学的基础。交通部、铁道部门和有关部门 也组织相关机构收集了大量的试验数据。各大高等院校也将此作为重要研究课题，为混 凝土耐久性的研究也做出了重要的贡献。尤其是 1991 年 12 月全国混凝土耐久性学组在 北京交通大学毕业设计（论文） 绪论 3 天津成立，标志着我国混凝土耐久性的研究已经朝着系统化、规范化的方向迈进了。 1994 年国家科委组织了“重大土木与水利工程安全性与耐久性的基础研究” ，也取得了 很多宝贵的技术成果。2000 年 5 月在杭州举行的土木工程学会第九届学术讨论会上，会 议认为必须要重视工程结构耐久性的研究，混凝土结构的耐久性是大会的主题之一。 2001 年 11 月，在北京举行的工程科技论坛上，混凝土结构的耐久性得到了空前的重视， 专家学者在会议上对混凝土结构的耐久性进行了热烈的讨论。2003 年 6 月，在经过数次 的学术会议讨论，以及广泛的征求了众多学者的意见和经过多次的修改后，中国土木工 程学会报请国家建设部组织领导小组和专家对混凝土结构耐久性设计施工指南终于 进行了审查和鉴定，并获得通过，作为中国土木工程学会的技术标准，真正意义上的为 混凝土的耐久性研究了提供了科学的理论基础。 1.3.2 国外研究现状 早在 1925 年，美国科学家即开始在硫酸盐含量很高的土壤内进行科学实验，为了 获取 25 年、50 年乃至更长时间的混凝土腐蚀数据，前苏邦德国钢筋混凝土协会通过混 凝土结构因沼泽水腐蚀而损坏事宜，也对在自然条件下混凝土的腐蚀情况进行了长期实 验。40 年代美国学者首先发现了碱-骨料反应现场，并进行了定义，由此混凝土结构的 耐久性开始在更多的国家得到重视。1945 年美国科学家保罗等人研究出了混凝土冻融破 坏的机理。混凝土中钢筋腐蚀问题的研究在 1951 年由前苏联学者的最早开始，并取得 了丰硕的成果，形成了相应的成果专著混凝土的腐蚀 、 混凝土和钢筋混凝土的腐蚀 剂防护方法 ，同时，经过大量的试验和研究和总结后，还制定了相应的标准规范， 建 筑结构防腐设计标准CH262-63、CH262-67 等，为混凝土的耐久性研究和发展奠定了 坚实的基础。伴随着混凝土结构越来越广泛的应用，从 20 世纪 60 年代起，对混凝土耐 久性的研究开始正式步入高峰期，研究也逐渐的系统化、规范化、国际化，期间举办了 各种各样的学术会议，出版了大量的学术专著。美国混凝土学会（ACI）于 1957 年成立 了专门的委员会负责指导混凝土耐久性方面的研究。国际材料与结构研究所联合会 （RILFM）于 1960 年成立了“混凝土中钢筋腐蚀”技术委员会（12-CRC） ，并与 1961 年，1969 年分别召开了国际混凝土结构耐久性学术会议。1970 年在第六届国际预应力 混凝土会议上，提出了“混凝土耐久性与强度同样重要”的观点。进入 20 世纪 80 年代 之后，关于混凝土耐久性的研究进入了一个崭新的阶段，各种学术会议更是层出不穷， 1982 年，国际材料与结构试验联合会和国际建筑研究与文献协会联合组成了建筑材料及 构件使用寿命预测委员会，1987 年又成立了一个新的委员会，每三年召开一次碱-集料 北京交通大学毕业设计（论文） 绪论 4 反应国际学术会议。1989 年美国和葡萄牙都举办了耐久性的相关国际学术会议，1991 年美国与加拿大联合举行了第二届混凝土结构耐久性国际学术会议，1993 年在日本举行 了第六届建筑材料与构件的耐久性学术会议，在丹麦哥本哈根召开了结构残余应力国际 学术会议等等。2001 年 3 月在马耳他岛召开了主题会“安全性、风险性和可靠性”主题 的学术会议，取得了显著的成果。各类会议也形成了重要的理论报告：日本土木学会混 凝土委员会于 1989 年制定了混凝土结构耐久性设计准则（试行） ；1992 年，欧洲混 凝土委员会颁布了耐久性混凝土结构设计指南 ；2001 年亚洲混凝土模式模范委员会 公布了亚洲混凝土模式规范等，均反映了世界各地对混凝土耐久性的研究水平与重 视程度。 1.3.3 小结 到目前为止，国内对混凝土结构耐久性的研究一般从以下三个层次：材料层次、构 件层次、结构层次，对混凝土结构耐久性研究对象就包括材料、构件、结构在不同类别 环境下的耐久性能。材料层次的研究主要包括钢筋的锈蚀、混凝土的碳化、氯离子的侵 蚀、冻融破坏、碱-集料反应等；构件层次的研究包括混凝土绣胀开裂模型，黏结性能 衰退模型，构件承载力的变化等方面的研究；结构层次包括耐久性设计，耐久性评估等。 相比而言，材料层次的研究是混凝土耐久性研究的基础部分，也是目前研究最深入的最 广泛的部分，构件和结构层次的研究都是基于材料层次的研究之上，通过对影响耐久性 材料层次的研究也就基本上找到了影响混凝土耐久性能的根本原因。而从施工的角度来 控制影响混凝土耐久性的各因素，也是最原始的，最根本的以及最有效的控制方法。 1.4 研究内容 根据混凝土耐久性对施工管理的需求，本研究将重点研究以下内容： 1.混凝土耐久性的影响因素及机理 分别从钢筋锈蚀、碳化、碱-骨料反应、冻融、化学侵蚀等几大因素来介绍影响混 凝土耐久性的根本原因。 2.混凝土耐久性对施工管理的需求 按照混凝土浇筑施工的顺序，分别从事前（混凝土浇筑前） 、事中（混凝土浇筑过 程中） 、事后控制（混凝土浇筑完成后）三方面着手，事前控制主要涉及到：质量保证 体系及施工技术措施的制定、原材料质量的控制、施工配合比的控制、混凝土搅拌运输 北京交通大学毕业设计（论文） 绪论 5 等；事中控制主要包括：混凝土的浇筑（坍落度、入模温度、振捣） 、混凝土的温度控 制等；事后控制包括混凝土的养护、混凝土的缺陷修复等。 3.混凝土耐久性的研究方向趋势 简单的描述展望混凝土耐久性的研究方向，介绍混凝土耐久性基于可靠性原理的基 本应用。 1.5 研究思路与论文结构 本研究的研究路线如图 1-1 所示。 图 1-1 研究路线图 根据以上研究思路，本论文共分为四章。 第一章简要介绍选题背景、选题目的和意义、国内外的研究现状、论文的研究思路 和方法。第二章分析了混凝土耐久性的影响因素及机理。第三章介绍要提高混凝土的耐 久性对施工管理有哪些需求。第四章对全文做了总结，并推测出混凝土耐久性的研究方 向和趋势。 北京交通大学毕业设计（论文） 6 2 混凝土耐久性的影响因素及机理 2.1 混凝土中钢筋的锈蚀 2.1.1 锈蚀机理 钢筋的锈蚀机理实际上就是一个电化学过程，腐蚀过程包括阳极过程、阴极过程和 电子（离子）传导过程三个缺一不可的因素组成。由于混凝土质量较差或保护层厚度不 足，混凝土保护层受二氧化碳碳化至钢筋表面，使钢筋周围碱度降低，或由于氯化物介 入，钢筋周围氯离子较高，均可引起钢筋周围氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝 土中的氧气和水分发生锈蚀反应，从而生成氢氧化铁锈蚀物。 其主要反应的化学式为： Fe Fe2+2e O2+2H2O+4e 4OH- Fe2+2OH- Fe(OH)2 阳极：2Fe(OH)2+2 H2O 2Fe(OH)3+2H-+2e 阴极：(1/2)O2+H2O+4e 2OH- 总反应：2Fe(OH)2+(1/2)O2+H2O 2Fe(OH)3 根据钢筋锈蚀区的分布，可以将钢筋锈蚀分为两类：一是裂缝处锈蚀。构件表面因 为干缩、温度应力、碳化、碱集料反应等产生非结构性裂缝，或者因为荷载作用等产生 结构性裂缝，环境中的水、氧、氯离子沿着裂缝侵入，从而导致裂缝处的钢筋锈蚀。二 是普遍锈蚀。当混凝土碳化至钢筋表面时，在水、氧、氯离子存在的条件下，首先在裂 缝处出现钢筋坑蚀，进而发展为钢筋的横向环状锈蚀，最终纵向扩展成片状锈蚀，成片 的锈蚀导致体积膨胀从而导致混凝土沿钢筋布置方向发生混凝土保护层裂缝。 2.1.2 锈蚀危害 钢筋锈蚀后，氢氧化铁修饰物体积比原来增长约 24 倍，从而对周围混凝土产生膨 胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗出到混凝土 表面。由于锈蚀，使钢筋有效截面面积减小，钢筋与混凝土黏结力减弱，一方面降低了 结构承载力，减小了安全储备；二是降低了结构的刚度，增加了变形，导致混凝土保护 层剥落；三是降低了结构的延性，甚至改变其破坏形态，并诱发其他形式的裂缝，加剧 北京交通大学毕业设计（论文） 7 钢筋锈蚀，导致结构破坏，从而严重影响结构的耐久性。 2.1.3预防措施 对于钢筋的锈蚀问题，可以采取以下措施：一是在混凝土表面进行涂层隔离，常用 的包括普通硅酸盐水泥砂浆层，聚合物改性水泥砂浆层，渗透性涂层等，主要目的是为 了与环境隔离，弥补混凝土多孔性的缺点。二是采用涂层钢筋，常见的比如镀锌钢筋、 包铜钢筋、不锈钢钢筋以及环氧树脂钢筋等等，我们日常所用钢筋表面都是有一层防腐 的镀膜，经过加工后往往就慢慢的脱落，所以要想长期稳定的保护钢筋不受腐蚀，就必 须采取特殊的处理措施。三是钢筋阻锈剂，按其作用原理一般可以分为：阴极型钢筋阻 锈