文 献 综 述

1 课题研究背景及目的

城市轨道交通地下结构广泛采用混凝土结构，其结构形式多样，包括隧道内的预制管片和现浇的站厅、站台。然而，混凝土结构并不是十全十美的，从混凝土应用于土木工程至今的150年间，大量的混凝土结构由于各种各样的原因提前失效，达不到预定的服役年限。这其中有的是由于结构计的抗力不足造成的，有的是由于使用荷载的不利变化引起的，但更多的是由于混凝土结构的耐久性不足导致的。特别是沿海及近海地区的混凝土结构，由于海洋环境对混凝土的腐蚀，导致钢筋锈蚀而使结构发生早期损坏，丧失了结构的耐久性能。这已成为实际工程中的重要问题。早期损坏的结构需要花费大量的财力进行维修补强，严重者甚至造成停工停产的巨大经济损失。

随着地铁建设的进一步发展，对混凝土材料的耐久性，特别是在地铁建设这种特殊的环境下混凝土的耐久性提出了更高的要求。而混凝土在地下环境中多种作用场耦合的情况下的抗侵蚀能力的研究也引起了越来越多的关注和重视^[1-7]。因此，充分了解水泥基材料内部水分传输的过程有助于合理分析材料和结构使用中的耐久性问题。本课题重点研究砂浆在地下典型周围环境下，材料内部液相水分传输的过程。

2 混凝土耐久性

混凝土耐久性问题的原因可以分为内外两部分原因：（1）混凝土中存在大量的初始缺陷,包括各种各样的微孔隙和微裂缝,这使得混凝土易遭受各种各样的劣化过程。（2）在周围环境荷载的影响下,钢筋混凝土结构抵抗劣化的能力随时间的增长而减小。因而钢筋混凝土结构的的耐久性可认为是由其内在的微观结构和其暴露的侵蚀环境共同控制的^[7]。

混凝土结构的耐久性问题十分复杂。常见的破坏因素如图1，所有的这些退化过程都能够改变混凝土的孔隙性状和渗透性,引起或使混凝土材料的缺陷恶化,如混凝土开裂、散裂、分层、松解等,损坏了混凝土结构的整体性和密实性,降低了混凝土的耐久性能,也降低了结构的承载能力。

图1 常见的破坏因素^[2]

2.1 化学退化过程

化学反应的侵蚀性物质均以水为媒体^[9-14]，传送入混凝土内，并通过液相与水泥水化产物产生化学反应。化学反应侵蚀取决于侵蚀物质的性质、深度以及有害物质迁移速度。有害物质迁移速度除与侵蚀物质本身有关外，其相关因素涉及各个领域，诸如结构物暴露的环境条件，侵蚀性介质的浓度、水压力、流速、结束物形式、截面大小所选用混凝土各项材料（尤其是水泥品种）及组分，施工质量。