溪洛渡水电站（在 建）
HPC总用量
1300 5700
沪宁高速铁路 宁杭高速铁路 HPC总用量
1600 1300 13400
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水泥、混凝土与钢材产量的提升
2009年，我国的水泥产量为16.48亿吨，水泥产量和混凝土产量是 世界总产量的50％，居世界首位；
2010年，我国钢铁产量约为6.0亿吨，占世界总产量近50%。
HPC用量 (万m3)
交通工程
工程名称
HPC用量(万 m3)
水电工程
工程名称
HPC用量 (万m3)
高速铁路工程
杭州湾大桥
245
三峡大坝
2800
京沪高速铁路
6000
苏通大桥 润扬大桥
110
向家坝水电站（在
建）
1600
106
武广高速铁路 石武高速铁路
2000 2500
泰州大桥 上海虹桥 HPC总用量
120 22.8 603.8
这将需要用20年时间（每年花费94亿美元） 去消除所有桥梁中存在的缺陷
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ASCE 关于大坝破坏的报告
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自1998以来,存在安全隐患的大坝 的数量增加了33%，已超过 3,500座
存在安全隐患的大坝的增长速率高 于目前的维护速率
这些存在安全隐患的大坝对人类生 命构成了威胁，因此在未来12年中， 预计需要累计投入101亿美元用于水 坝的维护
我国大坝和桥梁建设目前均占全世界 的50％
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3
三峡大坝
玄武湖隧道
跨江苏通大桥
跨海杭州湾大桥
青藏铁路 海洋工程
岭澳核电站
京沪高速铁路桥
京津高速铁路
建筑工程
高速公路
风电工程
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正在设计、规划和开始建造的特大型基础工程
工程项目名称 建造地点 国家投资 设计服役寿命 期望或目标
钢筋砼结构破坏 盐湖大气1年多开裂， 长期暴露后部分保护 层脱落，钢筋外露， 环筋锈断
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西部某著名交通工程服役性能衰退情况
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(C)其它砼结构腐蚀破坏事故（美国）
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典型的桥梁混凝土墩柱的冻融破坏
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ASCE 关于桥梁破坏的报告
美国现有的 590,750 座桥梁中，有27％ 存 在结构缺陷或功能失效
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气候变化对砼结构的影响
大气中CO2浓度从370 ppm 上升到了1000ppm
增大了腐蚀速率
加速了混凝土的碳化
全球气温升高超过50C
增大混凝土的收缩
混凝土微结构孔隙率增大，从而抗渗性降低
增大了腐蚀速率
海洋及地表水系的水位上升
增大了结构饱水度
结构遭受更大的冲蚀
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钢筋锈蚀 B
冻融 A
混凝土 耐久性
C 酸、软水、硫酸盐腐蚀
碳化 E
D 碱-集料反应
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混凝土的抗冻性
长期与水直接接触并会发生反复冻融的混凝土结构，应 考虑冻融环境作用。
秦皇岛市 2010年1月最低气温为-26.0℃，月平均气温为-7.6℃ 2011年1月最低气温为-20.2℃，月平均气温为-7.9℃ 2012年1月最低气温为-18.0℃，月平均气温为-7.0℃
混凝土耐久性及试验方法
张武满
北京航空航天大学土木工程系
wmzhang@
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一、我国基础工程建设迅猛发展 二、混凝土结构耐久性现状 三、混凝土耐久性及实验方法 四、提高混凝土耐久性的思考
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重大混凝土基础工程建设迅猛发展
公路工程 高速公路
港口建设
国防防护
核电工程
基础工程 大规模兴建
铁道建设
西气东输 南水北调
水电工程 风电工程
治山治水 桥梁建设 治沙治海
国家以40000亿元人民币的投资用于 基础工程建设，其中新建客运专线， 车速达300-350公里/小时以上的高速 铁道建设几乎占有50％ 预计15年内国家核电投资总额将达到 4500亿元人民币，海上风电场建设正 加速进程
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慢冻法 快冻法 单面盐冻法
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混凝土抗冻性——慢冻法
适用条件：混凝土试件在气冻水融的条件下，以经受的 冻融循环次数表示混凝土的抗冻性能。 试件尺寸：100 mm× 100mm × 100mm； 试件数量：见下表
设备要求：
12. 冻试融件试架验 应箱采应用能不使锈试钢件或静者正其不它动 耐，腐并蚀应的通材过料气制冻作水，融其进尺行寸 冻应与融冻循融环试。验在箱满和载所运装转的的试条件件相下适，应冷。冻期间冻融试验箱内空气的 温度3应. 能温保度持传在感(器-2的0~温-l8度)℃检范测围范内围；不融应化小期于间-2冻0~融20试℃验，箱测内量浸精泡度混 应凝为土±试件0.的5℃水。温称应量能设保备持的在最(l8大~2量0)程℃应范为围2内0K；g，满感载量时不冻应融超试过验5箱g。 内各点温度极差不应超过2 ℃ 。
情况
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码头混凝土破坏情况
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（B）我国西部盐湖地区结构砼与砼结构过早失效情景
钢结构的混凝土基础
露钢筋混凝土
35KV格察线混凝土电杆的破坏现状 ——大气环境
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砼腐蚀破坏 OPC 在 盐 湖 卤 水 干 湿 交替条件下，2~3年即 发生严重腐蚀，破坏 位置主要在地面上 30cm区域
拆除中的青岛北海船厂修船码头－服役寿命不到32年
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（A）海洋工程钢筋混凝土破坏情况
青岛海港站挡浪坝工程，工程建于1983年。服役寿命仅有23年
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海边大跨混凝土试验梁(桥)
已腐蚀的钢结构桥梁 （服役寿命不到10年）
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新建的混凝土桥梁
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江苏盐城港口 钢桩飞溅区腐蚀
是我国的3.4倍 美国铁路为22.7万公里，我国为7.5万公里，美国是我国的3倍 2008年美国机场数为14947个，我国仅有467个，美国是我国的32倍
根据国际专家依据国家高速发展势头和水平提升的速度，我国的大 规模基础建设高潮必将持续30～50年！
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过早损伤裂化与提前退出服役的典型案例 （A）海洋工程钢筋混凝土破坏情况
解决问题的有效途径
（1）根本上提高工程服役寿命，减少工程建设中混凝土用量 （2）高效和科学利用工业废渣，降低混凝土中水泥熟料用量
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基础工程建设与发达国家差距依然很大
我国基础工程大规模兴建时期比发达国家推迟了30年 2008年统计数据，美国公路为643万公里，我国是187万公里，美国
董家口港码头
山东胶南
1000亿元
国际领先
琼州海峡通道
海南岛－广东 1420亿元
120年以上
国际领先
港珠澳海港通道 香港－珠海－澳门 780亿元
渤海湾通道
从辽东半岛沿海岸 到胶东半岛
3000亿元
120年以上 100年以上
国际领先 国际领先
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在部分典型重大工程中应用HPC的统计
工程名称