1.1 关于耐久性定义的讨论
表1.1 几种耐久性定义的比较
编号 1 特 点 最具有概括性，也易于被人们理解， 它最清晰的表达出“耐久性是结构保 持其初始性能的能力”这一本质属性。 在其补充定义里隐含了对研究对象的 约定，即耐久性主要考虑材料和构件 抵抗自然界侵蚀以及构造或材料自身 性能随时间衰退这两种情况。 明确了耐久性考虑的影响因素是自然 环境因素作用下的材料性能退化；提 出了期限的要求。 明确了研究对象是环境因素，明确提 出了时间的限定，提出了后期维护管 理费用的限制。 共 性 问 题 没有指出影响耐久性的因素 （即耐久性设计的对象），对 于维护费用的界定较为模糊。 基本都 认可耐 回避了对耐久性研究对象的明 久性指 确界定，正常维护的提法过于 标包括 笼统，没有关于维护费用的要 安全性、 求。 适用性 及美观 没有关于后期维护的要求。 3个方 面。 对于时间及后期维护管理费用 的界定仍较模糊。
机理3
硫酸盐的腐蚀：
酸雨中的SO42-离子还可以和混凝上发生反应，生 成钙矾石，还有可能生成石膏，反应式如下:
钙矾石生成后，比反应物的体积要大1.5倍。如有 石膏生成，则其体积会增大1.24倍，它们都可引起 很大的内应力。
机理4 如果石膏的溶解度较高，还可能发生如下化学反应:
混凝土中Ca(OH)2反应生成的石膏，可使体积膨 胀约 1.24倍。石膏进一步与混凝土中铝酸三钙 反应，生成硫铝酸钙，其体积又可膨胀2倍。
混凝土耐久性的重要性
<1> 许多国家的规范中都明确规定钢筋混凝土结构必
须具备安全性、适用性与耐久性，但这一宗旨并没 有充分体现在具体的设计条文中，使得以往及现在 的工程结构设计中普遍存在着重强度而轻耐久性。 <2>不合格的施工以及没有合理的维护都会影响结构 耐久性的降低。如对结构的碰撞、磨损以及使用环 境的劣化，都会使混凝土结构无法达到预定的使用 年限。极大地增加了环境负荷，导致了环境的恶化 和生态的失衡。
请看酸雨对建筑物的影响
混凝土是碱性材料,其碱性源于水泥水化反应而产生Ca(OH)2。
由于内部水分很少,所以浓度很高, pH值约为13左右,它使钢 筋表面形成一层致密的钝化膜,防止锈蚀。当大气中的SO2、 CO2、HNO3和HCl等酸性气体直接沉降或以酸雨形式沉降 到混凝土表面时产生一系列化学反应,使得混凝土受到侵蚀从 而影响混凝土力学性能。通过对混凝土侵蚀的化学机理的分 析,可以更好地采取保护混凝土耐久性的措施。
耐久性失败的工程事例
保护层过薄,钢筋锈蚀
背景
酸雨是人类活动引起的严重环境污染。对生态环境 和建筑带来极大危害，也加速混凝土结构的腐蚀，已列为世界严
重公害前三位。我国酸雨地区达30%，酸雨PH值在5.6以下。但
是,伴随着经济的发展,环境污染问题也日益突出,其中,尤其以燃 用
高硫份原煤为主的能源结构和特定的自然环境条件导致的空气污
涂远鑫
简介混凝土耐久性。 酸雨对混凝土耐久性的影响机理。
如何预防酸雨对混凝土耐久性带来的影响。
混凝土耐久性的定义
混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良 好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土 结构的安全、正常使用的能力称为耐久性。
关于耐久性定义的讨论 1）国内一般认为——目标使用期内，不需大量资金加 固，保持其安全、使用和外观的能力。（耐久性+经 济性） 2）国外的一个定义 ——构件和材料抵抗衰退和腐蚀的 能力 。 3）《混凝土结构的耐久性及耐久性设计指南》定义 — —在规定期限内，在各种作用下维持其应用功能的能 力。 4）欧洲Duracrete ——在一定时间段内，在不超出预 期的维护和维修费用的情况下，保持其安全、适用及 可接受外观 。
2
3
4
抗渗性
碱骨料反应 混凝土耐久性的 主要表征
抗冻性
碳化
抗侵蚀性
混凝土结构耐久性研究内容
混凝土结构耐久性:
环境作用:(大气环境(CO2、大温差、酸雨)海
洋、土壤水（冻溶、化学） 、工业环境、) 材料耐久性:(抗冻、中性化、碱骨料、盐侵蚀) 构件耐久性:(局部与整体退化模型、锈胀模 型、构件承载力退化模型) 结构耐久性:(耐久性设计、耐久性评估) 耐久性评估方法:极限状态可靠度分析方法 评估性能指标:混凝土及钢筋功能失效(强度、 钢筋握裹力(含锈蚀)、开裂)
由此产生的巨大应力，足以引起混凝土微观结 构破坏甚至宏观破坏。此类化学侵蚀有时非常 严重，可使建筑物严重损坏。
染十分严重,从而导致国内某些地区降水酸度大,酸雨频率高,降水 质量差。酸雨使混凝土、砂浆、灰砂砖等材料的表面被腐蚀，出 现空洞和裂缝，导致强度降低，这已经成为影响建筑物耐久性不 可忽视的因素之一。
酸雨形成的过程以及种类
酸雨的种类：硫酸雨 硝酸雨。 酸雨中的阴离子主要是硝酸根和硫酸 根离子，根据两者在酸雨样品中的浓 度可以判定降水的主要影响因素是二 氧化硫还是氮氧化物。二氧化硫主要 是来自于矿物燃料（如煤）的燃烧， 氮氧化物主要是来自于汽车尾气等污 染源。
酸的腐蚀
的Ca(OH)2，所以，当酸雨落下后，酸性介质首先与Ca(OH)2
机理 2 由于水泥的水化产物主要为碱性的硅酸盐、铝酸盐及相当数量
发生中和反应，急剧降低了混凝土介质的碱度，随着混凝土碱 导致了混凝土质量不断下降。其反应式如下:
度的降低，水化硅酸钙和水化铝酸钙失去稳定性而水解、溶出
从以上反应方程式可以看出，酸雨降落到建筑物上后 会腐蚀混凝土中的固体成分使其变成易溶于水的盐类， 促使其化学成分变为离子形式流失掉。
Hale Waihona Puke 机理1碳化作用 CO2也属于酸性气体的组成部分,空气中的CO2首先渗透到
混凝土内部充满空气的孔隙和毛细管中,然后溶解于毛细管中 的液相,与水泥水化过程中所产生的Ca(OH)2和水化硅酸三钙、 水化硅酸二钙等水化产物相互作用,形成碳酸钙。混凝土的碳 化可用下列化学反应式表示: CO2+H2O→H2CO3 Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3+ 2H2O 3CaO·2SiO2·3H2O+ 3H2CO3→3CaCO3+2SiO2+ 6H2O 2CaO·SiO2·4H2O+ 2H2CO3→2CaCO3+SiO2+ 6H2O