环境污染影响建筑使用寿命的分析

维普资讯 http://www.cqvip.com 建筑Ｉ程　圆　佳木斯第一建筑工程公司张礼顺佳木斯亚麻有限公司　张力伟　中房佳木斯公司　郭鹏　环境污染除了影响建筑物的外观与表层　以外，还大大地影响了结构的耐久性。纯净　表１　水中有害物质的含量对结构的影响　注：（１）正常湿度指相对湿度为５５％一　６５％：　！ｊ尤影响ｌ轻微影响　ＰＨ值　ｊ（６　５　５．５　６　５　【１５—３Ｏ　ＣＯ２（ｍｇ／Ｌ）Ｉ＜１５有害　３０—６Ｏ　；极有害　．＞６Ｏ　的空气中含有０．０３％的ＣＯ　。环境的污染使　空气中的ＣＯ　含量增加。世界人口的快速增　４　５—５　５：（４　５　３０～６Ｏ　Ｉ）６０　３Ｏ０一Ｉ　５Ｏ０ｆ＞１５００　６Ｏ０～３０００　Ｉ＞３０００　６００—３０００ｊ＞３０００　（２）潮湿条件指相对湿度为７０％一８０％。　国内外研究认为ＣＯ　浓度对混凝土碳化深　长，资源和能源的消耗量也在迅速增加，生　产和生活排放出的种种化学物质，增加了环　境的污染。这些污染不仅危害人的健康。而　且对建筑物的耐久性也产生很大的影响。污　ＮＨ（ｍ￣／Ｌ）Ｉ＜ｌ５『１５—３０　Ｍ　ｇ（ｍｚ／Ｌ｝ｆ＜Ｉｏｏ　１００　３００　ＳＯ　（ｍｇ／Ｌ】ｉ　ｄｏｏ　Ｉ　２００～６００　Ｃ１　（ｍｇ／Ｌ　ＪＩ＜２００　ｌ　２００～６ＯＯ　度的影响可表示为碳化深度（Ｄ）与ＣＯ　浓度（ｃ）　的平方根成正比．即Ｄ．／Ｄ　＝７ｃ．ｔ　／Ｃ　ｔ　（１）　式中：Ｄｚ为预测某龄期混凝土的自然碳化　２、混凝土的受害分析　２．１混凝ｔ中的钢筋：钢筋是决定钢筋混　深度（ｍｍ）；Ｄ一为快速碳化试验时的混凝土碳化　染物中的侵蚀性介质对钢筋混凝土结构产生　凝土结构安全使用龄期的重要因素。一般情况　深度（ｍｍ）；ｔ一为混凝土快速碳化龄期（年）；Ｃ・为　破坏作用，严重影响了钢筋混凝土结构的耐　下，混凝土保护层对钢筋有足够的保护作用。　快速碳化时ＣＯ：的浓度，Ｃ．＝０．２；ｔ．为预测的自　久性。　但是，如果外加剂或掺合料使用不当，混凝土　然碳化龄期（年）；Ｃ　为预测对象周围介质的　结构比较疏松或凶碳化造成混凝土碱度不足　ＣＯ　平均浓度。　４．混凝土剩余寿命的推测用Ｄ，表示各实　１、使用环境影响　近年来，由于自然环境惨遭破坏，使得森　时，钢筋就有发生锈蚀的危险，钢筋生锈后，会　林所吸收的ＣＯ：大量减少，加之生产和生活排　使混凝土的体积膨胀，混凝土出现裂缝　放的各种化学物质，使得空气中的ＣＯｚ浓度逐　年增长。据有关资料统计，当今世界各国一次　混凝土内，与其具有碱性物质的水泥起化学反　烧消费量占一次能源消费总量的８７％　燃烧矿　过程称为混凝土的碳化。其化学反应式如下：　测点的碳化深度，按下式推算建筑物的剩余寿　式中：ｔ，为建筑物剩余寿命（年）；ｔｏ为试验　为主筋的保护层厚度　２．２混凝ｆ　的碳化：当空气中的ＣＯ　渗透到　命：ｔ３＝ｔｏ／Ｄ　，・ｄ２一ｔｏ＝ｔｏ（ｄ２／Ｄ　３—１）（２，　能源消费结构均以矿物燃料为主，全球矿物燃　应后，生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的　时的龄期（年）；Ｄ，为试验时的碳化深度（ｍｍ）：ｄ　物燃料每年排人大气中的ＣＯ：多达５０亿吨，并　ＣａｆＯＨ）２＋ＣＯ２＝ＣａＣＯ３＋Ｈ　２Ｏ　以每年平均０．４％的速度递增。早在１９世纪初，　实例推测：某室外钢筋混凝土蓄水池工程，　水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙。　采用天然轻集料混凝士，普通砂；混凝土强度等　大气中ＣＯ２浓度２７０ｐｐｍ，到１９９８年已上升到　使混凝土空隙中充满＿ｒ饱和氢氧化钙溶液。碱　级Ｃ：。，４２５号普通硅酸盐水泥，水泥用量为　３５０ｐｐｍ，１００多年来增长了近３０％。由此可见，　性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面　３００ｋｇ／ｍ，水灰比为０　５５，现浇结构，自然养护。　环境污染问题，必须引起全世界的高度重视。　生成难溶的Ｆｅ　０，和Ｆｅ　０　．称为钝化膜。由于碳　该工程于１９９０年投入使用。推测２０４０年时的碳　由于建筑物与人类同样处在自然环境中，所以　化会降低混凝土的碱度，破坏钢筋表面的钝化　化深度及安全使用年限　难免受到各种有害气体的侵蚀，严重影响建筑　膜，使混凝士失去对钢筋的保护作用　物的安全使用龄期。经调查、分析，通常有下列　３、混凝土碳化深度预测　确定各影响系数，可得－ｑｔ＝１。－ｑｚ＝１．１５。　Ｔ１３＝１，　＝１，　５＝１，Ｔ１６＝１，Ｃｌ＝０．２，按理论推　几种情况。　混凝土的碳化合格性指标，是指混凝土结构　测出２０４０年平均ＣＯｚ浓度。Ｃｚ：４０９ＰＰｍ，ａ＝　４．１８。　１．１温度影响：当混凝土受热时，若高于　的安全使用龄期。即混凝土保护层完全碳化至钢筋　３００℃时．则强度损失随温度升高而增加。在　表面的时间。…般建筑项目均以５Ｏ年为使用期限。　易造成混凝土裂缝。　计算２８ｄ碳化深度　由（１）式可得：　Ｄ＝２５．４×／５０×３６５×０．０００４／２８×０．２×３３６　＝２９ｍｍ＞２５ｔｒｉｍ　８００℃时，强度损失可达７Ｏ一９Ｏ％，温度差反复　所以。给人们形成的一种概念就是混凝土结构在正　Ｄ＝１×１．５×１×１×１×１×４．１８Ｊ　２８＝２５．４ｍ　常的使用条件下，混凝土的碳化浓度在５Ｏ年内不允　１．２湿度影响：相对湿度在７０％左右时．混　许超过规范所要求的钢筋混凝土中钢筋保护层厚　凝土碳化速度快，湿对相度在８０％左右时，钢　度。事实情况很复杂　在相对湿度小于６０％的干燥　筋锈蚀发展最迅速。　地区，钢筋混凝土结构的保护层已完全碳化，但钢　不能满足ｌｖ级合格性指标的要求，即安全　由于多系数碳化方程，是在经过大量的试　５．结论　１．３干湿循环影响：当混凝±结构处于干　筋尚未锈蚀，或仅有轻微的锈蚀。并不影响结构的　使用年限为３７年。￡ｊ＝５０　ｘ（２５　／２９。一１）＝一１２．８　湿循环状态时，由于干缩湿胀而加速混凝土在　安全使用。在湿度大于７５％的潮湿地区，有的碳化　受侵蚀时的破坏进程。空气中水和氧气也易于　并未达到钢筋表面，但钢筋已经开始锈蚀；有的碳　验基础上提出的。所以，难免存在误差。　达到钢筋表面引起腐蚀。　化已超过保护层，钢筋锈蚀十分严重，混凝土出现　１．４周围液体浓度ＰＨ值影响：混凝土直接　裂缝，危及结构安全　由此可见，鉴定钢筋混凝上结　通过上述分析可知。环境的污染，使空气中　接触含腐蚀性酸、盐介质时，首先使ｃａ（ＯＨ）　中　构时．既要考虑混凝士的抗碳化性能．还要考虑混　的ＣＯ浓度逐年增长．生产和生活排放的废弃　和．然后使水泥水化产物分解。不仅使钢筋失　凝土中钢筋的锈蚀状态。要以钢筋锈蚀状态为主要　物，使地下水质改变．时钢筋混凝土结构的耐久　去碱性保护作用，而且会使混凝土本身蚀损，　速。　根据，来确定混凝土允许的碳化深度。国家标准规　性有严重的影响，建筑物的安全使用龄期不足　５０年。放提出以下建议：　５．１为减少空气中的ＣＯ：浓度的逐年增长，　尤其在含氯离子的介质中，钢筋锈蚀更为迅　定混凝土碳化合格性指标见表２。　表２混凝上碳化合格性指标　级　使用条件　别　Ｉ　Ⅱ　Ⅲ　１．５风力、水流冲刷的影响：当混凝土结构　长期受风力、水流冲刷时，引起混凝土腐蚀，也　易发生钢筋锈蚀。　１．６水质污染的影响：由于水中有害物质　的存在，结构接触地下水引起混凝土侵蚀和钢　筋锈蚀，其含量与危害的关系如表１。　允许碳化深度／ｍｍ　轻集料混凝土　普通混凝ｆ　室内　４０　室外　３５　室外　３０　延长建筑物的使用寿命。应严格控制ＣＯ　的排　放量，加强绿化，提高人们的环保意识。　５．２为确保钢筋混凝土结构的使用寿命，建议　设计时考虑污染的影响，适当增加钢筋保护层的厚　度，施工中严格控制水泥用量，水灰比，同时加强振　正常湿度正常湿度潮湿的　３５　３０　２５　Ⅳ　水位变化的　２５　２０　捣，以提高混凝　的抗碳化性能和耐久性。