混凝土结构的耐久性设计方法.doc

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混凝土结构的耐久性设计方法
混凝土结构的耐久性设计方法

【摘要】许多工程中，混凝土结构是其基础结构，因此，混凝土结构的耐久性对于工程质量具有重要意义。文章对混凝土结构的耐久性设计方法进行分析，具有一定的借鉴意义。

【关键词】混凝土结构；耐久性；设计方法
中图分类号：S611文献标识码：A
前言
文章对混凝土耐久性的概念、等级、原则进行介绍，对影响混凝土耐久性的主要因素进行阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对混凝土结构的耐久性设计方法进行了探讨。
二、混凝土耐久性的概念、等级、原则1.混凝土耐久性的概念混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内，在任何一种环境作用下，都不用额外的费用加固处理直接就能保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。混凝土耐久性主要包括：抗冻性、抗渗性、碳化。2.混凝土耐久性的等级（1）一级耐久性主要是针对室内干燥环境下的住宅、办公楼等室内构件来说的，用简单的粉刷或油漆防护就可以，也就是能够满足在规定的使用年限内所要求的年限。（2）二级耐久性主要是针对露天环境或高温环境下的构件，在规定的使用年限内也存在着个别需要维修的状况，维修采用的方法可能是修补或更替个别构件。（3）三级耐久性在沿海地带或受冻融作用的环境以及使用除冰盐的结构，在规定的使用年限内需要经常维修的情况。3.混凝土的耐久性设计应该遵循的原则在进行混凝土耐久性设计的过程中，相关的设计人员必须要先明确出这一结构的耐久性目标是什么，也就是设定的使用期限；还要确定出耐久性失效标准是什么。一般情况下，使用期限可以分成四类。对于耐久性失效标准，有多种说法。大多数观点认为：一是以结构性能退化导致结构承载能力降低到承载能力极限状态，称为承载能力耐久性失效标准；另一种说法是由于耐久性能退化使结构产生了变形，从而不能够满足正常使用的基本需求，我们主要是以钢筋锈蚀发展到出现混凝土沿顺筋开裂作为正常使用耐久性失效标准。
三、影响混凝土耐久性的主要因素
影响混凝土结构耐久性能的因素很多，主要有内部和外部两个方面。
1.内部因素
主要有混凝土的强度、密实性、水泥用量、水灰比、氯离子及碱含量、外加剂用量、保护层厚度等。
2.外部因素
主要有环境条件，包括温度、湿度、CO2含量、侵蚀性介质等。
3.最主要因素
（1）混凝土的碳化
碳化是混凝土中性化的常见形式，碳化可使混凝土的PH值降至10以下。碳化对混凝土本身是无害的，其主要的问题是当碳化至钢筋表面时，将会破坏氧化膜，钢筋有锈蚀的危险，此外会加剧混凝土的收缩，可导致混凝土开裂。这些均给混凝土的耐久性带来不利影响。
（2）钢筋的锈蚀
混凝土碳化至钢筋表面使氧化膜破坏是钢筋锈蚀的必要条件，含氧水分侵入是钢筋锈蚀的充分条件。钢筋锈蚀有相当长的过程，先是在裂缝较宽处的个别点上“坑蚀”，继而逐渐形成“环蚀”，同时向两边扩展，形成锈蚀面，使钢筋截面削弱。
四、混凝土结构的耐久性设计方法1.结构的设计目标使用期确定结构的设计目标使用期是进行混凝土结构耐久性设计的前提依据。结构的设计目标使用期就是在预定的使用环境下,在正常的维护条件下,人们期待结构保持其使用功能应该达到的使用年限。结构的设计目标使用期在设计前确定,一般为50年,重要的为100年,但特别重要或受侵蚀特别严重应另外设定。例如,重要的基础设施工程如桥梁、隧道、地铁、港口,设计目标使用期可以定为100年或者更长一些,重要的、有历史意义的、纪念性的建筑可以定为150年,一般使用环境下的工业建筑和民用住宅为50年,使用环境恶劣的,如有酸雨、氯离子等有害化学物质侵蚀或者受海水侵蚀的工业建筑,可定为30年。总之,结构的耐久性设计应该有最低设计目标使用期的要求。2.结构的耐久性极限状态和对混凝土结构进行承载能力极限状态计算以及正常使用极限状态验算一样,我们也可以定义混凝土结构耐久性极限状态,进而对结构耐久性极限状态进行验算。结构的耐久性极限状态就是指:当结构整体或者结构的某一部分超过某一特定状态后而不能满足结构规定的耐久性功能要求时,此特定状态称为耐久性极限状态。一般认为,当结构不能正常使用或者外观出现不可接受的破损时均可以作为结构耐久性极限状态的标志。目前对混凝土结构耐久性极限状态的规定还没有形成统一的观点。可以根据使用环境的特点,分别确定每一种环境类别下的耐久性极限状态。如同结构的正常使用极限状态包括挠度、裂缝和应力等限值一样,结构的耐久性极限状态应该包括对各种环境腐蚀因素作用效应的限值。例如,在一般大气环境下,混凝土结构的耐久性极限状态可定为混凝土的碳化深度和钢筋的锈蚀量。3.构造措施构造措施是混凝土结构耐久性设计里面很重要的一个环节。以往的研究主要是集中在这一方面,也取得了比较成熟的结果。笔者认为,耐久性构造措施应该包括三个方面的内容