《混凝土结构设计原理》
读书报告
专业：城市地下空间工程
学号：012416144
姓名：张子诚
目录
隧道衬砌结构钢筋锈蚀及耐久性读书报告 (3)
1 收集资料 (3)
2 衬砌结构 (3)
3 影响衬砌结构耐久性的主要因素 (3)
3.1钢筋的锈蚀 (3)
3.2混凝土碱 - 骨料的反应 (4)
3.3混凝土的碳化 (4)
3.4氯离子的侵蚀 (4)
4 提高衬砌结构耐久性措施 (4)
4.1 养护上提高耐久性 (5)
4.2 设计上提高耐久性 (5)
4.3 选材上提高耐久性 (5)
4.4 施工上提高耐久性 (5)
5 案例分析 (6)
6 总结 (6)
7 参考文献 (6)
隧道衬砌结构钢筋锈蚀及耐久性读书报告1收集资料
关于了解衬砌结构钢筋锈蚀及耐久性，我主要从中国知网上收集大量文献再结合学习通软件内地下混凝土衬砌结构的损伤劣化与耐久性等资料对相关知识有大致认知。

隧道衬砌结构作为隧道永久性支护结构，对隧道结构的安全性有着极其重要的作用[1]。

我学习到了针对隧道衬砌结构防治锈蚀提高耐久性的一些措施。

通过实际施工示例更加清晰地清楚相关知识的实用性。

本文采用的案例是新城子隧道衬砌结构的研究分析。

2衬砌结构
什么是衬砌结构？这是我看到这个主题的第一个问题。

后来查阅资料知道衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。

衬砌简单说来就是内衬，常见的就是用砌块衬砌，可以是预应力高压灌浆素混凝土衬砌。

目前，衬砌结构通常出现在隧道工程、水利渠道中。

特别是地下车站建设，隧道建设等工程。

对于常见的衬砌结构通常分为：砖石或混凝土预制块衬砌；钢筋混凝土衬砌；片石混凝土衬砌；整体灌筑混凝土衬砌。

3 影响衬砌结构耐久性的主要因素
目前，我已学习了城市地下空间工程专业大部分专业基础课程，在学习建筑材料与混凝土结构基本原理中我自己有思考一些影响衬砌结构会被哪些因素所影响。

首先我从衬砌结构组成上分析。

根据不同的组成成分衬砌结构也分为砖石衬砌、片石混凝土衬砌、钢筋混凝土、整体灌筑的混凝土衬砌。

其中会影响结构成分变化直接影响结构性质和会产生相应作用间接影响衬砌结构耐久性变化。

根据所学知识结合相关文献，有下列几种因素影响衬砌结构耐久性。

3.1钢筋的锈蚀
由于混凝土受大气湿度影响，可导致钢筋表面钝化膜破坏，使钢筋处于活化状态。

当钢筋表面有化学反应所需要的水和溶解氧时，钢筋表面就会存在电位差，从而构成腐蚀电池。

（1）混凝土不密实或有裂缝存在，造成钢筋的腐蚀。

（2）混凝土碳化和侵蚀性气体、介质的侵入，造成钢筋的腐蚀。

（3）混凝土内掺入氯盐，造成钢筋的腐蚀。

（4）电流腐蚀。

3.2混凝土碱- 骨料的反应
当混凝土结构所处环境空气中，相对湿度大于 80%或直接与水接触，且配制混凝土时，由水泥、集料、外加剂和拌合水中带入一定数量的碱，混凝土中的碱性成分能与集料中的硅活性成分发生化学反应，反应产物是硅胶体。

硅胶体遇水膨胀，会产生很大的膨胀压力，导致混凝土开裂，膨胀压力的大小取决于集料中活性二氧化硅的含量。

该破坏不同于其他混凝土病害，其开裂破坏是整体性的。

3.3混凝土的碳化
混凝土碳化是指大气中的二氧化碳或其它酸性气体与暴露在空气中的混凝土表面接触，并不断的向混凝土内部扩散，与其中碱性水化物进行反应。

混凝土碳化会加剧混凝土的收缩，使混凝土表面产生拉应力而出现微裂纹，降低混凝土抗拉、抗折强度及抗渗能力。

此外，碳化作用还将降低混凝土的 pH 值，从而破坏混凝土中的钢筋钝化膜，造成钢筋锈蚀。

而钢筋锈蚀，又将导致混凝土保护层开裂、钢筋与混凝土之间粘结力破坏、结构耐久性降低等不良后果。

3.4氯离子的侵蚀
氯离子对衬砌结构的破坏主要体现在其对钢筋的侵蚀。

水泥水化的高碱性，使混凝土内钢筋表面产生一层致密的钝化膜。

该钝化膜中含有 Si-O 键，在高碱环境中，它对钢筋有很强的保护能力。

而氯离子进入混凝土，到达钢筋表面吸附于局部钝化膜处时，迅速使该处的pH 值降低到 4 以下，从而破坏钢筋表面的钝化膜。

另外，若钢筋表面钝化膜的破坏发生在局部，而这些部分露出了铁基体，与尚好的钝化膜区域出现单位差而形成腐蚀电池。

其作用的结果是，在钢筋表面产生蚀坑。

由于大阴极对应小阳极，蚀坑发展速度十分迅速。

除上述主要因素外，混凝土的渗透性、冻融循环、混凝土的裂缝、混凝土结构保护层厚度、水灰比和密实度、水泥品种、强度等级和用量、外加剂用量等，以及结构材料的自身缺陷因素，都会对隧道衬砌结构产生不可忽视的影响。

钢筋的锈蚀、混凝土的碳化、氯离子的侵蚀，均是直接或间接地对钢筋进行破坏而影响隧道衬砌整体结构的耐久性。

混凝土碱 -骨料的反应、混凝土的渗透性、混凝土的裂缝等，则是通过改变水泥混凝土的物理、化学性质来影响隧道衬砌整体结构的耐久性。

4提高衬砌结构耐久性措施
了解影响衬砌结构耐久性的主要因素后，我便从降低这些因素所产生的影响来写提高衬砌结构耐久性的措施。

基于衬砌结构组成主要有混凝土和钢筋，那可以直接从加强成分强度提高耐久性。

衬砌结构所处环境也是影响耐久性一个大的因素。

我认为环境中的某些成分会与结构发生物理作用或者化学作用，从而间接影响结构耐久性。

4.1 养护上提高耐久性
遵循“预防为主，早期发现，及时维护，对症下药”的原则，对己经存在的劣化现象，要进行维护、处理和防治，将其对结构寿命的影响降低到最小程度。

预防维护管理是最好的维修管理方法，在劣化发生之前，进行详细检查，采取相应对策不让劣化发生。

制定隧道维护和管理定期检查计划，做到早发现，早治理。

对检查中存在问题，要及时做出相应对策进行处理，不留隐患，防治劣化现象随时间加剧。

针对不同的劣化想象，采用有效的处理和维护措施，确保处理效果。

4.2 设计上提高耐久性
衬砌结构钢筋锈蚀是由于混凝土碳化和氯离子侵蚀所致，由于钢筋钝化膜被破坏，使钢筋开始锈蚀的时间与混凝土的保护层的厚度有密切关系。

所以钢筋保护层厚度不宜小于40mm，并设表面防护涂层，形成有害粒子隔离屏障。

此外，钢筋宜选用相同的材质，以降低钢材的电化学锈蚀速度。

注重在防、排水和密封等构造采取措施。

同时在伸缩缝部位及附近混凝土，采用附加的防腐措施。

一般来说，在结构设计上，采用纤维混凝土。

经精确地配合比设计，其耐久性可以大大提高。

4.3选材上提高耐久性
优先选用低水化热和含碱量低的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，避免使用高强水泥。

水泥宜与矿物掺和料一起使用，且水泥的比表面积不得超过 350m2/kg。

混凝土骨料宜选用高强、耐磨、耐腐蚀、级配合格、粒型良好、吸水率低、空隙率小的骨料。

减水剂、旱强剂、缓凝剂、引气剂等外加剂，应选用对混凝土和钢筋不产生有害影响的物质，不降低混凝土的耐久性，不得使用氯化物类外加剂。

混合使用几种外加剂、阻锈剂及防腐剂时，应先考虑它们之间是否存在相容性，以免对衬砌结构产生损害或造成不必要的浪费。

4.4 施工上提高耐久性
隧道衬砌结构施工中，需要对表层混混凝土的密实性、均匀性、混凝土保护层厚度的准确性、混凝土的裂缝等进行严格的质量控制。

混凝土的施工缝位置合理规划，保证接缝质量，避免接缝位置使用期大量漏水。

确保衬砌结构混凝土振捣密实，不存在表面凹凸、空洞、麻面、错台以及骨料架空等混凝土缺陷。

衬砌结构钢筋之间的连接，应采用焊接连接，形成一个导电整体，避免产生杂散电流。

正确选择喷射机械和工艺流程，使喷射混凝土作为围岩开挖后的主要支护构件，达到预期效果。

总之，需从混凝土浇筑、养护、拆模等各个环节入手，确保施工质量。

5 案例分析
新城子隧道位于甘肃省宕昌县境内，全长9 164 m，最大埋深749 m。

2010年11月至2013年7月，先行施工的左线隧道二次衬砌段先后出现不同程度的开裂、剥落、掉块现象，部分区段衬砌严重裂损，保护层大面积剥落，衬砌钢筋完全扭曲。

经统计，二次衬砌开裂主要分布在480 m范围，严重开裂地段总长度221 m，其中双线隧道开裂地段150 m、单线隧道开裂地段71 m。

开裂地段二次衬砌前约50％段落的变形速率超过控制标准，且未采取相应的处理措施，在围岩尚未稳定时施作二次衬砌导致衬砌过早承载，在一定程度上加剧了二次衬砌开裂。

6总结
本次我在小组所参与的工作是收集相关资料，整理Word和最后PPT的演讲展示。

在此过程中不断地发现问题，解决问题是这次自我学习的一个最大的收获。

与其他组员的工作对接也完成的十分的好，组内成员各自都很出色的完成了自己的工作。

通过对隧道的钢筋混凝土衬砌结构的学习，大致了解了影响衬砌结构耐久性的因素及如何去提高耐久性的措施。

隧道衬砌结构作为隧道永久支护结构，对隧道结构的安会起决定性的作用。

因此，在再清隧道衬砌结构钢筋锈蚀的因素及机理基础上，研究其耐久性，是对工程质量的一个重要保障。

7参考文献
[1]TB 10003--2005，铁路隧道设计规范[S]．
[2]王建强.地铁隧道衬砌结构钢筋锈蚀及耐久性研究[D].西安:长安大学,2009.
[3]王磊,闻宝联,高国辉.提高地铁隧道钢筋混凝土耐久性措施研究[J].隧道建
设,2006,26(1);63-66.。