混凝土耐久性失效的措施案例分析
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工程结构的安全性与耐久性
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&&介​绍​了​安​全​性​和​耐​久​性​的​概​念​、​构​件​承​载​力​的​安​全​设​置​水​准​、​结​构​的​整​体​牢​固​性​、​我​国​混​凝​土​结​构​的​耐​久​性​现​状​及​工​程​结​构​安​全​性​、​耐​久​性​的​改​善​途​径​。
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建筑加固改造工程案例分析
978-7-112-09626-8
中国建筑工业出版社
出版日期：
读者对象：
￥69.10&&&
立刻节省：￥26.90
所属分类：
中国建筑史
天地人卷-树之生命木..
现代中国建筑话语的发..
&&& 建筑物的加固与改造是一个既古老又年轻的课题，大量考古资料证明，史前远古时
期，人类就掌握了用树木、竹杆等加固其修建的泥屋茅舍，如半坡遗址上发现的木柱支撑
屋顶的加固形式、河姆渡遗址发现的&干阑式建筑&形式，均反映了人类初期文明阶段营
建技术的进步。随着人类文明的进步，人类对建筑功能要求的不断提高，对既有建筑使用
功能完善而导致的改造、扩建以及以提高建筑物安全性为目的的加固活动日愈频繁，催生
了建筑营造人员的出现，近代文明的发展，促使了建筑加固技术的日益专业化，由此形成
了专职从事建筑物安全诊断、评估、加固、改造的新兴行业。
&&& 相对于新建建筑，加固改造充分利用了既有建筑的基本框架，在满足结构可靠度的前
提下，充分发挥和挖掘原有资源，以较小的投入达到满足使用功能要求的目的，因而，它
是一项以较低投入获取较高收益的高产出的节能产业。对于像我们这样总体上仍较贫穷、
资源相对匮乏的发展中国家，尤其值得大力提倡和推广。
&&& 引起建筑物可靠度降低的原因是多种多样的，既可能是由于地震、风害、雨雪、洪
灾、火灾等不可抗拒的自然因素；也可能是由于设计、施工考虑不当，使用功能改变、设
计荷载增加以及使用环境恶劣，如强碱、强酸、高温、长期循环荷载作用等人为原因；还
有的是由于建筑物超过设计使用期限及规范改变、可靠度提高等外在原因。这些原因归结
起来可分为因结构的强度或刚度不足或二者均不足造成的病害。不同的病害原因，对应着
不同的加固手段，只有抽丝剥茧，找准病灶，才能对症下药。
&&& 必须指出的是，任何一项技术都不是万能的，都有其局限性，建筑加固手段更是如
此，更何况病害建筑往往是多病患的交织体，盲目采用一种或几种加固措施，或盲目地仿
效照搬以往成功的经验，未必能获取圆满的加固效果。
&&& 林同炎(T．Y．Lin)大师曾指出：&建筑设计与其说是门技术，不如说是门艺术。&好的
作品需要高素质技术人员的创造力和想像力，建筑加固没有唯一的解。加固改造中更应该
强调概念设计，理清各种加固方法的适用范围，通过合理的措施，改善原结构的传力路
径，充分调动和发挥原结构材料的承载能力，保证加固措施与原结构的协同工作，以较少
的投入赢得最佳的使用功能，这才是加固改造存在的价值所在。
&&& 改革开放，特别是20世纪90年代以来，伴随着我国经济的快速发展，建筑物的诊
断、评估、加固、改造技术也得到了长足的进步。大量新的诊治方法的出现，大大丰富了
诊治加固的措施，提高了建筑病害的诊断能力，扩展了加固适用范围，改善了加固效果。
大量病害建筑物以及改扩建建筑物成功加固的案例报道和加固经验的积累，为提高加固能
力创造了有利的条件。正如著名土力学家派克(R．B．Peck)在第一期《太沙基讲座》中指
出的：&没有大量工程纪实的报道，就没有土力学的今天&一样，没有大量加固改造工程
案例的报道和工程经验积累，就没有加固改造今天的发展。加固改造工程的记录和总结，
不仅反映了特定时期、特定条件下加固技术的发展状况和应用水平，对以后的加固改造工
&程具有借鉴和参考的作用；更为难得的是，加固改造工程往往是与前期不成功工程相关联
的，对于这些不成功工程案例的剖析和处理，对改进和提高新的工程设计也具有极大的
&&& 本书精选了年以来，《工业建筑》、《钢结构》杂志以及其他相关媒体报道
的建筑加固改造案例，并根据案例的类型进行了重新整理、删减和编排。由于部分案例发
生在新规范颁布实施之前，为了保持这些事件的原貌，对其中采用的原规范(使用旧规范
的章节有：1．4，1．8，1．16，1．40，1．42，2．1，2．7，2．11，2．17，2．24，2．25，3．2，
4．2，4．5，4．7，4．15，4．20，4．24，4．36，5．8，5．26，6．4，6&20，8．1，8．11，9．12)
和材料名称(使用工、Ⅱ级钢的章节有：1．15，2．4，5．8，5．17，6．5，8．3，9．7，使用
16Mn钢的章节有：1．11，1．14，5．8)给予了保留，同时给出了原规范的编号，便于读者
查阅对比。需要强调的是，每个工程都有其自身的特点，只有从工程实际出发，分析总结
出适合其自身特点的加固改造措施，才是解决实际工程问题的正确方法，任何不切实际的
生搬硬套，都难以获得满意的效果。若能从前人的工程案例中汲取有益的要素，则已达到
了此书编写的目的。
&&& 最后，要衷心感谢工业建筑杂志社和中国建筑工业出版社，没有他们的支持和鼓励，
本书难以如此顺利出版。
&&& 第一篇& 建(构)筑物的改造加固
第一章建(构)筑物使用功能改变引起的改造加固
1．1北京现代汽车老总装车间改造&&&&&&&&&&&&
1．2中国美术馆改建中的结构加固设计&&&&&&&&&&
1．3上海大众检测中心改造设计& &&&&&&&&&&&&
1．4北京大学某楼改造可行性分析与设计&&&&&&&&&
1．5工业厂房民用化的改造设计& &&&&&&&&&&&&
1．6某选煤厂运输走廊的托换改造&&&&&&&&&&&&
1 7南京人民大会堂舞台改造&&&&&&&&&&&&&
1．8两钢厂厂房的改造&&&&&&&&&&&&&&&&
1．9软土区某医疗建筑的加固改造设计&&&&&&&&&&
1．10某石化厂混凝土框架结构加固设计& &&&&&&&&&
1．11南钢电炉主厂房延伸改造的设计&&&&&&&&&&
1．12局部高位转换在续改建工程中的应用&&&&&&&&&
1．13某商场楼梯改造为扶梯的工程设计& &&&&&&&&&
1．14某建筑使用功能改变后框架梁柱的加固&&&&&&&&
L 15某煅烧厂房梁技术改造&&&&&&&&&&&&
1．16北安市海天大厦抽柱设计&&&&&&&&&&&&&
1．17新增钢梁与混凝土柱节点连接的加固设计&&&&&&&
1．18钢筋混凝土柱的预应力拉索加固方法的应用&&&&&&
1．19碳纤维复合材料(CFRP)加固技术在某百货商店改造中的应用
1．20某校医院改造加固中几个技术问题& &&&&&&&&&
1．21钢结构在某制药厂不停产加固改造中的应用&&&&&&
l．22钢拱架组合混凝土圈梁托换墙体&&&&&&&&&&
1．23劲性混凝土梁在工程改造中的应用& &&&&&&&&&
1．24新型预应力托换技术设计& &&&&&&&&&&&&
1．25钢筋混凝土排架厂房托梁拔柱设计与施工& &&&&&
1．26上海某大厦托梁拔柱工程的设计&&&&&&&&&&
1．27无粘结预应力混凝土楼盖封洞与开洞改造设计&&&&&
1．28厂房改造中大跨度托梁拔柱的设计与施工& &&&&&&
1．29大型混凝土水池改造工程抗裂防渗技术&&&&&&&
1．30某厂房吊车升级钢吊车梁的检测与鉴定&&&&&&&
&1．31钢结构厂房的改造与加固& &&&&&&&&&
1．32荷载变化引起的门式刚架轻钢结构厂房加固设计&
1．33某钢厂主厂房校算及加固设计&&&&&&&&&
1．34钢结构在砖混房屋抽墙加固中的应用&&&&&&
&35砖混结构承重墙的带翼矩形框开洞改造&&&&&
1．36哈尔滨市计生委办公楼结构改造设计&&&&&&
1．37某办公楼档案室楼板结构的加固设计&&&&&&
1．38某砖砌体办公楼改扩建的结构设计&&&&&&&
1．39多层砖混结构房屋底层大空间改造结构设计方案分析
1．40德州农机厂商住楼墙体托换&&&&&&&&&&
1．41铁路既有线上承钢板梁提速后的横向刚度及加固问题
1．42宝钢二号高炉炉体框架的加固验算&&&&&&&
1．43朝阳寺水电站扩机增容工程弧门支座加固& &&&&
1．44无粘结预应力混凝土楼盖开洞改造&&&&&&&
第二章建(构)筑物改扩建引起的加固改造
2．1某高层建筑的扩建改造&&&&&&&&&&&&&&
2．2钢结构在已有建筑改造中的应用&&&&&&&&&&
2．3碳纤维材料加固在某混凝土结构改造中的应用&&&&&
2．4某大厦的加层加固设计与施工&&&&&&&&&&&
2．5某框架结构办公楼的加层加固设计& &&&&&&&&&
2．6某图书馆加固改造的结构设计与施工&&&&&&&&&
2．7钢筋混凝土框架结构加层抗震加固设计&&&&&&&&
2．8某商场扩建改造设计&&&&&&&&&&&&&&&
2．9某市场原屋盖加固设计&&&&&&&&&&&&&&
2．10某营业楼扩跨加层改造工程的设计与施工& &&&&&&
2．11外框结构体系在房屋增层改造中的应用&&&&&&&
2．12外套框架增层技术在工程改造中的应用&&&&&&&
2．13钢一混凝土组合梁在某建筑大楼室内增层改造加固中的应用
2．14新旧上下层结构的平稳过渡处理&&&&&&&&&&
2．15碳纤维布加固在某工程中的应用&&&&&&&&&&
2．16某悬挑结构的补强设计&&&&&&&&&&&&&
2．17某厂房扩建工程中疑难技术问题的处理&&&&&&&
2．18毗邻旧厂房的多层钢结构厂房基础的设计与处理&&&&
2．19某厂房整体抬高的设计与施工&&&&&&&&&&&
2．20某教学楼增层改建地基处理方案&&&&&&&&&&
2．21底框、单面廊职工住宅的功能改造&&&&&&&&&
2．22钢结构跃层加层技术及其工程应用&&&&&&&&&
2．23旧楼接层加固改造&&&&&&&&&&&&&&&
2．24轻型钢结构在房屋加层改造工程中的应用& &&&&&&
2．25住宅楼加层与局部扩建的加固实例&&&&&&&&&
&2．26砌体结构底层承重墙体的拆除改造设计&&&&&&&
2．27拆除策略在已建高层建筑抗震加固中的应用&&&&&&
2．28采用悬挂结构进行室内加层&&&&&&&&&&&&
2．29& 大跨钢筋混凝土桁架拱桥上部结构拆除过程中基础稳定性分析
第三章其他类建(构)筑物改造
3．1四层办公楼纵向整体平移&&&&&&&&&&&&&
3．2临沂市国家安全局8层办公楼整体平移设计&&&&&&
3．3临沂市国家安全局8层办公楼整体平移施工及现场监测&&
3．4建筑物整体旋转平移技术&&&&&&&&&&&&&
3．5某自来水公司综合楼平移工程实践&&&&&&&&&
3．6楼房平移中支撑方案的对比分析&&&&&&&&&&
3．7大殿整体顶升技术&&&&&&&&&&&&&&&
小结&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
第二篇& 工程质量事故造成的结构损坏加固
第四章设计原因造成结构损坏的加固
4．1不同材料及结构形式的屋面裂缝分析及防治&&&
4．2某工程屋面板开裂事故分析与处理& &&&&&&
4．3某体育馆赛场楼面裂缝原因分析及处理&&&&&
4．4某厂房框架结构混凝土开裂原因分析与加固处理&
4．5某高校礼堂大跨度双曲屋面板碳纤维加固设计与施工
4．6碳纤维材料在某公共建筑抗震加固中的应用&&&
4．7粘钢柱脚锚固法对梁端负筋不足加固的分析与应用&
4．8某工业厂房车间排架柱加固纠偏&&&&&&
4．9某工程现浇混凝土楼板严重开裂加固处理&&&&
4．10某机场跑道破损混凝土板的维修&&&&&&&
4．11某污水处理中和池事故分析及处理&&&&&&
4．12顶承静压桩式托换在地基加固和建筑物纠偏中的应用
4．13某地下车库局部抗浮失稳原因分析与加固处理&&
4．14钻孔取土纠倾与沉井冲水掏土纠倾方法比较&&&
4．15某扭曲变形建筑物的综合纠倾与地基加固& &&&
4．16桩锚支护破坏形式及实例分析&&&&&&&&
4．17某炼胶厂框架事故分析及加固处理&&&&&&
4．18双排桩结构在失稳基坑中的补强作用&&&&&
4．19房屋不均匀沉降裂缝特征分析及预防措施& &&
4．20基坑悬臂支护事故原因分析与加固措施&&&&
&4．21两起悬桩事故判别和处理&&&&&&
4．22某工程桩基质量事故剖析&&&&&&&
4．23利用树根桩托换房屋基础& &&&&&&&
4．24某7层商住楼的纠偏技术&&&&&&&
4．25锚杆静压桩在危房加固中的应用&&&&&
4．26人工挖孔桩基础流砂问题用&复合桩法&的处理
4．27锚杆静压桩加固高压触变纠偏新进展&&&
4．29某轻钢厂房倒塌事故分析&&&&&&&
4．30某博览会展厅的受力验算和加固&&&&&
4．31某电厂除尘器钢梁超载事故分析及加固处理&
4．32垂直支撑节点板的加固方法&&&&&&&
4．33某住宅楼倾斜原因分析与处理措施&&&&
4．34某小区住宅楼纠偏加固&&&&&&&&
4．35某公路特大桥桥台地基粉喷桩加固设计&&
4．36温度应力造成严重裂缝的工程实例和处理& &
第五章施工原因造成结构损伤的加固
5．1碳纤维加固技术在上海展览中心结构加固中的应用&&&
5．2采用开槽暗梁法处理低强度混凝土楼板事故&&&&&
5．3加固改造中的结构承重体系转换&&&&&&&&&
5．4预应力混凝土空心板质量事故分析& &&&&&&&&
5．5某中学运动场预应力束连接器事故处理及结构荷载试验&
5．6某厂房屋架裂缝事故原因分析及处理&&&&&&&&
5．7商品混凝土质量问题引起梁板开裂事故的分析和处理&&
5．8混凝土冷缝病害的板梁结构安全性分析及补强加固&&&
5．9某高层建筑地下室梁裂缝浅析与处理&&&&&&&&
5．10某高层建筑转换层大梁混凝土蜂窝的治理& &&&&&
5．11南方某宾馆混凝土框架梁抗剪加固设计&&&&&&
5．12悬臂梁粘型钢加固应用&&&&&&&&&&&&
5．13梁柱交接面处混凝土施工缝质量事故的处理及预防&&
5．14某高层建筑结构整体混凝土质量问题的检测、验算及加固
5．15某住宅墙、楼板工程质量问题的分析与处理&&&&&
5．16降压站构架的鉴定与加固& &&&&&&&&&&&
5．17某厂房结构加大截面法加固实例&&&&&&&&&
5．18现浇钢筋混凝土挡墙大面积孔洞事故原因分析与处理&
5．19某工程二层柱置换混凝土加固施工技术&&&&&&
5．20失效混凝土基础的加固方法和实践&&&&&&&&
5．21某厂房基础混凝土强度不足事故的处理&&&&&&
5．22某工程3号挡土墙局部滑移事故处理&&&&&&&
5．23由地基土冻胀引起某建筑物梁板开裂的成因分析及处理
&5．24南京河西地区房屋的纠偏加固&&&&&&&&
5．25施工期间基础隆起开裂原因分析及地基加固处理方法
5．26某钢铁厂综合楼桩基事故分析及加固处理& &&&
5．27某6层框架结构的纠偏&&&&&&&&&&
5．28轻型钢屋架的缺陷鉴定与加固方法&&&&&&
5．29某H型钢梁瞬间全体扭曲事故分析和教训&&&
5．30一起斜放四角锥网架吊装问题的处理&&&&&
5．31 120m混凝土烟囱质量事故处理&&&&&&&
5．32& 120m高钢筋混凝土烟囱部分桩身失效后的现场处理
5．33体外预应力技术在桥梁加固中的应用&&&&&
5．34某高层建筑塔楼不锈钢桅杆焊接脆断的处理&&&
5．35钢结构加固技术在楼顶塔加固中的应用&&&&
5．36北方地区某7层住宅顶层横墙裂缝的分析及处理&
5．37& 某住宅楼地基沉降原因分析与加固处理&&&&
第六章综合原因引起结构损伤的加固
6．1某宿舍通长阳台栏板裂缝的分析与防治&&&&&&&&&
6．2高性能复合砂浆钢筋网加固某RC框架梁施工技术&&&&&
6．3某钢筋混凝土变截面连续箱梁桥腹板裂缝原因分析及处理方法
6．4某露天、超长混凝土薄壁结构开裂原因分析&&&&&&&
6．5某皮革车间工程事故分析与处理&&&&&&&&&&&
6．6某市图书馆墙体开裂原因分析&&&&&&&&&&&&
6．7某地下室墙板开裂原因分析与控制& &&&&&&&&&&
6．8某大厦基坑工程事故分析&&&&&&&&&&&&&&
6．9某建筑物不均匀沉降的原因分析与治理&&&&&&&&&
6．10某预应力管桩工程事故分析与处理&&&&&&&&&&
6．11对某工业厂房钢结构变形的分析和处理&&&&&&&&
6．12某蓄能电厂变电站钢管混凝土结构纵裂破坏分析与加固处理&
6．13预应力技术在结构加固与改造工程中的应用&&&&&&&
6．14射水法在某住宅楼桩基基础纠偏工程中的应用&&&&&&
6．15某倾斜砖混结构的倾斜事故分析及纠偏处理&&&&&&&
6．16某倾斜危楼的综合纠偏&&&&&&&&&&&&&&
6．17某砖混结构房屋的综合纠偏&&&&&&&&&&&&&
6．18某变截面预应力连续箱梁公路大桥开裂事故的分析及综合处理
6．19某桩基工程质量事故的分析及处理&&&&&&&&&&
6．20采用钢纤维混凝土制作机场排水沟盖板&&&&&&&&
&&第三篇& 建(构)筑物使用中的损坏及结构老化
第七章建(构)筑物使用中的损伤及结构老化引起的加固
7．1金草田系列加固技术在某餐厅加固中的应用&&
7．2某烧结厂通廊结构的检测鉴定与加固&&&&&
7．3某焦化厂焦一皮带通廊结构加固&&&&&
7．4不分散混凝土在水池底板加固工程中的应用&
7．5某钢结构多层厂房加固技术的应用& &&&&
7．6超期服役钢结构厂房鉴定中应注意的若干问题
7．7宝钢一期干熄焦吊车梁改善修复&&&&&
7．8邻近采空区厂房裂缝分析与处理&&&&&&
7．9某大桥桥墩辊轴支座病害整治方案设计及处理
7．10某古塔结构的抗震加固处理&&&&&&&&
7．11钢桥加固工艺设计和施工应注意的几个问题&&
7．12倾斜砖石古塔纠偏的设计与处理&&&&&&
7．13机械与爆破相结合的大型楼群保护性部分拆除&
第四篇& 灾害及有害环境侵害造成建(构)筑物损伤的加固
第八章灾害造成的建(构)筑物损伤的加固
8．1台风灾害造成体育场馆屋面的破坏及修复&．．．
8．2西岳庙&少昊之都&石牌楼加固与修复工程&
8．3合肥市某商场火灾后主体结构的修复与加固设计
8．4混凝土框架结构房屋火灾后检测及修复&&&
8．5厂房火灾后修复设计&&&&&&&&&&
8．6某化工厂火灾受损安全性鉴定&&&&&&&
8．8发电厂主厂房火灾后检测鉴定与加固处理&&
8．9火灾后网架结构的加固与修复设计& &&&&
8．10央视太湖摄影棚网架结构火灾捕捉修复施工&&
8．11某轻钢厂房火灾事故分析及加固处理&&&&
8．12某联合厂房火灾后厂房结构损伤分析和修复&
第九章有害环境侵害造成的建(构)筑物损伤的加固
9．1腐蚀性环境中混凝土结构的加固&&&&&&&
9．2某硫铵厂房腐蚀失效分析及防腐蚀方案设计&&&
&9．3钢筋混凝土(硫)酸化腐蚀的防治&&&&&&&&&&
9．4某硫酸腐蚀结构的检测鉴定与加固& &&&&&&&&&
9．5碳化厂房框架受氯离子侵蚀的加固& &&&&&&&&&
9．6江苏省井神盐业有限公司主厂房工程加固&&&&&&&
9．7某卷烟厂6．5t锅炉房加固设计&&&&&&&&&&&
9．8某铸造厂房结构腐蚀损坏的综合加固处理技术研究及应用&
9．9某工程混凝土耐久性损伤原因分析及处理建议&&&&&
9．10某住宅楼因钢筋锈蚀而导致混凝土开裂后的防腐补强方案&
玻璃纤维聚合物在腐蚀环境下补强加固工程中的应用&&
9．12长期停建的建筑物在续建时对钢筋锈蚀的检测与处理&&
9．13某大型网架结构的检测与加固&&&&&&&&&&&
9．14混凝土屋盖结构腐蚀后力学性能分析及防腐加固实例&&
第五篇& 总结
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钢筋混凝土失效检测及其耐久性研究进展
导读：钢筋混凝土失效检测及其耐久性研究进展，(中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016)，摘要在探讨了导致钢筋混凝土失效的主要原因基上,主要综述了混凝土结构破坏以及钢筋失，混凝土的耐久性主要涉及其抗渗性、抗冻性、抗裂性、抗冲磨性、抗碳化、抗浸蚀性及碱骨，混凝土原料生产向含较多铝酸三钙、碱性成分增多、粉径减小的方向发展;混凝土生产与浇，新浇注钢筋的表面已形成了一层钝化膜,在水合
Vol114No11腐蚀科学与防护技术第14卷第1期
　　　　　　　　Jan1
2002年1月CORROSIONSCIENCEANDPROTECTIONTECHNOLOGY
钢筋混凝土失效检测及其耐久性研究进展
万　晔　严川伟　屈　庆　史志明
(中国科学院金属研究所　金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016)
摘要　在探讨了导致钢筋混凝土失效的主要原因基上,主要综述了混凝土结构破坏以及钢筋失效的检测及提高钢筋混凝土耐久性的方法,并简要介绍了钢筋混凝土研究未来的主要发展趋势.关键词　钢筋混凝土　钢筋　失效　检测　耐久性
中图分类号　TU528,TG17412+1　　文献标识码　A　　文章编号　02)
PROGRESSINSTUDIESONFAILUREDETECTIONANDCURABILITYOFREINFORCEDCONCRETE
WANYe,YANChuanwei,QUQing,SHIZhiming
(StateKeyLaboratoryforCorrosionandProtection,
InstituteofMetalResearch,TheChineseAcademyofSciences,Shenyang)
ABSTRACT　Thefactorsonthefailureofreinforcedareana2lyzed.Themechanismsofthestructuraldamageofrebararediscussed.Thedetectivetechniquesofthestructuraldescribed.Atthesametime,themethodsonhowtoofconcretearestudied.Theprincipaldirectionofresearchonattheendofthepaper.KEYWOR,rebar,failure,detection,durability
　　混凝土的耐久性主要涉及其抗渗性、抗冻性、抗裂性、抗冲磨性、抗碳化、抗浸蚀性及碱骨料反应等性能[1].通常情况下,钢筋在混凝土中呈钝态.然而由于各种原因,改变了混凝土的碱性状态,从而破坏了钢筋表面的钝化膜,导致了钢筋的局部腐蚀,而钢筋的腐蚀是钢筋混凝土结构破坏和早期失效的主要原因之一.因此钢筋混凝土腐蚀破坏问题已引起国内外的重视,而如何提高钢筋混凝土的耐久性这一问题也显得日益突出.为研究混凝土中钢筋的腐蚀行为,必须采用适当的检测技术.
混凝土原料生产向含较多铝酸三钙、碱性成分增多、粉径减小的方向发展;混凝土生产与浇注过程中高强混凝土的推广使用;结构物向大型化发展,构件断面尺寸加大;基础设施向严酷环境地区发展;工业化和城市化的发展,造成酸雨、气候异常等自然环境恶化.美国加州大学的Mehta教授提出了一种强调混凝土劣化主因的整体性模型[3],与以往简化模型不同,整体性模型不将原因具体化,而是强调膨胀与开裂在混凝土劣化中的决定性作用,是一种动态的模型.
新浇注钢筋的表面已形成了一层钝化膜,在水合作用下呈现碱性,能对钢筋提供连续的保护,一般情况下不会发生腐蚀.只要钝化膜是完整的,就能隔离钢筋与腐蚀环境,减缓腐蚀过程.但是一旦钝化膜遭到破坏,钢筋就处于活化状态,就有进一步发生腐蚀的可能[4].导致钢筋的钝化膜破坏的主要因素有:(1)当无其它有害杂质时由于碳化作用破坏钢筋钝化膜;(2)由于Cl-作用破坏钢筋钝化膜.Cl-能加速钢筋腐蚀已经在大量实践中得到了证实[5～9].只有游离Cl-才能对钢筋起锈蚀作用[10],主要通过扩
1引起钢筋混凝土失效的主要原因
近年来国内外混凝土结构过早劣化,出现危机的情况时有发生.按破坏特征分冻融破坏、干缩开裂、海水腐蚀、碱集料反应、盐结晶破坏、磨耗等.归纳起来,导致混凝土失效主要有以下一些原因[2]:
国家自然科学基金()资助项目收到初稿:;收到修改稿:作者简介:万晔,女,1972年生,硕士生
Tel:024-　E-mail:yewan@icpm.
1期万　晔等:钢筋混凝土失效检测及其耐久性研究进展　　43
散过程进入混凝土而到达钢筋表面[11～13].游离Cl-在混凝土中的扩散符合费克第二定律,其扩散方程
为:C(x,t)=C0-(C0-CI)erf[x/2(Dt)1/2],式中
C0和D综合反映了Cl在混凝土内的扩散能力,
钻孔压水法[15]:检查时先在一侧或两侧打斜孔穿过缝面,然后在孔口安装压水设备和阻塞器,进行压水.若裂缝表面上可见压水渗出,说明钻孔穿过裂缝,继续往深处钻斜孔并再次压水,如此反复进行直到缝表面不渗水为止,这时钻孔与裂缝的交点到缝表面的距离就是缝深.
冲击反射法:超声波法是一种穿透测试,需要测试两个相对面上的多个点,然后经过相对比较才能进行判断.对于单面结构必须采用冲击反射法.冲击反射法(ImpactEchoMethod)是一种新型的无破损检测方法[14].该法是在结构表面施以微小冲击波产生应力波,当其在结构中传播遇到缺陷与底面时,反复反射并引起结构表面微小的位移响应,进行频谱分析,从而可得到频谱图.由频谱图最高峰的频率可计算结构厚度,根据其它频率峰判断有无缺陷及缺陷深度.,测试方便、快速、.这种新型.南京水利科学院的研年开始研究这一技术,并成功研制出IES-A型冲击反射测试系统.
Cl-的扩散与混凝土中的Cl-浓度及渗透性有关,同
时也受混凝土的毛细孔及孔膜被水饱和程度的影
-响;(3)由于SO24或其它酸性介质而使混凝土碱性降低、钝化膜破坏;(4)混凝土中掺加大量活性混合材料或采用低碱度水泥,导致钝化膜破坏或根本不生成钝化膜.
2混凝土结构和钢筋失效的检测方法
211混凝土结构失效的检测
混凝土结构的质量一般采用无损检测方法,缺陷的深度可用超声法、回弹仪法、钻孔压水法、冲击反射法和孔中电视进行探测.
外观查看:当混凝土结构发生破坏时,最常见的外观表现形式是混凝土沿钢筋出现纵向裂缝.裂缝的存在危害结构的安全和耐久性,为此,应对已出现的裂缝进行调查检测.通常用肉眼外观检查即可.
超声波法[14]:、疏松层、裂缝等).
声波在传播过程中如果遇到不同介质的界面将产生反射和折射,垂直入射到界面的声波声压反射量的大小可以用反射率R来表示.缺陷属于夹层对声波的反射.声波在夹层中反复反射,其反射率R由下式计算:
2)sin+(m-λ4m
孔内电视和录像:在需要探测裂缝深度的缝面,
骑缝钻Φ50mm～150mm的钻孔,孔内冲洗风干后,将电视摄像探头插入钻孔,逐渐下移,从电视屏幕上可以看到孔内的图象,对于一些必须重点研究的疑点,可以通过摄录装置记录下来并存入挡案.212钢筋腐蚀的检测
混凝土中钢筋的腐蚀实际上是一种电化学腐蚀过程,因而电化学检测方法在该领域获得了比较广泛的应用.常用的检测方法有以下几种.
钢筋锈蚀测定仪[16]:仪器ИСКА是根据正弦曲线信号振荡器的差频法测量原理设计的.其中有一个产生固定频率的标准振荡器,而另一个检测器的频率则随钢筋的品种及体系中锈蚀产物的数量而变化.该效应可用公式表示:
式中“Δf”代表振荡器和检测器σ
频率差“,f0”代表标准振荡器的频率“,μ代表体系
σ”的实际导磁率.该法具有比较显著的优点:能记录开始锈蚀效应,能透彻地研究过程的动力学,不仅能确定整体失重,而且能确定溃烂的破坏程度.
表面电位法[17,18]:它是通过测量混凝土表面电位,利用电位图确定混凝土中钢筋发生的区域或腐蚀沿着钢筋长度方向的分布情况.这是一种实用的
式中,d代表夹层的厚度;λ代表声波在夹层中的波长;m代表介质声阻抗之比,等于z1/z2,z1和z2分别为夹层两侧和夹层中的声阻抗.由上式可以看到,声波反射率的大小取决于缺陷的宽度,缺陷中的充填物声阻抗以及声波波长的大小.通过与结构正常部位接收信号幅度的比较可以发现缺陷的存在.
回弹仪法[15]:回弹仪法应用的工具是回弹仪,其基本原理是利用一定重量的钢锤,借助一定能量的弹簧冲击混凝土表面,根据钢锤回弹高度,确定混凝土表面的硬度,再根据硬度和强度的关系,确定混凝土强度值.这种方法速度快,强度值较准,其缺点是测强深度仅数厘米,只能用于测试混凝土表面的
44腐蚀科学与防护技术第14卷
非破坏检测技术,不仅在混凝土修复过程中,而且在运行阶段也可给出腐蚀区信息,从而可以预测结构状态,评价腐蚀程度,检查维修效果,但不能直接反映腐蚀速率.
电位梯度法[17,18]:电位梯度法是将表面电位技术测得的电位分布数据进行理论处理,从而克服了表面电位法不能直接测出腐蚀速率的不足,但表层混凝土较厚或温度较低时,测得的电位较正,使钝化区难以确定,影响数据的精度.
恒电流脉冲技术[17,18]:它是在恒电流条件下,对混凝土表面施加一个瞬时阳极电流脉冲,记录其电位响应值.通过计算可获得钢筋的腐蚀速率值,这是一种原位快速无损的检测方法,但不能用在钢筋与大地有电连接的条件下.
交流阻抗法[17～19]:由于交流阻抗可提供有关钢筋混凝土覆盖层的双电层电容、混凝土电阻、钢筋腐蚀速率及混凝土腐蚀机理等信息,由各点的阻抗测量可迅速判断钢筋的活化区和钝化区,因此从70年代起便用于研究钢筋混凝土的腐蚀行为,交流阻法,但为了实施现场测量,问题.
线性极化法(±10mV～30mV),利用Ic=B/Rp计算腐蚀
3提高钢筋混凝土耐久性的方法
对于因混凝土碳化、Cl-侵入等造成的混凝土
“锈胀”裂损病害,总体上有两种主要方法.一种是通过使用聚合物水泥砂浆材料重建已失效的钢筋保护层,通过重建混凝土碱性环境,以求达到延长结构物使用寿命的目的,可称为被动防护方法;另一种重建钢筋钝化层的方法,称为主动防护方法.研究表明,若仅用聚合物水泥砂浆修补已失效的保护层,则会加剧未修补处的钢筋锈蚀电化学反应,而采用主动方法,则无此弊端.下面讨论几种常用的主动保护方法.
311阴极保护法
阴极保护法包括两种方式:外加电流和牺牲阳极.阴极保护作为一种电化学腐蚀控制技术,已经在钢筋混凝土构筑物中得到广泛的应用.与阴极保护系统不断发展的同时,,,,,.提高混凝土密实性,增加混凝土厚度.实验表明,即使是低水灰比、高质量的混凝土,暴露于有Cl-的环境中,其表面12mm深度处的Cl-含量远远高于25mm～50mm深度处的Cl-含量[25].因此,在这样的环境中,混凝土保护层厚度不应低于25mm.考虑到施工偏差,设计保护层厚度一般选择65mm.313应用阻锈剂
速率.但使用该方法时应补偿工作电极与参比电极之间的欧姆电压降,并且必须达到稳态时才能进行测量.
光纤传感技术作用
:由于钢筋混凝土结构比较特
殊,使传统腐蚀检测方法无法对其起到有效的检测
,将光纤腐蚀传感技术用于混凝土结构钢筋
腐蚀在线检测,易于实现结构内部连续、在线、分布式检测,可以显著降低维护费用.该方法是基于电沉积于光纤纤芯上的敏感膜能够将腐蚀信息传递给光纤内的光波,从而获取腐蚀信息,实现腐蚀检测,用电化学方法制备FOCS能够避免PVD法中的高温和高真空,技术上易实现,而且该法所制备的FOCS灵敏度高,抗干扰能力强,若紧贴钢筋进行铺设,并采用光时域反射技术[22]即可实现对大型土建结构中钢筋多个腐蚀位点的准分布式测量.黎学明等人采用电化学方法制备了一种光纤腐蚀传感器(FOCS),用以检测混凝土结构中钢筋腐蚀.Fuhr等人[23,24]研究出了用于钢筋混凝土桥梁、道路的光纤腐蚀传感器(FOCS),但必须对电镀的速度及时间加以严格控制.
阻锈剂能阻止或延缓氯离子对钢筋钝化膜的破坏.迁移性阻锈剂(MCI),就是一种含有羧酸胺的阻锈剂
,能对钢筋表面的阴极和阳极同时起到保护作用.
314防腐涂料
在钢筋表面制作人工保护膜,隔离钢筋与腐蚀介质接触,能延缓钢筋的锈蚀.
4钢筋混凝土耐久性研究的发展趋势
1由于钢筋周围的介质是比较复杂的混凝土,
为进一步探讨闭塞条件下钢筋/混凝土界面微化学环境、力学环境、应力断裂对钢筋的影响,可发展原位快速无损地检测混凝土中钢筋腐蚀状态和腐蚀速度的方法,深入研究处于混凝土中的钢筋腐蚀本质.
2为正确评价钢筋混凝土的耐久性,应将混凝
(下转第48页)
48腐蚀科学与防护技术第14卷
的模拟性好,而且具备加速性.图8展示了另一组型
)和管材(4#)试件人工加速试验与广州户外材(7#’
大气试验缺口冲击强度保留率的线性回归分析,结果都是令人满意的.
由上述方程同时可计算出这类改性RPVC型材在这种人工气候仪中试验1000h,其缺口冲击强度值约相当于广州户外大气暴露试验3a;若果按式推算这类型材的缺口冲击强度保留率下降至50%时,广州户外暴露时间约需10a.
Fig.7Regressionlineonresidualtatioofnotchedimpact
strengthofRPVCprofile(8)
1由于受太阳紫外辐射影响,RPVC材料户外
老化速度明显大于户内;北纬度低的地区比北纬度高的地区老化速度加快.
2虽说人工加速老化的宗旨是快速,但首要关注的应是模拟性,这样的相关试验才有实际意义;由,且配方更是各异,,应有针对.
试样本身情况来研究实际促使材料破坏的紫外辐射能量累积值.
Fig.8Regressionlineresidualtatioofnotchedimpact
strengthofRPVCProfile(7#’、4#)
〔1〕胡行俊.腐蚀科学与防护技术,):205〔2〕胡行俊.合成材料老化与应用,NO:2(1999)1
(上接第44页)
土早期热开裂、渗透性与钢筋腐蚀相结合,将实验室研究与实际工程环境统一起来,建立更加符合实际工程的钢筋混凝土结构失效评估体系,同时开展对已建成的钢筋混凝土工程的维护和保养方法的研究.参考文献:
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混凝土耐久性专业委员会,
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