港工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測內(nèi)容和方法課件

港工結(jié)構(gòu)檢測實驗

港工結(jié)構(gòu)檢測實驗1引言港工砼結(jié)構(gòu)耐久性影響因素港工砼結(jié)構(gòu)耐久性損傷環(huán)境分類港工砼結(jié)構(gòu)耐久性檢測內(nèi)容和方法港工結(jié)構(gòu)檢測儀器引言2混凝土結(jié)構(gòu)是土木工程和水利工程領(lǐng)域中應(yīng)用最廣的一種結(jié)構(gòu)形式,但在近一個世紀的使用歷史中,人們發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)了不同程度的病害,導(dǎo)致安全性和適用性下降。

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性引起了廣泛關(guān)注,成為一個新的研究熱點,形成了土木工程研究領(lǐng)域內(nèi)一門獨立的新學(xué)科?；炷两Y(jié)構(gòu)是土木工程和水利工程領(lǐng)域中應(yīng)3

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是指，混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素的作用下，在設(shè)計要求的目標使用期內(nèi)，不需要花費大量資金加固處理而保持其安全、使用功能和外觀要求的能力。

它決定著混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

4

為了建設(shè)全國乃至世界的物流中心和開發(fā)海洋自然資源，我國海工工程量逐年上升，例如杭州灣跨海大橋工程，東海大橋工程，大、小洋山國際深水港工程，香港－深圳跨?！拔鞑客ǖ馈钡却笮凸こ滔嗬^建設(shè)。

鑒于海洋環(huán)境對混凝土性能的特殊影響以及我國早期建設(shè)的港工工程破壞嚴重等情況，使海港混凝土的耐久性研究成為當前混凝土研究的重點之一。

為了建設(shè)全國乃至世界的物流中心和開發(fā)海洋自然資5華南港工結(jié)構(gòu)破壞狀況破壞等級碼頭名稱建造時間到調(diào)查時年限破壞情況Ⅰ北海79分隊碼頭北海6792碼頭196919691212大部分構(gòu)件完好，少數(shù)有輕微銹點或微小裂縫。ⅡⅢ湛江麻斜1號碼頭湛江麻斜2號碼頭湛江5萬噸油碼頭湛江麻斜4號碼頭汕尾集中佗鹽碼頭1958197419721970196723791114輕微裂紋或輕微銹斑點，普遍出現(xiàn)順筋裂縫或嚴重銹斑或流銹水。Ⅳ湛江5萬噸油碼頭三亞港務(wù)局碼頭鋪前海南造船碼頭湛江2.5萬噸油碼頭湛江一區(qū)老碼頭白馬井漁業(yè)公司碼頭197419671969195819561966197916141623251510大面積剝落，鋼筋外露，部分鋼筋銹斷。華南港工結(jié)構(gòu)破壞狀況破壞等級碼頭名稱建造時間到調(diào)查時年限破壞6鎮(zhèn)海某碼頭鋼筋銹蝕率前平臺軌道梁前平臺縱梁前平臺橫梁后平臺縱梁后平臺橫梁原始直徑（mm）銹后直徑（mm）銹蝕率（%）2520.930.12219.025.42018.118.12521.128.82018.217.2原始直徑（mm）銹后直徑（mm）銹蝕率（%）2520.036.02218.628.52018.316.32523.015.42018.019.0鎮(zhèn)海某碼頭鋼筋銹蝕率前平臺軌道梁前平臺縱梁前平臺橫梁后平臺縱7港工砼結(jié)構(gòu)耐久性影響因素影響因素其它因素海水化學(xué)腐蝕鋼筋銹蝕破壞凍融作用干濕循環(huán)Cl-滲透作用

碳化作用抗?jié)B性港工砼結(jié)構(gòu)耐久性影響因素影響因素其它因素海水化學(xué)鋼筋銹蝕凍融8氯離子引起鋼筋點蝕的腐蝕電偶示意

氯離子引起鋼筋點蝕的腐蝕電偶示意9鋼筋腐蝕過程示意鋼筋腐蝕過程示意10鐵氧化時體積的膨脹

鐵氧化時體積的膨脹11港工混凝土結(jié)構(gòu)損傷環(huán)境分類

海洋腐蝕環(huán)境分類海洋腐蝕環(huán)境環(huán)境條件大氣區(qū)由風(fēng)帶來的細小海鹽顆粒浪濺區(qū)潮濕供氧充分的表面，無海生物水位變動區(qū)隨潮水漲落而干濕交替，通常有充足的氧氣水下區(qū)淺海區(qū)，海水通常為氧飽和；深海區(qū)，含氧量變小港工混凝土結(jié)構(gòu)損傷環(huán)境分類海洋腐蝕環(huán)境分類海洋腐蝕環(huán)境環(huán)境12港工混凝土結(jié)構(gòu)不同部位受不同的侵蝕

港工混凝土結(jié)構(gòu)不同部位受不同的侵蝕13港工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測內(nèi)容和方法序號內(nèi)容方法或采用的儀器1環(huán)境條件調(diào)查對環(huán)境溫度、濕度和侵蝕性介質(zhì)情況進行調(diào)查2結(jié)構(gòu)使用情況調(diào)查向相關(guān)部門調(diào)查使用歷史和結(jié)構(gòu)上的作用情況3混凝土強度回彈法、鉆芯法、超聲波法、拔出法、貫入法和綜合法4裂縫與缺陷超聲法、聲發(fā)射法、雷達法、紅外線熱譜法、刻度放大鏡和裂縫刻度尺5化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)X射線衍射分析、掃描電鏡(SEM)和熒光法和電子微區(qū)探針分析(EEPMA)6抗?jié)B性滲透儀7碳化深度酚酞溶液法和彩虹試劑法8Cl-含量硝酸銀滴定法和硫氰酸鉀溶液滴定法9含濕量微波法、電阻法和中子散射法10鋼筋構(gòu)件保護層厚度和鋼筋位置電磁法、局部破損法、超聲法和雷達法11銹蝕狀態(tài)判定和銹蝕量自然電位法、極化電阻法和電阻法12變形現(xiàn)場靜載試驗法港工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測內(nèi)容和方法序號內(nèi)容方法或采用的儀器114工程中考慮的混凝土耐久性的

兩個主要因素混凝土碳化氯離子擴散工程中考慮的混凝土耐久性的

兩個主要因素15混凝土碳化機理

上式是碳化的主要反應(yīng)方程式.大氣中和工業(yè)廢氣廢液中的CO2進入海洋后使海洋中的CO2濃度不斷增加;其它酸性氣體和二氧化硫（SO2）和硫化氫(H2S)也會引起混凝土碳化（準確的說是中性化）混凝土孔溶液常呈堿性,在堿性條件下,Ca(OH)2晶體的溶解速度加快混凝土碳化機理

上式是碳化的主要反應(yīng)方程式.16收縮與抗壓強度:碳化導(dǎo)致體積收縮;干濕交替環(huán)境下結(jié)構(gòu)的抗壓強度降低,兩者共同作用使混凝土結(jié)構(gòu)提前出現(xiàn)裂縫。堿性降低:隨著碳化反應(yīng)進行,混凝土中性化越來越明顯,同時與海洋中的氯離子作用下,導(dǎo)致鋼筋脫鈍開始銹蝕。碳化對混凝土結(jié)構(gòu)的影響碳化對混凝土結(jié)構(gòu)的影響17環(huán)境：海洋是氯離子的主要環(huán)境來源，海水中通常含有3%的鹽，其中主要的是氯離子。海洋環(huán)境中的碳化速度遠低于Cl離子的侵入速度。Cl離子侵蝕將導(dǎo)致鋼筋銹蝕。銹蝕機理：(1)鈍化膜的破壞。Cl－是極強的去鈍化劑，Cl－進入混凝土到達鋼筋表面吸附于局部鈍化膜處時，可使該處的pH值迅速降低，可使鋼筋表面pH值降低到4以下，從而破壞鋼筋表面的鈍化膜。氯鹽侵蝕環(huán)境：海洋是氯離子的主要環(huán)境來源，海水中通常含有3%的鹽，其18港工結(jié)構(gòu)檢測儀器鋼筋直徑/保護層厚度測試

鋼筋混凝土回彈檢測

鋼板厚度檢測

港工結(jié)構(gòu)檢測儀器鋼筋直徑/保護層厚度測試19鋼筋直徑/保護層厚度測試PROFOMETER5鋼筋直徑/保護層厚度測試儀鋼筋直徑/保護層厚度測試PROFOMETER520鋼筋混凝土回彈檢測鋼筋混凝土回彈檢測21鋼板厚度檢測鋼板厚度檢測22港工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測內(nèi)容和方法課件23港工結(jié)構(gòu)檢測實驗

港工結(jié)構(gòu)檢測實驗24引言港工砼結(jié)構(gòu)耐久性影響因素港工砼結(jié)構(gòu)耐久性損傷環(huán)境分類港工砼結(jié)構(gòu)耐久性檢測內(nèi)容和方法港工結(jié)構(gòu)檢測儀器引言25混凝土結(jié)構(gòu)是土木工程和水利工程領(lǐng)域中應(yīng)用最廣的一種結(jié)構(gòu)形式,但在近一個世紀的使用歷史中,人們發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)了不同程度的病害,導(dǎo)致安全性和適用性下降。

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性引起了廣泛關(guān)注,成為一個新的研究熱點,形成了土木工程研究領(lǐng)域內(nèi)一門獨立的新學(xué)科?；炷两Y(jié)構(gòu)是土木工程和水利工程領(lǐng)域中應(yīng)26

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是指，混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素的作用下，在設(shè)計要求的目標使用期內(nèi)，不需要花費大量資金加固處理而保持其安全、使用功能和外觀要求的能力。

它決定著混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

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為了建設(shè)全國乃至世界的物流中心和開發(fā)海洋自然資源，我國海工工程量逐年上升，例如杭州灣跨海大橋工程，東海大橋工程，大、小洋山國際深水港工程，香港－深圳跨?！拔鞑客ǖ馈钡却笮凸こ滔嗬^建設(shè)。

鑒于海洋環(huán)境對混凝土性能的特殊影響以及我國早期建設(shè)的港工工程破壞嚴重等情況，使海港混凝土的耐久性研究成為當前混凝土研究的重點之一。

為了建設(shè)全國乃至世界的物流中心和開發(fā)海洋自然資28華南港工結(jié)構(gòu)破壞狀況破壞等級碼頭名稱建造時間到調(diào)查時年限破壞情況Ⅰ北海79分隊碼頭北海6792碼頭196919691212大部分構(gòu)件完好，少數(shù)有輕微銹點或微小裂縫。ⅡⅢ湛江麻斜1號碼頭湛江麻斜2號碼頭湛江5萬噸油碼頭湛江麻斜4號碼頭汕尾集中佗鹽碼頭1958197419721970196723791114輕微裂紋或輕微銹斑點，普遍出現(xiàn)順筋裂縫或嚴重銹斑或流銹水。Ⅳ湛江5萬噸油碼頭三亞港務(wù)局碼頭鋪前海南造船碼頭湛江2.5萬噸油碼頭湛江一區(qū)老碼頭白馬井漁業(yè)公司碼頭197419671969195819561966197916141623251510大面積剝落，鋼筋外露，部分鋼筋銹斷。華南港工結(jié)構(gòu)破壞狀況破壞等級碼頭名稱建造時間到調(diào)查時年限破壞29鎮(zhèn)海某碼頭鋼筋銹蝕率前平臺軌道梁前平臺縱梁前平臺橫梁后平臺縱梁后平臺橫梁原始直徑（mm）銹后直徑（mm）銹蝕率（%）2520.930.12219.025.42018.118.12521.128.82018.217.2原始直徑（mm）銹后直徑（mm）銹蝕率（%）2520.036.02218.628.52018.316.32523.015.42018.019.0鎮(zhèn)海某碼頭鋼筋銹蝕率前平臺軌道梁前平臺縱梁前平臺橫梁后平臺縱30港工砼結(jié)構(gòu)耐久性影響因素影響因素其它因素海水化學(xué)腐蝕鋼筋銹蝕破壞凍融作用干濕循環(huán)Cl-滲透作用

碳化作用抗?jié)B性港工砼結(jié)構(gòu)耐久性影響因素影響因素其它因素海水化學(xué)鋼筋銹蝕凍融31氯離子引起鋼筋點蝕的腐蝕電偶示意

氯離子引起鋼筋點蝕的腐蝕電偶示意32鋼筋腐蝕過程示意鋼筋腐蝕過程示意33鐵氧化時體積的膨脹

鐵氧化時體積的膨脹34港工混凝土結(jié)構(gòu)損傷環(huán)境分類

海洋腐蝕環(huán)境分類海洋腐蝕環(huán)境環(huán)境條件大氣區(qū)由風(fēng)帶來的細小海鹽顆粒浪濺區(qū)潮濕供氧充分的表面，無海生物水位變動區(qū)隨潮水漲落而干濕交替，通常有充足的氧氣水下區(qū)淺海區(qū)，海水通常為氧飽和；深海區(qū)，含氧量變小港工混凝土結(jié)構(gòu)損傷環(huán)境分類海洋腐蝕環(huán)境分類海洋腐蝕環(huán)境環(huán)境35港工混凝土結(jié)構(gòu)不同部位受不同的侵蝕

港工混凝土結(jié)構(gòu)不同部位受不同的侵蝕36港工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測內(nèi)容和方法序號內(nèi)容方法或采用的儀器1環(huán)境條件調(diào)查對環(huán)境溫度、濕度和侵蝕性介質(zhì)情況進行調(diào)查2結(jié)構(gòu)使用情況調(diào)查向相關(guān)部門調(diào)查使用歷史和結(jié)構(gòu)上的作用情況3混凝土強度回彈法、鉆芯法、超聲波法、拔出法、貫入法和綜合法4裂縫與缺陷超聲法、聲發(fā)射法、雷達法、紅外線熱譜法、刻度放大鏡和裂縫刻度尺5化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)X射線衍射分析、掃描電鏡(SEM)和熒光法和電子微區(qū)探針分析(EEPMA)6抗?jié)B性滲透儀7碳化深度酚酞溶液法和彩虹試劑法8Cl-含量硝酸銀滴定法和硫氰酸鉀溶液滴定法9含濕量微波法、電阻法和中子散射法10鋼筋構(gòu)件保護層厚度和鋼筋位置電磁法、局部破損法、超聲法和雷達法11銹蝕狀態(tài)判定和銹蝕量自然電位法、極化電阻法和電阻法12變形現(xiàn)場靜載試驗法港工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測內(nèi)容和方法序號內(nèi)容方法或采用的儀器137工程中考慮的混凝土耐久性的

兩個主要因素混凝土碳化氯離子擴散工程中考慮的混凝土耐久性的

兩個主要因素38混凝土碳化機理

上式是碳化的主要反應(yīng)方程式.大氣中和工業(yè)廢氣廢液中的CO2進入海洋后使海洋中的CO2濃度不斷增加;其它酸性氣體和二氧化硫（SO2）和硫化氫(H2S)也會引起混凝土碳化（準確的說是中性化）混凝土孔溶液常呈堿性,在堿性條件下,Ca(OH)2晶體的溶解速度加快混凝土碳化機理

上式是碳化的主要反應(yīng)方程式.39收縮與抗壓強度:碳化導(dǎo)致體積收縮;干濕交替環(huán)境下結(jié)構(gòu)的抗壓強度降低,兩者共同作用使混凝土結(jié)構(gòu)提前出現(xiàn)裂縫。堿性降低:隨著碳化反應(yīng)進行,混凝土中性化越來越明顯,同時與海洋中的氯離子作用下,導(dǎo)致鋼筋脫鈍開始銹蝕。碳化對混凝土結(jié)構(gòu)的影響碳化對混凝土結(jié)構(gòu)的影響40環(huán)境：海洋是氯離子的主要環(huán)境來源，海水中通常含有3%的鹽，其中主要的是氯離子。海洋環(huán)境中的碳化速度遠低于Cl離子的侵入速度。Cl離子侵蝕將導(dǎo)致鋼筋銹蝕。銹蝕機理：(1)鈍化膜的破壞。Cl－是極強的去鈍化劑，Cl－進入混凝土到達鋼筋表面吸附于局部鈍化膜處