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1、混凝土耐久性设计与评价 渗透性检测方法评述,胡正阳 北京耐尔科贸有限公司,北京耐尔公司简介,北京耐尔科贸有限公司（前身为北京金比林高新技术有限责任公司）是一家集科研、生产、销售为一体的责任制公司。公司成立于一九九九年十二月，固定资产为500万元（人民币）流动资金为200万元（人民币）；公司内部结构划分为科研部、生产部、市场部和销售部四个主要的管理部门。 本公司是一家专业开发混凝土渗透性电测仪（即：氯离子扩散系数法、ASTM C1202电通量法、RCM法）和ISE法氯离子含量快速测定仪的国内知名的生产厂家。 自本公司产品推向市场以来，几乎占据了国内此行业的所有市场。原因不仅在于我们产品性能的稳定
2、性、准确性和一直追求产品不断更新与改进上上，甚至是我们给予用户专业的培训和及时的技术支持上，最为主要的是我们得到了业内专家好评和深受各单位科研人员及实验人员的高度信赖与支持。 产品市场分布在各大科研院所（中国建材院、 上海建科院、 河南水科院等）；高校（清华大学、哈尔滨工业大学、浙江大学等）；施工（杭州湾工程、东海大桥、温福铁路、武广客运专线等）；检测（北京公路局、深圳太科公司、中铁二十四局和中铁六局等）,提纲,材料耐久性与结构安全性 耐久性 耐久性影响因素 混凝土渗透性 渗透性检测方法 耐久性设计初步 结语,引言,重要及重大工程要求设计使用寿命100年，特殊工程甚至要求设计使用寿命500年，
3、一些工程要求50年免维护 港工以及铁道标准？ 表明国家对工程质量与安全的关注，对业主、设计、施工、监理、使用单位提出了高要求,耐久性下降,大多数结构过早破坏（315年），混凝土发生严重开裂，何原因？ 安全性不够？耐久性不够？其它原因？,水泥,工 程 结 构 研 究,混凝土,甲方管理监理,结构设计,强度,强度,强度,强度,强度,强度,提高比表面积, 增加C3A、C3S,流变性能下降,收缩增加,水化热热增大,抗化学腐蚀性下降,后期强度增长小,骨料,级配变差,针片状颗粒增多,混凝土流变性能下降,混凝土耐久性下降,当前结构混凝土耐久性下降的根本原因,水化温升提高,温度收缩应变增加,自收缩增加,早期弹性
4、模量提高徐变减小,拉应变增加,拉应力增加,约束,早期开裂倾向增加,大气环境作用,耐久性下降,水灰比(水胶比) 降低 水泥强度提高 混合材料活性提高 (用水量)浆骨比增加,早强度大幅度提高的要求,耐久性论坛： 耐久性不够 结构安全性与耐久性根本上取决于材料耐久性 按强度设计，不按耐久性设计 什么是材料耐久性？ 材料与环境相互作用，造成材料的性能降级或失效。 三因素：材料、环境、相互作用途径 隐含因素：时间 实际使用寿命,耐久性影响因素,钢筋腐蚀 混凝土中性化 冻融循环 碱骨料反应 酸蚀 物理破坏：磨损、气蚀 综合破坏,混凝土受环境作用的整体模型,不透水，但存在不连续微裂缝，多孔,环境作用：第一阶
5、段，无损伤。 1、侵蚀作用 冷热循环、干湿循环 2、荷载作用 循环菏载、冲击菏载,微裂缝连通，逐渐丧失不透水性,环境作用：第二阶段，损伤开 始并扩展。 水渗入 O2和CO2渗入 其他酸性离子渗入,因钢筋锈蚀、碱-骨料反应、水结冰、硫酸盐侵蚀等使孔隙内静水压力增大，导致混凝土膨胀，承载力下降,开裂、剥落，丧失整体性,破坏机理,钢筋腐蚀：砼中pH降低、Cl-诱发钝化膜破坏 混凝土中性化：酸性气体与碱性物质反应 冻融循环：孔隙水的结冰与溶化 碱骨料反应：碱与活性骨料反应,混凝土渗透性,混凝土材料耐久性根本上限决于其渗透性 渗透性？ 多孔物质：如混凝土、粘土砖、泡沫塑料等 单位压力差下、单位时间内、通
6、过单位体积的物质量（Darcy定律！） 驱动力：压力差 渗透性是材料特性 流体通过行为评价？要流动？,侵蚀介质的扩散性,致密材料 不流动，如何评价？ 扩散过程：驱动力浓度差 扩散： 单位时间、单位面积、单位深度差下通过的物质的量（Fick定律） 扩散性是介质特性 扩散性可反映材料的渗透性？,防水与抗渗,致密程度不同，渗透性检测方法是否相同？ 什么样的混凝土应采用什么样的评测方法？,传统渗透性检测方法,渗水压法： 抗渗标号法： 渗透高度法： 渗透系数法： 渗油法： 透气法： 氧气 二氧化碳,新颖渗透性检测方法,表面透气法： 氮气法 表面吸水法 Suction 电量法：ASTM C1202 氯离子
7、扩散系数法 电化学分析法（Fick第二定律） 电迁移法（NernstPlanck方程） 电导法：NEL法（NernstEinstein方程）,表面透水（气）法,丹麦Germann公司,ASTM C1202电量法,1981，USA，AASHTO 277ASTM C1202 95mm，厚51mm 3wt%NaCl、0.3N NaOH DC 60V ，6小时，记录电量,电量法分级标准,ASTM C1202装置简图,美国建材实验室,丹麦Germann公司,北京耐尔公司,北京耐尔公司,优缺点： 易理解，较适用于C3050混凝土 副反应，误差大 3000库仑的数值可认为是相同的（不适于C60或C25的混凝
8、土） 现在国内外HPC取1000库仑 加拿大有奖惩制度 并未废除 用于混凝土配合比设计、质量波动控制，验收 时间长、只能相对比较、不能用于结构设计,耐尔公司电量法测试数据,从2001年至今，耐尔公司产品已经广泛应用于科研 施工与检测单位 拥有广泛的理论支持 客户基础以及实际操作经验,温福铁路施工单位,中铁二十四局集团温福铁路项目部 中铁十五局集团温福铁路项目部 中铁十九局集团温福铁路项目部,温福铁路检测单位,二十四局杭州恒鑫检测有限公司 浙江大学（送样检测，配合比论证）,武广铁路施工单位,中铁十一局集团一分部,石太客运专线施工单位,中铁五局集团有限公司,郑西铁路科研与施工单位,中铁二十三局。
9、陕西省建筑科学研究院,铁道科研单位,中铁六局太原铁建检测中心,氯离子扩散系数电化学分析法,电化学分析法 在含氯环境或溶液中浸泡一定时间，通过切片磨粉，电化学滴定，外推表面浓度，利用Fick第二定律，计算氯离子扩散系数 NT Build 443 看似接近实际，实际上误差很大，通常为1525,TangNilssonNT Build 492,非稳态法 DC1060V 696hrs 误差大 北欧用 适用C5070,氯离子扩散系数NEL法,步骤： 将混凝土切成一定厚度的试样（通常为2050mm） 将试样进行真空饱盐（4M） 将饱盐试样在010V范围内测量电导率 由能斯特爱因斯坦公式计算氯离子扩散系数,北
10、京耐尔公司,北京耐尔公司,NEL法优缺点,时间最短： ASTM C1202测量时间要6小时 电迁移法通常为715天 NEL法小于10分钟 各种混凝土 C20C100 8年实践考验 数据用途多 用于结构设计、钢筋腐蚀预测,各种试验方法对比,混凝土耐久性设计,结构设计 保护层厚度、钢筋种类、配筋率、安全度 材料设计 HPC、配合比设计、施工性能、抗裂性能 使用与监护制度 维护制度、监测设施、监测制度 设计指标？ 渗透性设计,混凝土渗透性指标,HPC 电量法：1000库仑 氯离子扩散系数：1x10-8cm2/s 青马、东海、杭州湾大桥、深圳西部通道等,东海大桥渗透性设计与控制指标,一些耐久性设计措施,钢筋腐蚀 涂层钢筋、不锈钢钢筋、聚合物筋 混凝土表面涂层 混凝土中掺阻锈剂 高性能混凝土 复合 混凝土中性化 表面封闭、提高砼抗渗性、采用HPC,冻融循环破坏 引气剂：46 碱骨料反应 用非活性骨料 控制可溶碱总量：低碱水泥、矿物掺和料 防止水的渗入 防水与排水 在线健康监控系统 杭州湾大桥,结语,混凝土耐久性设计理论正在逐步建立，在没有规范时，可参照国内外研究成果进行设计。 混凝土渗透性是决定混凝土耐久性的根本因素，也是目前广泛采用的设计与质量控制指标，应尽快制定标准，加速渗透性电测仪的标准制定。 结构耐久性设计需抓主要矛盾，进行系统设计。,谢谢！,
