第七章混凝土耐久性3013-4(鋼筋銹蝕)

1、第第7章章 混凝土長期耐久性混凝土長期耐久性7.4 混凝土中鋼筋銹蝕混凝土中鋼筋銹蝕u 美國美國 每年僅因除冰鹽造成的鋼混橋梁腐蝕每年僅因除冰鹽造成的鋼混橋梁腐蝕 損失為損失為32.532.5100100億美元億美元u英國英國 每年用于腐蝕造成鋼混橋梁損傷的修每年用于腐蝕造成鋼混橋梁損傷的修 復(fù)費(fèi)用高達(dá)復(fù)費(fèi)用高達(dá)200200億英鎊億英鎊u日本日本 約有約有21.4的鋼混橋梁損壞是由鋼筋的鋼混橋梁損壞是由鋼筋 腐蝕引起腐蝕引起u中國中國 2002年底僅公路危橋即已達(dá)年底僅公路危橋即已達(dá)9597座，座， 每年實(shí)際維修費(fèi)用為每年實(shí)際維修費(fèi)用為38億元億元； 鋼混鐵路橋梁為鋼混鐵路橋梁為37000多座

2、，其中多座，其中20 存在鋼筋腐蝕問題存在鋼筋腐蝕問題 鋼筋腐蝕的危害之大和日益加劇的嚴(yán)重態(tài)勢鋼筋腐蝕的危害之大和日益加劇的嚴(yán)重態(tài)勢大大出乎人們的意料！大大出乎人們的意料！鋼混結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕正引起全世界高度關(guān)注！鋼混結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕正引起全世界高度關(guān)注！ 7.4 混凝土中鋼筋銹蝕混凝土中鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕已成為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性破壞中的首要因素。鋼筋銹蝕已成為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性破壞中的首要因素。 1985年，美國各類腐蝕引起損失達(dá)年，美國各類腐蝕引起損失達(dá)1680億美元，鋼筋銹蝕億美元，鋼筋銹蝕占占40%左右；左右； 九十年代初，美國全部九十年代初，美國全部57.5萬座鋼筋混凝土橋中因鋼銹破壞萬座鋼筋混凝

3、土橋中因鋼銹破壞而限載通車的公路橋占而限載通車的公路橋占1/4，其中已經(jīng)不能通車的占，其中已經(jīng)不能通車的占1%（約（約5000座），僅維修費(fèi)高達(dá)座），僅維修費(fèi)高達(dá)900億美元。億美元。 我國交通部門于我國交通部門于1980年對華南地區(qū)年對華南地區(qū)18座碼頭調(diào)查的結(jié)果發(fā)座碼頭調(diào)查的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)：80%以上在使用不到以上在使用不到20年間就出現(xiàn)了嚴(yán)重或較嚴(yán)重的鋼筋年間就出現(xiàn)了嚴(yán)重或較嚴(yán)重的鋼筋銹蝕破壞；銹蝕破壞； 北方地區(qū)，北京西直門舊立交橋僅運(yùn)行北方地區(qū)，北京西直門舊立交橋僅運(yùn)行18年就拆除重建，年就拆除重建，沈陽文化路大立交橋使用沈陽文化路大立交橋使用13年后因鋼筋銹蝕嚴(yán)重破壞，哈大公年后因鋼

4、筋銹蝕嚴(yán)重破壞，哈大公路，在建成路，在建成5年后混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重的順筋脹裂和剝落。年后混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重的順筋脹裂和剝落。 影響結(jié)構(gòu)物壽命的第一大因素影響結(jié)構(gòu)物壽命的第一大因素。(1)鋼筋銹蝕破壞機(jī)理鋼筋銹蝕破壞機(jī)理p原電池反應(yīng)原理原電池反應(yīng)原理腐蝕電池必備條件：腐蝕電池必備條件：1)陰極、陽極和電位差；陰極、陽極和電位差；2)離子通路離子通路(電解質(zhì)電解質(zhì))；3)電子通路。電子通路。陰極反應(yīng)陰極反應(yīng):2H+2e-=H2陽極反應(yīng)陽極反應(yīng)電流電流銅（陰極）銅（陰極）鋅（陽極）鋅（陽極）電極電位的形成原理圖電極電位的形成原理圖p鋼筋微電池腐蝕鋼筋微電池腐蝕陽極反應(yīng)：陽極反應(yīng)：Fe-2e=Fe+ （氧化反

5、應(yīng)）（氧化反應(yīng)）陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e4OH- （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）綜合反應(yīng)：綜合反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2(伴有電流伴有電流)Fe(OH)2+O2+2H2OFe(OH)3Fe2O3nH2O（鐵銹）（鐵銹）陰極陰極陽極陽極p混凝土的保護(hù)作用混凝土的保護(hù)作用物理保護(hù)作用：阻止水分、氧氣、氯離子等外界有害介物理保護(hù)作用：阻止水分、氧氣、氯離子等外界有害介質(zhì)的侵入；質(zhì)的侵入；化學(xué)保護(hù)作用：高堿性環(huán)境（由于孔溶液中存在有化學(xué)保護(hù)作用：高堿性環(huán)境（由于孔溶液中存在有NaOH、KOH，CH等，等，pH值大于值大于12.5）下，陽極產(chǎn)生的）下，陽極產(chǎn)生的Fe(OH)

6、2被氧化成被氧化成型氫氧化鐵（純化膜層）：型氫氧化鐵（純化膜層）：Fe(OH)2+O2-FeOOH+H2O （致密保護(hù)層）（致密保護(hù)層）鋼筋鈍化層鋼筋鈍化層l 兩個臨界值：兩個臨界值：pH=9.88，開始形成鈍化膜，開始形成鈍化膜，pH=11.5，鈍化，鈍化膜才能完全覆蓋鋼筋表面。膜才能完全覆蓋鋼筋表面。CO2CO2鋼筋表面脫鈍導(dǎo)致鋼銹鋼筋表面脫鈍導(dǎo)致鋼銹p混凝土中性化導(dǎo)致銹蝕（混凝土中性化導(dǎo)致銹蝕（pH10.5）Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O(氫氧化鈣氫氧化鈣) 3CaOSiO2 3H2O+CO2 3CaCO3+2SiO2+3H2O(水化硅酸鈣水化硅酸鈣)鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫鋼筋銹蝕

7、產(chǎn)生的裂縫開裂銹蝕膨脹混凝土碳化與鋼筋銹蝕混凝土碳化與鋼筋銹蝕p氯鹽導(dǎo)致鋼筋銹蝕氯鹽導(dǎo)致鋼筋銹蝕 (Cl-/OH-0.6)Fe2+Cl-FeCl絡(luò)合物絡(luò)合物- （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）FeCl絡(luò)合物絡(luò)合物- +2OH-=Fe(OH)2+Cl-Fe(OH)2+O2+2H2OFe(OH)3Fe2O3nH2O（鐵銹鐵銹）破壞鈍化膜破壞鈍化膜腐蝕宏觀電池腐蝕宏觀電池混凝土混凝土腐蝕坑腐蝕坑鋼筋鈍化層鋼筋鈍化層鋼筋鋼筋Cl- -在鋼筋銹蝕中的作用在鋼筋銹蝕中的作用 氯離子是極強(qiáng)的陽極活氯離子是極強(qiáng)的陽極活(去鈍化去鈍化)劑。在水泥的浸出液劑。在水泥的浸出液中，即使其中，即使其pH值還很高值還很高(如達(dá)到

8、如達(dá)到13)，只要有，只要有46mg/L濃濃度的氯離子，就足以破壞鋼筋鈍化膜。度的氯離子，就足以破壞鋼筋鈍化膜。 Fe2+2Cl-+4H2O-FeCl2.4H2O FeCl2.4H2O-Fe(OH)2+2Cl-+2H+2H2O氯離子雖然并不構(gòu)成腐蝕產(chǎn)物，在腐蝕中也不消耗，氯離子雖然并不構(gòu)成腐蝕產(chǎn)物，在腐蝕中也不消耗，但作為促進(jìn)腐蝕的中間產(chǎn)物，但作為促進(jìn)腐蝕的中間產(chǎn)物，會給腐蝕起催化作用會給腐蝕起催化作用。海水侵蝕海水侵蝕氯氯離離子子侵侵蝕蝕海洋浪濺區(qū)混凝土的氯離子侵蝕海洋浪濺區(qū)混凝土的氯離子侵蝕l 浪濺區(qū)下部接觸氯化物機(jī)會多、潮濕，易成為陽極區(qū)，而上浪濺區(qū)下部接觸氯化物機(jī)會多、潮濕，易成為陽極

9、區(qū)，而上部接解氧氣較多，易成為陰極區(qū)；部接解氧氣較多，易成為陰極區(qū)；l 浪濺區(qū)混凝土潮濕、又含有滲入的電解質(zhì)，使其易形成良好浪濺區(qū)混凝土潮濕、又含有滲入的電解質(zhì)，使其易形成良好的導(dǎo)電通路；的導(dǎo)電通路；l 浪濺區(qū)干濕循環(huán)及海風(fēng)風(fēng)干作用使氯離子更易由于毛細(xì)管作浪濺區(qū)干濕循環(huán)及海風(fēng)風(fēng)干作用使氯離子更易由于毛細(xì)管作用進(jìn)入混凝土內(nèi)部。用進(jìn)入混凝土內(nèi)部。p鋼筋混凝土銹蝕破壞機(jī)理鋼筋混凝土銹蝕破壞機(jī)理CO2, O 2, H2O222混混 凝凝 土土 表表 面面 應(yīng)應(yīng)力力 應(yīng)應(yīng) 力力 鋼銹鋼銹 破破壞裂縫壞裂縫 鋼筋鋼筋 鋼銹膨脹壓力，脹裂破壞鋼銹膨脹壓力，脹裂破壞(2)鋼筋銹蝕破壞特征鋼筋銹蝕破壞特征p混凝

10、土順鋼筋開裂、剝落、脫層混凝土順鋼筋開裂、剝落、脫層 開裂開裂剝落剝落分層分層p鋼筋混凝土間鋼筋混凝土間“握裹力握裹力”下降與喪失下降與喪失 p鋼筋斷面損失：以局部腐蝕為主，均勻腐蝕較少。鋼筋斷面損失：以局部腐蝕為主，均勻腐蝕較少。p鋼筋應(yīng)力腐蝕斷裂鋼筋應(yīng)力腐蝕斷裂 ：應(yīng)力銹蝕相互促進(jìn)的結(jié)果。：應(yīng)力銹蝕相互促進(jìn)的結(jié)果。p鋼筋腐蝕過程四階段：鋼筋腐蝕過程四階段：1）腐蝕孕育期）腐蝕孕育期T0、2）腐蝕發(fā)展期）腐蝕發(fā)展期1、3）腐蝕破壞期）腐蝕破壞期T2、4）腐蝕危害期）腐蝕危害期T3。T0T1T2T3。 (3)鋼筋銹蝕影響因素鋼筋銹蝕影響因素p混凝土密實(shí)度和保護(hù)層厚度混凝土密實(shí)度和保護(hù)層厚度 ：

11、 密實(shí)度：水灰比、礦物摻合料、骨料；密實(shí)度：水灰比、礦物摻合料、骨料；保護(hù)層厚度：設(shè)計(jì)富余系數(shù)，保護(hù)層厚度：設(shè)計(jì)富余系數(shù)，30%。p混凝土保護(hù)層的完好性混凝土保護(hù)層的完好性 ： 成型質(zhì)量：混凝土工作性、成型振動方式；成型質(zhì)量：混凝土工作性、成型振動方式；表面開裂：材料性能、養(yǎng)護(hù)制度。表面開裂：材料性能、養(yǎng)護(hù)制度。開裂造成鋼筋預(yù)應(yīng)力損失開裂造成鋼筋預(yù)應(yīng)力損失開裂，使水和其它離子進(jìn)入開裂，使水和其它離子進(jìn)入箱梁開裂箱梁開裂后果后果保護(hù)層過薄保護(hù)層過薄,鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕p混凝土液相混凝土液相pH值：值：pH10，鋼筋銹蝕速率很小；，鋼筋銹蝕速率很?。籶H4時，鋼筋銹蝕速率急劇增時，鋼筋銹蝕速率急劇增

12、加；加； 水泥品種、礦物摻合料不同，混凝土的堿度不同，碳化不同，水泥品種、礦物摻合料不同，混凝土的堿度不同，碳化不同，對鋼筋的保護(hù)不同。對鋼筋的保護(hù)不同。粉煤灰減小混凝土的氯離子擴(kuò)散的作用粉煤灰減小混凝土的氯離子擴(kuò)散的作用p混凝土混凝土l-含量：含量： 預(yù)應(yīng)力混凝土：預(yù)應(yīng)力混凝土：Cl-總量不超過總量不超過0.06%(水泥質(zhì)量水泥質(zhì)量)；普通混；普通混凝土：凝土：Cl-總量不超過總量不超過0.10%(水泥質(zhì)量水泥質(zhì)量)。 水：水：200350mg/L；海砂：低于；海砂：低于0.06%；外加劑：防凍劑、；外加劑：防凍劑、早強(qiáng)劑。早強(qiáng)劑。 混凝土種類混凝土種類內(nèi)摻型混凝土氯鹽內(nèi)摻型混凝土氯鹽總摻量

13、臨界值（總摻量臨界值（%）外摻型混凝土氯鹽外摻型混凝土氯鹽濃度臨界值（濃度臨界值（X10-6）中等強(qiáng)度混中等強(qiáng)度混凝土凝土1.155000高強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土0.8510500摻粉煤灰高摻粉煤灰高強(qiáng)混凝土強(qiáng)混凝土0.8-粉煤灰和高粉煤灰和高效減水劑雙摻效減水劑雙摻型高強(qiáng)混凝土型高強(qiáng)混凝土0.4510000p環(huán)境條件：環(huán)境條件： 氯鹽、潮濕、冷熱交替、干濕變化。氯鹽、潮濕、冷熱交替、干濕變化。 當(dāng)構(gòu)件使用環(huán)境很干燥（濕度當(dāng)構(gòu)件使用環(huán)境很干燥（濕度 Fe2+ + 2e-電流電流p半電池電位半電池電位 測量鋼筋不同部位電極電位，電位差越大，腐蝕速率越快。測量鋼筋不同部位電極電位，電位差越大，腐蝕速率

14、越快。 p 混凝土電阻率鋼銹速率混凝土電阻率鋼銹速率 20 k cm. 銹蝕速率很慢；銹蝕速率很慢； 10-20 k cm. 低中等級銹蝕速率；低中等級銹蝕速率； 5-10 k cm. 銹蝕速率快；銹蝕速率快； 5 k cm. 銹蝕速率非?？臁ｄP蝕速率非?？?。p地面雷達(dá)掃描儀地面雷達(dá)掃描儀 電磁波穿過材料速率與信號衰減取決于材料電性能。電磁波穿過材料速率與信號衰減取決于材料電性能。遇到不同電介特性材料時發(fā)生反射、折射現(xiàn)象。遇到不同電介特性材料時發(fā)生反射、折射現(xiàn)象。u 案例分析案例分析西直門立交橋舊橋西直門立交橋舊橋北京二環(huán)路西北角的西直門立交橋舊橋于北京二環(huán)路西北角的西直門立交橋舊橋于1978

15、年年12月開工，月開工，1980年年12月完工。使用一段時間后，橋使用混凝土的部位都有月完工。使用一段時間后，橋使用混凝土的部位都有不同程度開裂。不同程度開裂。1999年年3月因各種原因拆除部分舊橋改建。月因各種原因拆除部分舊橋改建。舊橋東南引橋橋面和橋基鉆芯作舊橋東南引橋橋面和橋基鉆芯作K2ONa2OCl-含量測試。含量測試。Cl-濃度呈明顯梯度分布，表面濃度呈明顯梯度分布，表面Cl-濃度為濃度為0.150.094和和0.15。距表面。距表面1 cm處處Cl-濃度驟增，分別為濃度驟增，分別為0.300.18和和0.78。在。在12 cm處處Cl-濃度達(dá)到最高值，其后隨著離開表面距濃度達(dá)到最高

16、值，其后隨著離開表面距離的增加，離的增加，Cl-濃度逐漸減至濃度逐漸減至0.1左右左右。該混凝土的粗、細(xì)集料均含有一定數(shù)量的活性成分，該混凝土的粗、細(xì)集料均含有一定數(shù)量的活性成分， 存在發(fā)存在發(fā)生堿一集料的可能性。堿含量生堿一集料的可能性。堿含量Na2O為為0.3%、3.6kg/m3，可形成，可形成堿集料反應(yīng)的條件。堿集料反應(yīng)的條件。冬夏氣候變化。冬夏氣候變化。 北京市北京市80年代每年化冰鹽的撒散量為年代每年化冰鹽的撒散量為400600 t，主要用于長，主要用于長安街和城市立交橋。西直門立交舊橋混凝土中的安街和城市立交橋。西直門立交舊橋混凝土中的Cl-主要來自化主要來自化冰鹽冰鹽NaCl?；?/p>

17、凝土表面?；炷帘砻鍯l-含量低于距表面含量低于距表面12 cm處，是因其表處，是因其表面受雨水沖刷，部分面受雨水沖刷，部分Cl-溶解入雨水中流失。溶解入雨水中流失。Cl-超過最高極限值超過最高極限值后，會破壞鋼筋的鈍化膜，銹蝕鋼筋，銹蝕產(chǎn)物體積膨脹，導(dǎo)致后，會破壞鋼筋的鈍化膜，銹蝕鋼筋，銹蝕產(chǎn)物體積膨脹，導(dǎo)致鋼筋開裂，保護(hù)膜脫落。鋼筋開裂，保護(hù)膜脫落。該混凝土的粗、細(xì)集料均含有一定數(shù)量的活性成分該混凝土的粗、細(xì)集料均含有一定數(shù)量的活性成分, 存在發(fā)生存在發(fā)生堿一集料的可能性。堿一集料的可能性。 鹽凍鹽凍+凍融凍融北京北四環(huán)健翔橋防撞墩修復(fù)實(shí)例北京北四環(huán)健翔橋防撞墩修復(fù)實(shí)例 健翔橋是北京北四環(huán)

18、換乘道路上的一座主要的橋梁，該橋健翔橋是北京北四環(huán)換乘道路上的一座主要的橋梁，該橋自從開始使用到現(xiàn)在一直飽受汽車尾氣中自從開始使用到現(xiàn)在一直飽受汽車尾氣中SO2等有害氣體、冬等有害氣體、冬天化雪用的化雪鹽中含有大量的天化雪用的化雪鹽中含有大量的Cl-等有害離子的侵蝕，致使該等有害離子的侵蝕，致使該橋的防撞墩出現(xiàn)了大量的鋼筋銹蝕、保護(hù)層開裂等不同程度的橋的防撞墩出現(xiàn)了大量的鋼筋銹蝕、保護(hù)層開裂等不同程度的破壞。破壞。材料材料鋼筋保護(hù)劑鋼筋保護(hù)劑Mucis Steel Protection表面型遷移性阻銹劑表面型遷移性阻銹劑MuCis mia 200修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)砂漿MuCis BS 39混凝土表面

19、加強(qiáng)防水劑混凝土表面加強(qiáng)防水劑TECNOSOLID 82/WP泰美涂保護(hù)涂料泰美涂保護(hù)涂料TECNORIV AC 100。 剔除保護(hù)層剔除保護(hù)層施工施工 用修補(bǔ)砂漿用修補(bǔ)砂漿BS39修補(bǔ)修補(bǔ)調(diào)配調(diào)配 、涂刷鋼筋保護(hù)劑涂刷鋼筋保護(hù)劑MSP涂刷表面型遷移性阻銹劑涂刷表面型遷移性阻銹劑 修復(fù)后效果修復(fù)后效果涂刷涂刷TECNOSOLID 82/WP 涂刷泰美涂保護(hù)涂料涂刷泰美涂保護(hù)涂料AC 100 日照港煤碼頭日照港煤碼頭7#墩鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)銹蝕墩鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)銹蝕日照港煤碼頭主要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，由于長期受海水日照港煤碼頭主要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，由于長期受海水浸泡、干濕交替、日光曝曬、沿海鹽霧

20、、海生生物及潮濕空浸泡、干濕交替、日光曝曬、沿海鹽霧、海生生物及潮濕空氣的腐蝕，混凝土表面存在著大量的毛細(xì)孔及各種原因造成氣的腐蝕，混凝土表面存在著大量的毛細(xì)孔及各種原因造成的細(xì)微縫隙，這些都是海水侵蝕碼頭混凝土的直接通道，混的細(xì)微縫隙，這些都是海水侵蝕碼頭混凝土的直接通道，混凝土孔隙中的水分通常以飽和的氫氧化鈣溶液形式存在，其凝土孔隙中的水分通常以飽和的氫氧化鈣溶液形式存在，其中還含有一些氫氧化鈉和氫氧化鉀，中還含有一些氫氧化鈉和氫氧化鉀，pH值約為值約為12.5，海水環(huán)，海水環(huán)境下又含有較高濃度的氯離子。日積月累的作用使混凝土逐境下又含有較高濃度的氯離子。日積月累的作用使混凝土逐步形成表面

21、多孔的腐蝕面，這種腐蝕面在海水的動力作用下步形成表面多孔的腐蝕面，這種腐蝕面在海水的動力作用下更加速了混凝土表層腐蝕。如果腐蝕介質(zhì)進(jìn)一步滲透到鋼筋更加速了混凝土表層腐蝕。如果腐蝕介質(zhì)進(jìn)一步滲透到鋼筋并造成銹蝕就會對碼頭的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，造成巨大的損失。并造成銹蝕就會對碼頭的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，造成巨大的損失。工程概況工程概況發(fā)生的主要破壞情況發(fā)生的主要破壞情況鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕鹽鹽水水侵侵蝕蝕混凝土開裂混凝土開裂某碼頭板梁底出現(xiàn)裂縫及鋼筋銹蝕某碼頭板梁底出現(xiàn)裂縫及鋼筋銹蝕華南地區(qū)某海港油氣碼頭引橋使用僅華南地區(qū)某海港油氣碼頭引橋使用僅8年，年，型板梁底出現(xiàn)明型板梁底出現(xiàn)明顯裂縫及鋼筋銹蝕。而顯裂縫及鋼筋

22、銹蝕。而型板卻基本完好請討論其原因。型板卻基本完好請討論其原因。工程概況工程概況而而型板卻基本完好型板卻基本完好型板梁底出現(xiàn)明顯裂縫及鋼筋銹蝕型板梁底出現(xiàn)明顯裂縫及鋼筋銹蝕碼頭碼頭型板梁混凝土不同深度型板梁混凝土不同深度Cl-分布情況（分布情況（%）測試結(jié)果測試結(jié)果從表中可見，隨混凝土深度增加，從表中可見，隨混凝土深度增加，Cl-含量依次遞減。目前國含量依次遞減。目前國外一般把混凝土內(nèi)外一般把混凝土內(nèi)Cl- 含量達(dá)到其致銹臨界含量值時的時間，含量達(dá)到其致銹臨界含量值時的時間，確定為混凝土的安全使用壽命。華南地區(qū)海港碼頭調(diào)查該值確定為混凝土的安全使用壽命。華南地區(qū)海港碼頭調(diào)查該值為為0.1050

23、.145 。該混凝土保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度為。該混凝土保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度為5.5 cm，且，且由于施工偏差，部分構(gòu)件實(shí)際保護(hù)層厚度低于設(shè)計(jì)值。當(dāng)海由于施工偏差，部分構(gòu)件實(shí)際保護(hù)層厚度低于設(shè)計(jì)值。當(dāng)海水中水中Cl-滲透進(jìn)混凝土，使鋼筋表面滲透進(jìn)混凝土，使鋼筋表面Cl-含量達(dá)致銹值時，銹蝕含量達(dá)致銹值時，銹蝕開始；腐蝕產(chǎn)物體積膨脹，使混凝土產(chǎn)生與鋼筋平行的順筋開始；腐蝕產(chǎn)物體積膨脹，使混凝土產(chǎn)生與鋼筋平行的順筋裂縫，乃至混凝土開裂，鋼筋的電化學(xué)腐蝕迅速進(jìn)行。裂縫，乃至混凝土開裂，鋼筋的電化學(xué)腐蝕迅速進(jìn)行。取樣標(biāo)高為取樣標(biāo)高為2.91-3.06 m。構(gòu)件名稱構(gòu)件名稱0-2cm2-4cm4-6cm6-8cm人行橋

24、和引橋人行橋和引橋0.34190.20830.16470.0946工作平臺工作平臺0.42090.29930.16720.0969原因分析原因分析加拿大魁北克省拉瓦爾立交橋坍塌事故原因分析加拿大魁北克省拉瓦爾立交橋坍塌事故原因分析該橋于該橋于2006年月日發(fā)生立交橋坍塌事故并造成年月日發(fā)生立交橋坍塌事故并造成5人死人死亡、亡、6人受傷。這座建于人受傷。這座建于1970年的立交橋設(shè)計(jì)壽命為年的立交橋設(shè)計(jì)壽命為70年，年，目前尚未發(fā)現(xiàn)任何設(shè)計(jì)方面的瑕疵。目前尚未發(fā)現(xiàn)任何設(shè)計(jì)方面的瑕疵。工程概況工程概況拉瓦爾立交橋坍塌事故發(fā)生后，有關(guān)人員對全省境內(nèi)的拉瓦爾立交橋坍塌事故發(fā)生后，有關(guān)人員對全省境內(nèi)的4

25、500座立交橋進(jìn)行了緊急普查，并確定其中座立交橋進(jìn)行了緊急普查，并確定其中20座將接受進(jìn)一步檢座將接受進(jìn)一步檢查。該市另一座建于同一時間并擁有同樣結(jié)構(gòu)的立交橋及蒙查。該市另一座建于同一時間并擁有同樣結(jié)構(gòu)的立交橋及蒙特利爾附近另一座橋梁，也因擔(dān)心存在安全隱患而關(guān)閉。特利爾附近另一座橋梁，也因擔(dān)心存在安全隱患而關(guān)閉。當(dāng)?shù)叵卵╊l繁，橋面上撒的鹽過多。當(dāng)?shù)叵卵╊l繁，橋面上撒的鹽過多。使用情況使用情況雪水滲透立交橋結(jié)構(gòu)里面腐蝕鋼筋，使其與混凝土雪水滲透立交橋結(jié)構(gòu)里面腐蝕鋼筋，使其與混凝土脫離，才引發(fā)了事故。脫離，才引發(fā)了事故。主要原因主要原因事故后采取行動事故后采取行動最近幾年我國橋梁坍塌事故最近幾年我

26、國橋梁坍塌事故2011年年7月以來，一系列橋梁塌陷事故紛至沓來。月以來，一系列橋梁塌陷事故紛至沓來。7月月11日凌晨，江蘇鹽城境內(nèi)日凌晨，江蘇鹽城境內(nèi)328省道通榆河橋發(fā)生坍塌；省道通榆河橋發(fā)生坍塌；12日，武漢黃陂一高架橋被發(fā)現(xiàn)引橋嚴(yán)重開裂；日，武漢黃陂一高架橋被發(fā)現(xiàn)引橋嚴(yán)重開裂；14日上午，通車不到日上午，通車不到12年的武夷山公館大橋倒塌；年的武夷山公館大橋倒塌；15日凌晨，錢江三橋引橋橋面塌陷；日凌晨，錢江三橋引橋橋面塌陷；19日凌晨，一輛重達(dá)日凌晨，一輛重達(dá)160噸的嚴(yán)重超載貨車造成北京市寶山噸的嚴(yán)重超載貨車造成北京市寶山寺白河橋塌毀。寺白河橋塌毀。整個整個7月，脆弱的橋梁一個個倒下

27、，壓迫著公眾的神月，脆弱的橋梁一個個倒下，壓迫著公眾的神經(jīng)。人們用經(jīng)。人們用“橋脆脆橋脆脆”來比喻這些來比喻這些“年輕有為年輕有為”的大橋。的大橋。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在2007年至年至2011年年5年間，全國已經(jīng)有至少年間，全國已經(jīng)有至少17座座大橋發(fā)生垮塌事故，造成大橋發(fā)生垮塌事故，造成156人死亡、人死亡、88人受傷、人受傷、23人失蹤。人失蹤。臺灣高雄市的情況臺灣高雄市的情況高雄市政府在高雄市政府在96年年9月至月至97年年2月間針對月間針對69座橋樑隧道做目視座橋樑隧道做目視檢測，其中有大順橋、民族橋等檢測，其中有大順橋、民族橋等20座橋樑隧道分別有鋼筋鏽座橋樑隧道分別有鋼筋鏽

28、蝕、伸縮縫擴(kuò)大、橫隔樑被管線通過破壞蝕、伸縮縫擴(kuò)大、橫隔樑被管線通過破壞等缺失，應(yīng)在等缺失，應(yīng)在一年內(nèi)做急迫性修復(fù)。且一年內(nèi)做急迫性修復(fù)。且69座橋樑隧道中，其中座橋樑隧道中，其中33座都有鋼座都有鋼筋鏽蝕裸露的缺失。筋鏽蝕裸露的缺失。對橋梁進(jìn)行混凝土中性化對橋梁進(jìn)行混凝土中性化（碳化）檢測以定混凝土品（碳化）檢測以定混凝土品質(zhì)，甚至進(jìn)行橋樑承載力質(zhì)，甚至進(jìn)行橋樑承載力評估，也就是常說之橋評估，也就是常說之橋樑載重試驗(yàn)以確認(rèn)橋樑之樑載重試驗(yàn)以確認(rèn)橋樑之承載能力。承載能力。錢江三橋引橋橋面塌陷事故分析錢江三橋引橋橋面塌陷事故分析中國工程院外籍院士、著名橋梁專家鄧文中，中國工中國工程院外籍院士、著

29、名橋梁專家鄧文中，中國工程院院士鄭皆連都表示，橋梁垮塌占主導(dǎo)性的原因在程院院士鄭皆連都表示，橋梁垮塌占主導(dǎo)性的原因在于車輛嚴(yán)重超載。于車輛嚴(yán)重超載。設(shè)計(jì)存在問題：設(shè)計(jì)存在問題：錢江三橋南引橋事故橋跨為預(yù)制拼裝式預(yù)應(yīng)力錢江三橋南引橋事故橋跨為預(yù)制拼裝式預(yù)應(yīng)力空心板結(jié)構(gòu)，就像一排筷子，每根筷子之間依靠相對薄弱的鉸空心板結(jié)構(gòu)，就像一排筷子，每根筷子之間依靠相對薄弱的鉸縫混凝土連接，鉸縫的作用是分配橋面荷載，它的破損會影響縫混凝土連接，鉸縫的作用是分配橋面荷載，它的破損會影響橋梁的橫向傳力特性，削弱結(jié)構(gòu)的整體受力性能；而主橋是整橋梁的橫向傳力特性，削弱結(jié)構(gòu)的整體受力性能；而主橋是整體的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁

30、結(jié)構(gòu)，更像是捆在一起的一把筷子。單體的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，更像是捆在一起的一把筷子。單輛超重車輛對引橋事故橋跨的影響要比對主橋大得多。輛超重車輛對引橋事故橋跨的影響要比對主橋大得多。橋梁專家茅以升：橋梁設(shè)計(jì)本身要比橋梁的建造可能橋梁專家茅以升：橋梁設(shè)計(jì)本身要比橋梁的建造可能要花費(fèi)幾倍甚至幾十倍的時間和功力。設(shè)計(jì)上的偷工要花費(fèi)幾倍甚至幾十倍的時間和功力。設(shè)計(jì)上的偷工減料比材料上的危害性、欺騙性更大。減料比材料上的危害性、欺騙性更大。其它調(diào)查結(jié)果其它調(diào)查結(jié)果建設(shè)后不久：混凝土開裂，鋼筋銹蝕，也是重要原因之一。建設(shè)后不久：混凝土開裂，鋼筋銹蝕，也是重要原因之一。原因分析原因分析混凝土中鋼筋的銹蝕是

31、鋼筋混凝土破壞的最重要原因，混凝土中鋼筋的銹蝕是鋼筋混凝土破壞的最重要原因，必須引起重視。必須引起重視。1907-上海大廈和外百渡橋上海大廈和外百渡橋(百年建筑百年建筑) 埃菲爾鐵塔于埃菲爾鐵塔于1889年建成位于法國巴黎戰(zhàn)神廣場上的鏤空結(jié)構(gòu)鐵塔，高年建成位于法國巴黎戰(zhàn)神廣場上的鏤空結(jié)構(gòu)鐵塔，高300米，米，天線高天線高24米，總高米，總高324米。埃菲爾鐵塔得名于設(shè)計(jì)它的橋梁工程師居斯塔夫米。埃菲爾鐵塔得名于設(shè)計(jì)它的橋梁工程師居斯塔夫埃埃菲爾以設(shè)計(jì)人法國著名建筑工程師埃菲爾的名字命名。菲爾以設(shè)計(jì)人法國著名建筑工程師埃菲爾的名字命名。 分為三樓，分別在離地分為三樓，分別在離地面面57.6米、米

32、、115.7米和米和276.1米處，其中一、二樓設(shè)有餐廳，第三樓建有觀景臺，米處，其中一、二樓設(shè)有餐廳，第三樓建有觀景臺，從塔座到塔頂共有從塔座到塔頂共有1711級階梯，共用去鋼鐵級階梯，共用去鋼鐵7000噸，噸，12000個金屬部件，個金屬部件，259萬萬只鉚釘，極為壯觀。只鉚釘，極為壯觀。 2008年年11月月26日，埃菲爾鐵塔日，埃菲爾鐵塔20多年前改造多年前改造時拆卸下來的一段舊樓在巴黎蘇富比拍賣行時拆卸下來的一段舊樓在巴黎蘇富比拍賣行以以55萬歐元的價格成交，創(chuàng)下新高。萬歐元的價格成交，創(chuàng)下新高。每每 10 年一次涂裝，但對鐵塔年一次涂裝，但對鐵塔1層至層至3層最易老層最易老化的部位

33、，今后仍將每化的部位，今后仍將每5年涂裝一次。年涂裝一次。作業(yè)作業(yè)1、鋼筋銹蝕種類及反應(yīng)方程式鋼筋銹蝕種類及反應(yīng)方程式。2、鋼筋銹蝕的影響因素。、鋼筋銹蝕的影響因素。3、思考題：混凝土中氯離子的來源及最大含量。、思考題：混凝土中氯離子的來源及最大含量。l定義：物體表面在外力或沖擊作用下往往發(fā)生巨大的足以導(dǎo)定義：物體表面在外力或沖擊作用下往往發(fā)生巨大的足以導(dǎo)致一些質(zhì)點(diǎn)脫落的局部應(yīng)力。這些作用雖然不會明顯地削弱致一些質(zhì)點(diǎn)脫落的局部應(yīng)力。這些作用雖然不會明顯地削弱結(jié)構(gòu)物的承載能力，但是它們多次重復(fù)所造成的質(zhì)點(diǎn)脫落積結(jié)構(gòu)物的承載能力，但是它們多次重復(fù)所造成的質(zhì)點(diǎn)脫落積累起來也可能損壞物體表面的美觀和平

34、整度，嚴(yán)重時也可能累起來也可能損壞物體表面的美觀和平整度，嚴(yán)重時也可能使結(jié)構(gòu)物不堪使用。使結(jié)構(gòu)物不堪使用。這些作用多數(shù)來自外界的固體，包括平這些作用多數(shù)來自外界的固體，包括平移、滾動和撞擊，物體表面的損傷統(tǒng)稱為磨損。移、滾動和撞擊，物體表面的損傷統(tǒng)稱為磨損。 7.5 混凝土磨蝕及空蝕混凝土磨蝕及空蝕 平磨：平磨： 磨損作用基本上與混凝土表面平行，無沖擊。磨損作用基本上與混凝土表面平行，無沖擊。 噴砂：夾帶泥砂水流和風(fēng)砂的沖刷。噴砂：夾帶泥砂水流和風(fēng)砂的沖刷。l 磨蝕類型磨蝕類型（1）混凝土磨蝕）混凝土磨蝕l 試驗(yàn)方法：噴砂、平磨、琢磨和碾磨四個耐磨性試驗(yàn)方法。試驗(yàn)方法：噴砂、平磨、琢磨和碾磨四

35、個耐磨性試驗(yàn)方法。我國已成為世界高壩建設(shè)的中心，一大批高壩大型水利我國已成為世界高壩建設(shè)的中心，一大批高壩大型水利水電工程陸續(xù)興建，這些工程大量集中在西南地區(qū)，其水電工程陸續(xù)興建，這些工程大量集中在西南地區(qū)，其中許多工程擁有世界最高的技術(shù)指標(biāo)。中許多工程擁有世界最高的技術(shù)指標(biāo)。1雙江口雙江口中國中國316m2 錦屏一級錦屏一級中國中國305m3 小灣小灣中國中國293m4溪洛渡溪洛渡中國中國278m5英古里英古里前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)272m6 瓦依昂瓦依昂意大利意大利265m7二灘二灘中國中國240m8莫瓦桑莫瓦桑瑞士瑞士237m9契爾蓋契爾蓋前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)233m世界代表性高壩對比世界代表性高壩對比三

36、峽水電站泄洪吉林豐滿水電站泄洪吉林豐滿水電站泄洪 泄洪消能是高壩工程中的關(guān)鍵技術(shù)問題之一，它關(guān)系到泄洪消能是高壩工程中的關(guān)鍵技術(shù)問題之一，它關(guān)系到整個工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性整個工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性, ,也常直接影響到樞紐整體布局，也常直接影響到樞紐整體布局，有時甚至是決定工程可行性的關(guān)鍵因素。實(shí)際工程中，因未有時甚至是決定工程可行性的關(guān)鍵因素。實(shí)際工程中，因未解決好泄洪消能問題而導(dǎo)致工程破壞的實(shí)例不勝枚舉解決好泄洪消能問題而導(dǎo)致工程破壞的實(shí)例不勝枚舉泄洪消能問題的難度在于泄洪消能問題的難度在于: : 工程條件千差萬別工程條件千差萬別 高速水流內(nèi)部機(jī)理十分復(fù)雜高速水流內(nèi)部機(jī)理十分復(fù)雜 泄洪、消能和

37、減蝕相互矛盾泄洪、消能和減蝕相互矛盾二灘水電站泄洪二灘水電站水墊塘沖蝕坑二灘水電站水墊塘沖蝕坑二灘水電站水墊塘鋼筋磨蝕 二灘水電站水墊塘混凝土磨蝕l 提高耐磨性的措施：提高耐磨性的措施：提高強(qiáng)度：混凝土耐磨性是水泥漿母體和集料兩種材料提高強(qiáng)度：混凝土耐磨性是水泥漿母體和集料兩種材料 的硬度和強(qiáng)度的綜合體現(xiàn)?；炷恋哪湍バ圆皇撬鼜?qiáng)度的簡的硬度和強(qiáng)度的綜合體現(xiàn)。混凝土的耐磨性不是它強(qiáng)度的簡 單函數(shù)，但是兩者都與水泥漿的空隙率或水灰比有關(guān)。單函數(shù)，但是兩者都與水泥漿的空隙率或水灰比有關(guān)。 正確選用集料：采用堅(jiān)硬密實(shí)的巖石，例如玄武巖、花崗正確選用集料：采用堅(jiān)硬密實(shí)的巖石，例如玄武巖、花崗 巖、石英巖等作集料。集料的級配，最大粒徑等對混凝土的巖、石英巖等作集料。集料的級配，最大粒徑等對混凝土的耐磨性有一定影響。耐磨性有一定影響。加強(qiáng)施工操作：將抹面工作推遲到泌水完畢、混凝土初凝以后加強(qiáng)施工操作：將抹面工作推遲到泌水完畢、混凝土初凝以后用真空吸水法處理混凝土的表面，顯著提高其耐磨性。用真空吸水法處理混凝土的表面，顯著提高其耐磨性。 加做罩面層：加做罩