淺談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)

1、Ffue淺談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)摘要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB500102002 3.4耐久性規(guī)定: 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)環(huán)境類(lèi)別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)耐久性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50010- 2002 3.4耐久性規(guī)定： 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)環(huán)境類(lèi)別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)。一、環(huán)境因素決定了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性1、使用環(huán)境分類(lèi)：影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素是環(huán)境， 環(huán)境類(lèi)別應(yīng)根據(jù)其對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響確定?；炷两Y(jié)構(gòu)的環(huán)境類(lèi)別參見(jiàn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的表第一類(lèi)環(huán)境類(lèi)別為：室內(nèi)正常環(huán)境。第二a類(lèi)環(huán)境類(lèi)別為：室內(nèi)潮濕環(huán)境；非嚴(yán)寒和非寒冷地區(qū)的露

2、 天環(huán)境、與無(wú)侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境。 這部分主要是考慮 基礎(chǔ)、地下室、人防工程等在浸水情況下的耐久性。第二 b 類(lèi)環(huán)境類(lèi)別為：嚴(yán)寒和非寒冷地區(qū)的露天環(huán)境、與無(wú)侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境。第三類(lèi)環(huán)境類(lèi)別為：使用除冰鹽的環(huán)境；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季水位變動(dòng)的環(huán)境；濱海室外環(huán)境。這類(lèi)環(huán)境在空氣中含有大量的氯離子，氯離子有很強(qiáng)的活性，日長(zhǎng)月久極易破壞鋼筋表面的鈍化膜而引起鋼筋銹蝕（見(jiàn)下圖）；水位變動(dòng)的環(huán)境加上嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季的反復(fù)凍融，往往對(duì)混凝土造成很大的損傷。第四類(lèi)環(huán)境類(lèi)別為：海水環(huán)境。如港口碼頭，燈塔、海島高腳屋等。港口的耐久性規(guī)定詳見(jiàn)港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。第五類(lèi)環(huán)境類(lèi)別為：受

3、人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。對(duì)于人為侵蝕性環(huán)境應(yīng)根據(jù)工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)。對(duì)于自然侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)勘察報(bào)告，確定自然侵蝕物侵蝕性的強(qiáng)弱，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，否則極易引起事故。2、混凝土的基本要求：影響混凝土耐久性的一個(gè)重要因素是混凝土本身的質(zhì)量。提高密實(shí)度而減少混凝土的滲透性可以減緩侵蝕性物質(zhì)侵入混凝土內(nèi)部的速度，而這又與混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、水灰比等由于氯離子可引起鋼筋銹蝕，所以根據(jù)不同的環(huán)境類(lèi)別限制混凝土中氯離子的含量。當(dāng)混凝土中含有堿活性骨料時(shí)，在露天和潮濕的環(huán)境中，堿和骨料內(nèi)的活性顆粒產(chǎn)生堿 骨料反應(yīng)造成混凝土表面產(chǎn)生裂縫，加速侵蝕性物質(zhì)的

4、破壞作用。因此規(guī)范第，設(shè)計(jì)使用年限為五十年的結(jié)構(gòu)混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)、最大氯離子含量和最大堿含量都做出明確的規(guī)定。3、對(duì)于在一類(lèi)環(huán)境中設(shè)計(jì)使用年限為100 每年的結(jié)構(gòu)混凝土的耐久性應(yīng)做更嚴(yán)格的要求，詳見(jiàn)規(guī)范第，在二、三類(lèi)環(huán)境中設(shè)計(jì)使用年限為 100 年的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采用專(zhuān)門(mén)有效措施，保證其耐久性。4、規(guī)范第5、規(guī)范第，三類(lèi)環(huán)境中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其受力鋼筋宜采用環(huán)氧樹(shù)脂涂層帶肋鋼筋；這種鋼筋表面的環(huán)氧樹(shù)脂涂層可有效防止鋼筋銹蝕，鋼筋使用可參見(jiàn)環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋。而預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的耐久性要求更高，故對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨具及連接器應(yīng)采用專(zhuān)門(mén)防護(hù)措施；可采用刷防銹漆，封閉灌漿，用混凝

5、土封閉，外加水泥砂漿抹面保護(hù)。6、規(guī)范第，四類(lèi)和五類(lèi)環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)，其耐久性要求應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。臨時(shí)性混凝土結(jié)構(gòu)可不考慮混凝土的耐久性。二、耐久性設(shè)計(jì)的內(nèi)容混凝土耐久性設(shè)計(jì)的內(nèi)容：一部分為 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010 2002 中的第另一部分則分散在不同規(guī)范的各章節(jié)中。為此， 我們?cè)谶M(jìn)行混凝土耐久性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合有關(guān)規(guī)范的要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如：規(guī)范規(guī)定樓板的保護(hù)層厚度為 20mm,天面層鋼筋應(yīng)設(shè)置 溫差鋼筋；建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB5007-2002中擴(kuò)展基礎(chǔ)的構(gòu) 造措施第，有墊層時(shí)鋼筋的保護(hù)層厚度不小于40MM， 混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20。第三、設(shè)計(jì)使用年限普通混凝土

6、是以水泥為膠結(jié)材料，以天然砂、石為骨料加水拌合， 經(jīng)過(guò)攪拌澆筑成型，養(yǎng)護(hù)凝結(jié)硬化形成的固體材料。由于物理、化學(xué) 作用，施工、環(huán)境因素的影響，混凝土是帶裂縫工作的。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫較大時(shí)，侵蝕性物質(zhì)會(huì)通過(guò)裂縫滲入混凝土內(nèi) 部到達(dá)鋼筋表面引起銹蝕。鋼筋銹蝕養(yǎng)化后體積膨脹將混凝土保護(hù)層 漲裂，反過(guò)來(lái)又加速鋼筋銹蝕，最后導(dǎo)致保護(hù)層剝落。鋼筋銹蝕后， 鋼筋的有效面積減小，強(qiáng)度降低導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力下降。另一方面銹蝕 鋼筋的抗滑移能力降低，有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滑移破壞。由此可見(jiàn)隨 著時(shí)間的推移，混凝土結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)承載力方面的問(wèn)題，有時(shí)甚至?xí)?是脆性破壞。這就是混凝土耐久性問(wèn)題的根源。由于耐久性問(wèn)題對(duì)結(jié)構(gòu)抗力的影

7、響，所以混凝土結(jié)構(gòu)不僅應(yīng)進(jìn)行 承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算， 而且還應(yīng)保證其在相 當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)定的功能要求。這個(gè)時(shí)間區(qū)段稱(chēng)為 設(shè)計(jì)使 用年限”。設(shè)計(jì)使用年限是指設(shè)計(jì)規(guī)定的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修即可按其預(yù)定目的使用的時(shí)期。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，設(shè)計(jì)使用年限對(duì)臨時(shí)結(jié)構(gòu)是5 年；易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件為25年；普通房屋和構(gòu)筑物為50 年；記念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)為 100 年。四、結(jié)語(yǔ)由于影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素很多，學(xué)習(xí)研究不深，難以達(dá)到定量設(shè)計(jì)的程度。規(guī)范采用了宏觀控制的方法，即根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限和環(huán)境類(lèi)別對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土提出相應(yīng)的限制和要求，以保證其耐久性

8、。這種方法概念清楚，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。規(guī)范規(guī)定設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)圖紙上應(yīng)標(biāo)明建筑結(jié)構(gòu)的使用年限，為此， 設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合巳有的設(shè)計(jì)經(jīng) 驗(yàn)和當(dāng)?shù)毓こ探ㄔO(shè)實(shí)踐認(rèn)真進(jìn)行結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)。僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l etude et la recherche uniquementd des fins personnelles; pasd des fins commerciales