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一般大氣環境下鋼筋混凝土結構抗震性能試驗研究 版權信息
- ISBN：9787030720146
- 條形碼：9787030720146 ; 978-7-03-072014-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
一般大氣環境下鋼筋混凝土結構抗震性能試驗研究 本書特色
為一般大氣環境下在役RC結構的力學與抗震性能分析與評估提供理論支撐
一般大氣環境下鋼筋混凝土結構抗震性能試驗研究 內容簡介
位于我國內陸地區的鋼筋混凝土（ReinforcedConcrete,RC）結構不僅長期面臨地震災害的威脅，還同時遭受一般大氣環境中的二氧化碳、硫酸根離子、硝酸根離子等的侵蝕作用影響，導致RC構件與結構的力學性能和抗震性能隨齡期的增長不斷降低。為揭示一般大氣環境下混凝土內部鋼筋銹蝕對RC結構構件抗震性能的影響規律，本書首先通過人工氣候模擬技術模擬一般大氣環境，對RC框架梁、柱、節點以及剪力墻構件進行加速腐蝕試驗，進而對其進行擬靜力加載試驗，研究了不同設計參數各類RC構件抗震性能隨鋼筋銹蝕程度的變化規律，并據此建立了各類銹蝕RC構件的恢復力模型。研究為一般大氣環境下在役RC結構的力學與抗震性能分析與評估提供理論支撐。
一般大氣環境下鋼筋混凝土結構抗震性能試驗研究 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及研究意義 1
1.2 國內外研究現狀 3
1.2.1 一般大氣環境下RC結構腐蝕機理研究現狀 3
1.2.2 一般大氣環境下腐蝕混凝土材料力學性能研究現狀 6
1.2.3 一般大氣環境下腐蝕RC構件力學性能與抗震性能研究現狀 7
1.2.4 RC構件恢復力模型研究現狀 7
1.2.5 建筑結構地震韌性評估研究現狀 8
1.3 本書研究內容及成果 9
1.4 本章小結 10
參考文獻 10
第2章 銹蝕箍筋約束混凝土棱柱體抗壓試驗研究 14
2.1 引言 14
2.2 試驗研究 14
2.2.1 試驗設計參數 14
2.2.2 一般大氣環境模擬試驗 16
2.3 軸壓試驗加載方式 17
2.4 試驗結果與分析 18
2.4.1 環境模擬試驗現象 18
2.4.2 軸壓試驗現象 18
2.4.3 鋼筋銹蝕率 21
2.4.4 箍筋約束混凝土應力-應變曲線 22
2.4.5 箍筋約束混凝土強度與變形表征 24
2.5 銹蝕箍筋約束混凝土本構模型 26
2.5.1 本構模型建立 26
2.5.2 本構模型驗證 27
2.6 本章小結 28
參考文獻 28
第3章 腐蝕RC框架梁抗震性能試驗研究 31
3.1 引言 31
3.2 試驗內容及過程 31
3.2.1 試件設計 31
3.2.2 材料力學性能 33
3.2.3 加速腐蝕試驗方案 33
3.2.4 試驗加載及量測方案 33
3.2.5 測點布置及測試內容 35
3.3 試驗現象與分析 36
3.3.1 腐蝕效果及表觀現象描述 36
3.3.2 試件破壞特征分析 38
3.3.3 滯回曲線 41
3.3.4 骨架曲線 44
3.3.5 變形性能 46
3.3.6 強度衰減 48
3.3.7 剛度退化 49
3.3.8 耗能能力 51
3.4 腐蝕RC框架梁恢復力模型的建立 53
3.4.1 腐蝕RC框架梁恢復力模型建立思路 53
3.4.2 未腐蝕構件骨架曲線參數確定 56
3.4.3 腐蝕RC框架梁恢復力模型參數確定 59
3.4.4 滯回曲線對比驗證 61
3.5 本章小結 64
參考文獻 65
第4章 腐蝕RC框架柱抗震性能試驗研究 67
4.1 引言 67
4.2 試驗內容及過程 67
4.2.1 試驗設計 67
4.2.2 材料力學性能 69
4.2.3 加速腐蝕試驗方案 70
4.2.4 擬靜力加載及量測方案 70
4.3 試驗現象與分析 72
4.3.1 腐蝕效果及表觀現象描述 72
4.3.2 試件破壞過程與特征 74
4.3.3 滯回曲線 77
4.3.4 骨架曲線 80
4.3.5 變形性能 82
4.3.6 強度衰減 84
4.3.7 剛度退化 85
4.3.8 耗能能力 87
4.4 腐蝕RC框架柱恢復力模型的建立 88
4.4.1 腐蝕RC框架柱恢復力模型建立思路 88
4.4.2 RC框架柱的彎曲恢復力模型 89
4.4.3 RC框架柱的剪切恢復力模型 95
4.4.4 恢復力模型驗證 101
4.5 本章小結 102
參考文獻 103
第5章 腐蝕RC框架節點抗震性能試驗研究 106
5.1 引言 106
5.2 試驗內容及過程 106
5.2.1 試件設計 106
5.2.2 材料力學性能 108
5.2.3 加速腐蝕試驗方案 109
5.2.4 擬靜力加載及量測方案 109
5.3 試驗現象及破壞形態 111
5.3.1 腐蝕結果與分析 111
5.3.2 試件破壞過程與特征 113
5.4 試驗結果與分析 115
5.4.1 滯回曲線 115
5.4.2 骨架曲線 117
5.4.3 變形性能 119
5.4.4 強度衰減 120
5.4.5 剛度退化 121
5.4.6 耗能能力 122
5.4.7 節點核心區抗剪性能 124
5.5 腐蝕RC框架節點剪切恢復力模型的建立 129
5.5.1 未腐蝕RC框架節點剪切恢復力模型特征點參數確定 129
5.5.2 腐蝕RC框架節點剪切恢復力模型參數確定 132
5.5.3 腐蝕RC框架節點恢復力模型滯回規則 135
5.5.4 腐蝕RC框架節點恢復力模型驗證 135
5.6 本章小結 138
參考文獻 138
第6章 腐蝕RC剪力墻抗震性能試驗研究 141
6.1 引言 141
6.2 試驗方案 142
6.2.1 剪力墻設計 142
6.2.2 材料力學性能 143
6.2.3 加速腐蝕試驗方案 144
6.2.4 試驗加載裝置與制度 145
6.3 試驗現象與破壞形態 147
6.3.1 腐蝕結果與分析 147
6.3.2 破壞過程與特征 149
6.4 試驗結果與分析 152
6.4.1 滯回曲線 152
6.4.2 骨架曲線 156
6.4.3 塑性變形 160
6.4.4 剪切變形 162
6.4.5 強度衰減 165
6.4.6 剛度退化 166
6.4.7 滯回耗能 167
6.5 腐蝕低矮RC剪力墻恢復力模型的建立 170
6.5.1 腐蝕低矮RC剪力墻宏觀恢復力模型 170
6.5.2 腐蝕低矮RC剪力墻剪切恢復力模型 182
6.6 腐蝕高RC剪力墻恢復力模型的建立 188
6.6.1 腐蝕高RC剪力墻宏觀恢復力模型 188
6.6.2 腐蝕高RC剪力墻剪切恢復力模型 198
6.7 本章小結 201
參考文獻 202
第7章 腐蝕RC框剪結構地震韌性評估研究 205
7.1 引言 205
7.2 腐蝕RC框剪結構地震韌性評估框架 205
7.2.1 既有韌性評估框架 205
7.2.2 腐蝕RC框剪結構韌性評估框架 206
7.3 腐蝕RC框剪結構地震反應分析 209
7.3.1 典型結構平面布置形式 209
7.3.2 典型結構設計 210
7.3.3 典型結構數值模型的建立 211
7.3.4 增量動力時程分析 214
7.4 腐蝕RC框剪結構構件時變地震易損性分析 218
7.4.1 一般大氣環境下材料腐蝕程度經時變化規律 218
7.4.2 RC構件損傷破壞狀態劃分 223
7.4.3 腐蝕RC剪力墻構件參數選取與模型設計 225
7.4.4 腐蝕RC剪力墻構件地震易損性曲線 226
7.4.5 腐蝕RC梁柱構件地震易損性曲線 229
7.5 腐蝕RC框剪結構地震損失分析 232
7.5.1 損失評估方法 232
7.5.2 易損構件的選取與數量估計 234
7.5.3 構件易損性模型與修復費用比 236
7.5.4 不同參數下建筑損失分析結果 238
7.6 腐蝕RC框剪結構震損恢復分析 240
7.6.1 修復準備時間 240
7.6.2 修復策略制定 242
7.6.3 修復時間計算方法 243
7.6.4 不同參數下建筑恢復時間計算結果 245
7.7 腐蝕RC框剪結構地震韌性評估 246
7.7.1 功能時間曲線的建立 247
7.7.2 不同服役期與層數的RC框剪結構地震韌性評估 249
7.8 本章小結 253
參考文獻 253
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及研究意義 1
1.2 國內外研究現狀 3
1.2.1 一般大氣環境下RC結構腐蝕機理研究現狀 3
1.2.2 一般大氣環境下腐蝕混凝土材料力學性能研究現狀 6
1.2.3 一般大氣環境下腐蝕RC構件力學性能與抗震性能研究現狀 7
1.2.4 RC構件恢復力模型研究現狀 7
1.2.5 建筑結構地震韌性評估研究現狀 8
1.3 本書研究內容及成果 9
1.4 本章小結 10
參考文獻 10
第2章 銹蝕箍筋約束混凝土棱柱體抗壓試驗研究 14
2.1 引言 14
2.2 試驗研究 14
2.2.1 試驗設計參數 14
2.2.2 一般大氣環境模擬試驗 16
2.3 軸壓試驗加載方式 17
2.4 試驗結果與分析 18
2.4.1 環境模擬試驗現象 18
2.4.2 軸壓試驗現象 18
2.4.3 鋼筋銹蝕率 21
2.4.4 箍筋約束混凝土應力-應變曲線 22
2.4.5 箍筋約束混凝土強度與變形表征 24
2.5 銹蝕箍筋約束混凝土本構模型 26
2.5.1 本構模型建立 26
2.5.2 本構模型驗證 27
2.6 本章小結 28
參考文獻 28
第3章 腐蝕RC框架梁抗震性能試驗研究 31
3.1 引言 31
3.2 試驗內容及過程 31
3.2.1 試件設計 31
3.2.2 材料力學性能 33
3.2.3 加速腐蝕試驗方案 33
3.2.4 試驗加載及量測方案 33
3.2.5 測點布置及測試內容 35
3.3 試驗現象與分析 36
3.3.1 腐蝕效果及表觀現象描述 36
3.3.2 試件破壞特征分析 38
3.3.3 滯回曲線 41
3.3.4 骨架曲線 44
3.3.5 變形性能 46
3.3.6 強度衰減 48
3.3.7 剛度退化 49
3.3.8 耗能能力 51
3.4 腐蝕RC框架梁恢復力模型的建立 53
3.4.1 腐蝕RC框架梁恢復力模型建立思路 53
3.4.2 未腐蝕構件骨架曲線參數確定 56
3.4.3 腐蝕RC框架梁恢復力模型參數確定 59
3.4.4 滯回曲線對比驗證 61
3.5 本章小結 64
參考文獻 65
第4章 腐蝕RC框架柱抗震性能試驗研究 67
4.1 引言 67
4.2 試驗內容及過程 67
4.2.1 試驗設計 67
4.2.2 材料力學性能 69
4.2.3 加速腐蝕試驗方案 70
4.2.4 擬靜力加載及量測方案 70
4.3 試驗現象與分析 72
4.3.1 腐蝕效果及表觀現象描述 72
4.3.2 試件破壞過程與特征 74
4.3.3 滯回曲線 77
4.3.4 骨架曲線 80
4.3.5 變形性能 82
4.3.6 強度衰減 84
4.3.7 剛度退化 85
4.3.8 耗能能力 87
4.4 腐蝕RC框架柱恢復力模型的建立 88
4.4.1 腐蝕RC框架柱恢復力模型建立思路 88
4.4.2 RC框架柱的彎曲恢復力模型 89
4.4.3 RC框架柱的剪切恢復力模型 95
4.4.4 恢復力模型驗證 101
4.5 本章小結 102
參考文獻 103
第5章 腐蝕RC框架節點抗震性能試驗研究 106
5.1 引言 106
5.2 試驗內容及過程 106
5.2.1 試件設計 106
5.2.2 材料力學性能 108
5.2.3 加速腐蝕試驗方案 109
5.2.4 擬靜力加載及量測方案 109
5.3 試驗現象及破壞形態 111
5.3.1 腐蝕結果與分析 111
5.3.2 試件破壞過程與特征 113
5.4 試驗結果與分析 115
5.4.1 滯回曲線 115
5.4.2 骨架曲線 117
5.4.3 變形性能 119
5.4.4 強度衰減 120
5.4.5 剛度退化 121
5.4.6 耗能能力 122
5.4.7 節點核心區抗剪性能 124
5.5 腐蝕RC框架節點剪切恢復力模型的建立 129
5.5.1 未腐蝕RC框架節點剪切恢復力模型特征點參數確定 129
5.5.2 腐蝕RC框架節點剪切恢復力模型參數確定 132
5.5.3 腐蝕RC框架節點恢復力模型滯回規則 135
5.5.4 腐蝕RC框架節點恢復力模型驗證 135
5.6 本章小結 138
參考文獻 138
第6章 腐蝕RC剪力墻抗震性能試驗研究 141
6.1 引言 141
6.2 試驗方案 142
6.2.1 剪力墻設計 142
6.2.2 材料力學性能 143
6.2.3 加速腐蝕試驗方案 144
6.2.4 試驗加載裝置與制度 145
6.3 試驗現象與破壞形態 147
6.3.1 腐蝕結果與分析 147
6.3.2 破壞過程與特征 149
6.4 試驗結果與分析 152
6.4.1 滯回曲線 152
6.4.2 骨架曲線 156
6.4.3 塑性變形 160
6.4.4 剪切變形 162
6.4.5 強度衰減 165
6.4.6 剛度退化 166
6.4.7 滯回耗能 167
6.5 腐蝕低矮RC剪力墻恢復力模型的建立 170
6.5.1 腐蝕低矮RC剪力墻宏觀恢復力模型 170
6.5.2 腐蝕低矮RC剪力墻剪切恢復力模型 182
6.6 腐蝕高RC剪力墻恢復力模型的建立 188
6.6.1 腐蝕高RC剪力墻宏觀恢復力模型 188
6.6.2 腐蝕高RC剪力墻剪切恢復力模型 198
6.7 本章小結 201
參考文獻 202
第7章 腐蝕RC框剪結構地震韌性評估研究 205
7.1 引言 205
7.2 腐蝕RC框剪結構地震韌性評估框架 205
7.2.1 既有韌性評估框架 205
7.2.2 腐蝕RC框剪結構韌性評估框架 206
7.3 腐蝕RC框剪結構地震反應分析 209
7.3.1 典型結構平面布置形式 209
7.3.2 典型結構設計 210
7.3.3 典型結構數值模型的建立 211
7.3.4 增量動力時程分析 214
7.4 腐蝕RC框剪結構構件時變地震易損性分析 218
7.4.1 一般大氣環境下材料腐蝕程度經時變化規律 218
7.4.2 RC構件損傷破壞狀態劃分 223
7.4.3 腐蝕RC剪力墻構件參數選取與模型設計 225
7.4.4 腐蝕RC剪力墻構件地震易損性曲線 226
7.4.5 腐蝕RC梁柱構件地震易損性曲線 229
7.5 腐蝕RC框剪結構地震損失分析 232
7.5.1 損失評估方法 232
7.5.2 易損構件的選取與數量估計 234
7.5.3 構件易損性模型與修復費用比 236
7.5.4 不同參數下建筑損失分析結果 238
7.6 腐蝕RC框剪結構震損恢復分析 240
7.6.1 修復準備時間 240
7.6.2 修復策略制定 242
7.6.3 修復時間計算方法 243
7.6.4 不同參數下建筑恢復時間計算結果 245
7.7 腐蝕RC框剪結構地震韌性評估 246
7.7.1 功能時間曲線的建立 247
7.7.2 不同服役期與層數的RC框剪結構地震韌性評估 249
7.8 本章小結 253
參考文獻 253
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一般大氣環境下鋼筋混凝土結構抗震性能試驗研究 節選
第1章 緒論 1.1 研究背景及研究意義 我國地處環太平洋地震帶和歐亞地震帶的交匯區域，是地震多發的國家之一。據不完全統計，進入20世紀以來，我國僅七級以上的大地震就發生了十幾次，每一次都給人口密集的城市區域造成了慘重的人員傷亡和經濟損失，其中，1976年河北唐山大地震（MS7.8）造成24萬余人遇難、數百萬棟房屋和公用設施嚴重破壞；1999年臺灣集集大地震（MS7.3）造成92億美元的經濟損失；2008年四川汶川地震（MS8.0）造成6萬余人遇難、直接經濟損失8451億元；2010年青海玉樹地震（MS7.1）造成2698人死亡、經濟損失達125億元。資料表明，隨著我國城鎮化進程的推進，城市人口越來越多，人口密度越來越大，由地震帶來的人員傷亡、經濟損失以及災后重建所需的精力和費用都呈幾何倍數上升。美國科羅拉多大學的地震工程學家曾指出［1］：“造成傷亡的是建筑物本身，而不是地震。”在新時代背景下，科學合理評估建筑結構抗震能力，是降低震害風險、保障人民生命財產安全和維系經濟社會可持續發展的重要前提和有效途徑。 鋼筋混凝土（reinforce concrete，RC）結構作為土木工程主要結構形式之一，廣泛應用于工業與民用建筑、橋梁與地下工程等基礎設施中。在應用之初，RC結構并未表現出明顯的經時性能退化問題，故其耐久性問題未得到充分關注。直到20世紀80年代，在役RC結構混凝土表面開始出現銹脹裂縫，內部鋼筋發生不同程度的銹蝕，其耐久性問題才引起國內外學者的廣泛關注。據調查，在西方發達國家，用于既有結構維修加固的費用已占整個建筑行業總投資的40%以上；美國由耐久性問題引起的經濟損失1975年達700億美元，1986年則達1680億美元；為解決海洋環境下RC建/構筑物的腐蝕與防護問題，英國政府每年耗資約20億英鎊；日本近年來每年用于房屋結構維修的費用亦達到了400億日元；我國RC結構的大規模建造雖然起步較晚，但其耐久性問題同樣嚴峻，據估計，我國1999年由耐久性問題引起的經濟損失為1800億～3600億元，其中由鋼筋腐蝕引起的損失約占40%。 耐久性問題不僅導致RC結構的維護加固費用不斷增長，還引起了鋼筋力學性能、混凝土力學性能以及鋼筋與混凝土之間的黏結性能不斷劣化，并由此導致其抗震性能產生不同程度的退化。RC結構在服役一定齡期后，其抗震性能將有可能不再滿足規范要求，其在地震災害下的破壞風險加劇，然而，依據我國相關設計規范以及部分可靠性和抗震評定標準所設計的RC結構，并未將耐久性設計納入整個設計體系中。2008年汶川地震的震害統計資料［2］（表1.1）表明，建造年代較早的建筑結構的破壞情況較為嚴重。原因不僅是建造時的抗震設防水平較差，還包括使用過程中由耐久性退化所導致的抗震性能退化。為準確評估既有RC建筑的地震災害風險，有必要對發生耐久性退化的在役RC結構的抗震性能展開研究。 表1.1汶川地震建筑震害統計［2］ RC結構所處的侵蝕環境是導致其耐久性退化以及抗震性能劣化*直接和*重要的因素。根據耐久性退化機理的不同，我國RC結構所處的侵蝕環境大致可以劃分為一般大氣環境、近海大氣環境及凍融大氣環境三種。其中，位于我國內陸的絕大部分RC結構均處于一般大氣環境中，并受該環境中的二氧化碳（CO2）以及酸雨中的硫酸根離子（SO2－4）、硝酸根離子（NO－3）等侵蝕介質的共同作用，混凝土發生中性化。中性化過程降低了混凝土材料的堿度，使鋼筋表面的鈍化膜發生破壞，失去對鋼筋的保護作用，*終導致鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕會造成鋼筋有效截面面積減小及鋼筋力學性能劣化，銹蝕產物膨脹還會導致混凝土保護層沿鋼筋縱軸方向開裂，削弱鋼筋與混凝土間黏結性能，箍筋銹蝕還會減小其對核心區混凝土的約束作用［3］，從而引起RC結構力學性能和抗震性能發生不同程度的劣化。 綜上，位于我國內陸的RC結構不僅長期面臨地震災害的威脅，還同時遭受一般大氣環境下二氧化碳、硫酸根離子、硝酸根離子等腐蝕介質的侵蝕作用，結構構件耐久性能不斷退化，并導致其力學與抗震性能產生不同程度的劣化。揭示該侵蝕環境下RC構件與結構的力學與抗震性能劣化規律并建立相應的數值分析模型與韌性評估框架，是準確評估我國既有RC結構地震災害風險的關鍵。鑒于此，本書通過人工氣候模擬技術模擬一般大氣環境，對各類RC試件（包括RC棱柱體、框架梁、框架柱、框架節點、剪力墻）進行加速腐蝕試驗，進而對其進行靜力與擬靜力加載試驗，研究上述各類RC試件的力學與抗震性能在鋼筋銹蝕和其他設計參數耦合作用下的變化規律；在此基礎上，結合上述試驗研究結果、理論分析方法以及既有研究成果建立銹蝕箍筋約束混凝土的本構模型與各類腐蝕RC構件的恢復力模型，并構建腐蝕RC框架-剪力墻結構（框剪結構）的地震韌性評估框架，以期為一般大氣環境下在役RC結構數值建模分析以及地震災害韌性與風險評估提供理論支撐。 1.2 國內外研究現狀 近年來，國內外有關RC構件與結構受一般大氣環境侵蝕作用影響的研究成果主要包括以下幾個方面：一般大氣環境下RC結構的腐蝕機理研究、一般大氣環境下腐蝕混凝土材料力學性能研究、一般大氣環境下腐蝕RC構件力學性能與抗震性能研究等。此外，為建立一般大氣環境下腐蝕RC構件的恢復力模型與RC框剪結構地震韌性評估框架，本節還對近年來國內外RC構件恢復力模型與建筑結構地震韌性評估的研究現狀進行簡要概括。現分別對上述內容敘述如下。 1.2.1 一般大氣環境下RC結構腐蝕機理研究現狀 1.混凝土碳化機理 近年來，隨著全球工業化進程的不斷加快及化石燃料消耗的逐年增加，一般大氣環境中的CO2等酸性氣體的濃度不斷攀升，加速了混凝土碳化進程。混凝土碳化是指空氣中的CO2等酸性氣體與混凝土中的液相氫氧化鈣（Ca（OH）2）以及水泥石中的水化硅酸鈣（CSH）和未水化的硅酸三鈣（C3S）及硅酸二鈣（C2S）等堿性物質發生中和反應，生成碳酸鹽和其他物質的化學現象。 在一般大氣環境中，CO2與混凝土中堿性物質的反應是一個復雜的物理化學過程。國內外學者對混凝土碳化機理開展了大量研究，并取得了諸多研究成果［4-9］，綜合這些研究成果，可以將混凝土的碳化機理和過程做如下表述：由于混凝土是一種多孔性材料，其內部分布著大小不等的毛細孔、氣泡甚至缺陷，當空氣中的CO2進入這些孔隙后，在一定條件下就會與孔隙中的可碳化物質（如Ca(OH)2、CSH等）發生化學反應。混凝土中的可碳化物質是在水泥水化過程中形成的，當其穩定存在時，混凝土呈強堿性，其pH為12～13；而在有水分的條件下，這些可碳化物質將會與滲透到混凝土內部孔隙中的CO2等酸性氣體發生中和反應，混凝土的pH顯著降低。混凝土碳化過程中的主要化學反應方程式如式（1-1）～式（1-4）所示［10］。 Ca（OH）2+CO2CaCO3+H2O（1-1） 3CaO 2SiO2 3H2O+3CO23CaCO3 2SiO2 3H2O（1-2） 3CaO SiO2+3CO2+nH2OSiO2 nH2O+3CaCO3（1-3） 2CaO SiO2+2CO2+nH2OSiO2 nH2O+2CaCO3（1-4） 一方面，混凝土碳化生成了CaCO3等固態物質，堵塞在混凝土孔隙中，降低了混凝土的孔隙率，削弱了CO2等酸性氣體后續的擴散，從而提高了混凝土的密實度和強度；另一方面，混凝土碳化過程中也消耗了混凝土中的大量堿性物質，從而降低了混凝土的pH，并由此導致鋼筋表面鈍化膜破壞，進而引起鋼筋銹蝕。 2.混凝土的酸雨腐蝕機理 酸雨是一種含有H+、SO2-4、NO-3、NH+4等多種侵蝕離子，pH小于5.6的酸性降水，它主要是由工業燃煤、汽車尾氣等排放的酸性氣體造成的。近年來，隨著全球酸性降水區域的面積不斷擴大以及降水pH的不斷降低，人們逐漸認識到酸雨對RC建筑結構中混凝土材料侵蝕破壞作用的嚴重性。為揭示酸雨對混凝土材料的腐蝕機理，國內外學者開展了大量的試驗研究［11-14］。結果表明，酸雨腐蝕混凝土的破壞機理主要包括溶蝕性破壞和膨脹性破壞兩種方式。 1）溶蝕性破壞 溶蝕性破壞主要是指堿性較高的水泥水化產物，如Ca（OH）2、CSH等在酸雨作用下溶解，或酸雨與混凝土中的Ca（OH）2的中和反應產物在酸雨中溶解性更大，降低了混凝土的堿性，致使高鈣水化產物CSH等逐漸向低鈣轉化。其腐蝕過程為：酸雨中的酸性侵蝕介質接觸到混凝土表面后，通過混凝土中的毛細孔洞滲透到混凝土內部，并與其中的堿性物質發生中和反應，造成混凝土的堿性降低，進而引起混凝土中水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣失去穩定性而加速水解，從而導致混凝土密實度降低并進一步引起混凝土強度退化。這一過程中發生的主要化學反應方程式為 2（3CaO SiO2）+6H2O3CaO 2SiO2 3H2O+3Ca（OH）2（1-5） 2（2CaO SiO2）+6H2O3CaO 2SiO2 3H2O+Ca（OH）2（1-6） Ca（OH）2+2H+Ca2++2H2O（1-7） 3CaO 2SiO2 3H2O+6H+3Ca2++2SiO2+6H2O（1-8） 3CaO 2Al2O3 6H2O+6H+3Ca2++2Al2O3+9H2O（1-9） 酸雨中的H+與混凝土中的堿性物質發生反應，一方面直接消耗了混凝土中的固相成分，從而造成混凝土密實性降低以及強度退化；另一方面，反應生成的物質多為可溶性物質，伴隨著這些生成物的流失，混凝土內部形成了更多更大的孔隙，進而加速了酸雨中H+的侵蝕和混凝土中固相成分的分解，導致混凝土強度的進一步退化。 此外，在上述溶蝕性破壞過程中也夾雜著一部分膨脹性破壞。產生這一膨脹性破壞的原因為：H+與反應生成的Ca（OH）2發生的中和反應，對混凝土的整個酸雨腐蝕過程起到了催化作用，促使式（1-5）和式（1-6）所示的兩個反應過程不斷進行，生成了大量的3CaO 2SiO2 3H2O。該生成物為一種膠凝體，不僅會造成混凝土強度降低，而且由于其含有大量結晶水，體積較大，使混凝土內部產生向外的膨脹力，引起混凝土膨脹開裂。 2）膨脹性破壞 膨脹性破壞是指酸雨滲入混凝土內部與其中的堿性物質發生反應，生成體積大于原堿性物質的腐蝕產物，引起混凝土膨脹開裂、破壞。已有試驗研究結果［15］表明，當酸雨中的SO2－4濃度小于1000mg/L時，酸雨中的硫酸鹽類將與混凝土水化過程中形成的Ca（OH）2反應，生成體積較大的鈣礬石結晶，其化學反應方程式見式（1-10）；當酸雨中的SO2-4濃度大于1000mg/L時，在生成鈣礬石的同時，還會生成體積更大的石膏，其化學反應方程式見式（1-11）。 4CaO Al2O3 12H2O+3Na2SO4+2Ca（OH）2+20H2O 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O+6Na(OH)（1-10） Na2SO4 10H2O+Ca（OH）2CaSO4 2H2O+2NaOH+8H2O（1-11） 上述腐蝕產物中，鈣礬石可以在堿性很弱的溶液中穩定存在，而且其溶解度極小，體積較大，因而會在混凝土中產生較大的膨脹力，引起混凝土膨脹開裂；相對于鈣礬石而言，石膏體積更大，該腐蝕產物會導致混凝土在膨脹開裂過程中整體潰散，并在混凝土表面形成大量的沉淀產物。此外，當石膏在侵蝕環境中仍具有較高的溶解度時，其還可以與混凝土中的水化鋁酸鈣發生反應，生成含大量結晶水分子的產物，相應的化學反應方程式見式（1-12）。該生成物體積較大，產生的內部膨脹力足以使混凝土內部發生大量的微觀破壞，并*終引起混凝土外表面出現宏觀裂縫。 3(CaSO4 2H2O)+3CaO Al2O3 19H2O+6H2O3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O（1-12） 3）混凝土內部鋼
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