鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與探討摘要混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、道路與橋梁工程、港口與水利工程等各種工程結(jié)構(gòu)中。長期以來，人們認(rèn)為混凝土結(jié)構(gòu)是一種耐久性能良好的建筑材料，而事實上，混凝土結(jié)構(gòu)在長期自然環(huán)境和使用條件下，會逐漸老化、喪失耐久性能，影響了結(jié)構(gòu)物的使用功能和安全。國內(nèi)外統(tǒng)計事實表明，由于結(jié)構(gòu)耐久性病害而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失非常巨大。混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究已經(jīng)引起學(xué)術(shù)界的廣泛重視，在材料層次上，對各種危害混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素的劣化機理、模型計算上的研究已取得了一系列很有價值的成果。這些成果對已有混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性評估預(yù)測和對待建混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計在理論和工程上都有一定的參考價值，在新版混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中有關(guān)耐久性的條目上也有所體現(xiàn)。但是，混凝土耐久性的劣化是多因素綜合作用的結(jié)果，同時影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素很多，包含混凝土的碳化、堿—集料反應(yīng)、鋼筋銹蝕、凍融作用、化學(xué)腐蝕等幾方面因素，國內(nèi)外現(xiàn)有的研究往往只針對其中的單一因素進(jìn)行較深入的研究，從而得出的是單因素的作用機理和相關(guān)結(jié)論，很少對兩個及兩個以上因素同時作用下混凝土的耐久性進(jìn)行研究。現(xiàn)有的耐久性評估預(yù)測和耐久性設(shè)計往往直接應(yīng)用單因素研究的相關(guān)結(jié)論和成果進(jìn)行計算分析，這并不符合結(jié)構(gòu)的實際使用狀況，其結(jié)論必然與實際存在較大的偏差。本文在總結(jié)了已有的各單因素研究的成果后，提出從混凝土結(jié)構(gòu)的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工生產(chǎn)等環(huán)節(jié)計算建筑物或主體構(gòu)件的耐久度，從建筑物使用環(huán)境（各種劣化環(huán)境因素）計算建筑物的環(huán)境作用量，來評價建筑物的耐久性能，從整體論的角度構(gòu)建了鋼筋混凝土耐久性模型，從新的思路上給出了相關(guān)的計算公式和方法，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計與評估有一定的參考價值。：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性整體論設(shè)計評估Theconcretestructureisappliedtovariouskindsofprojectstructureextensively，suchasindustryandcivilbuildings,roadsandbridges,portsandirrigationworks,etc.Concretewasregardedasakindofconstructionmaterialwithgooddurableperformanceforalongtime.Infact,theconcretestructurewillwearout,losedurableperformancegraduallyunderthelong-termnaturalenvironmentandserviceconditions,thatwillinfluencethefunctionofuseandsecurityofthestructure.Theeconomiclossescausedbythedurablevenerealdiseaseofstructureareveryenormousbothathomeandabroadaccordingtothestatistics.Theresearchofconcretestructuredurabilityhasalreadycausedtheextensiveattentionoftheacademia.Ithasbeenmadeaseriesofvaluableachievementaboutconcretedegradationmechanismandmodelarithmeticalresearchonvariouskindsofdangerfactoronthemateriallevel.TheseachievementhavereferencevalueattheoryandprojectcertainlyfordurabilityassessmentofconcreteinstructurepredictandhavereflectedinthenewCodefordesignofconcretestructures.However,thedegradationofconcretedurabilityisaresultofthemultifactorcomprehensivefunction,atthesametimetherearealotoffactorsinfluencingconcretestructuredurability,includecarbonization,alkali–aggregatereaction,reinforcingbarcorrosion,freeze-thaw,chemicalerosion.Therearealotofexistingresearchesoftencarryondeeperresearchonlyofasinglecertainfactoramongthembothathomeandabroad,anddrawoutthesinglefunctionmechanismandrelevantconclusionofafactor,butmakelessresearchonconcrete'sdurabilityatthesametimewithtwoormorefactors.Theexistingdurabilityassessmentanddesignoftenusethesinglefactor'sconclusionandachievementtostudythedurabilityproblemsdirectly,thatisnotaccordingwiththestructure'susingstate,andtheresultwillhavegreaterdeviationwiththefact.Thistexthassummarizedtheexistingconclusionandachievementofsinglefactor'sresearch,structuredthedurabilitymodelofreinforcedconcrete'sdurabilityintermsofholism,andprovidedrelevantcalculationformulaeandmethodsforthedurabilityassessmentanddesignofreinforcedconcretebynewthinking.theworksmaybehavevalueforthedurabilityassessmentanddesignofthereinforcedconcretestructure.：reinforcedconcretestructuredurabilityholismassessmentanddesign1緒論1.1結(jié)構(gòu)可靠性與耐久性我國《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中對結(jié)構(gòu)可靠性的定義為：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力。這里的規(guī)定時間是指結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限，規(guī)定條件是指正常設(shè)計、正常施工、正常使用和正常維護(hù)，而預(yù)定功能則指結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性。所謂結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)在正常設(shè)計、正常施工、正常使用和正常維護(hù)條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)，由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能隨時間的劣化，但仍能滿足預(yù)定功能的能力；結(jié)構(gòu)耐久性還可定義為結(jié)構(gòu)在化學(xué)的、生物的或其他不利因素的作用下，在預(yù)定的時間內(nèi)，其材料性能的惡化不致導(dǎo)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可接受的失效概率[3]；或指結(jié)構(gòu)在要求的目標(biāo)使用期內(nèi)，不需要花費大量資金加固處理而能保證其安全性和適用性的能力。從結(jié)構(gòu)可靠性與耐久性的定義可以看出，結(jié)構(gòu)可靠性主要表征結(jié)構(gòu)維持一定功能的能力，而結(jié)構(gòu)的耐久性是可靠性的時間特性，主要反映結(jié)構(gòu)隨時間抗劣化作用的特性。1.2耐久性研究的必要性（1）引起結(jié)構(gòu)耐久性損傷的原因結(jié)構(gòu)的耐久性損傷或耐久性破壞指結(jié)構(gòu)性能隨時間的劣化現(xiàn)象。從產(chǎn)生耐久性損傷的直接原因來看，可以將混凝土耐久性損傷原因分為內(nèi)部原因與外部原因。內(nèi)部原因是指混凝土自身的一些缺陷，如在混凝土內(nèi)部存在氣泡和毛細(xì)管孔隙，這些孔隙為空氣中的二氧化碳、水分與氧氣向混凝土內(nèi)部的擴散提供了通道。另外，當(dāng)混凝土中摻加氯鹽或使用含鹽的骨料時，由于氯離子的作用將使混凝土中的鋼筋產(chǎn)生銹蝕；當(dāng)混凝土的堿含量過高，水泥中的堿與水活性集料發(fā)生反應(yīng)，即在混凝土中產(chǎn)生堿-集料反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土開裂。混凝土自身的缺陷來自于混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計、材料和施工的不足。外部原因主要是指自然環(huán)境與使用環(huán)境，可以分為一般環(huán)境、特殊環(huán)境及災(zāi)害環(huán)境。一般環(huán)境中的二氧化碳、酸雨等使混凝土中性化，并使其中的鋼筋產(chǎn)生銹蝕，而環(huán)境溫度與環(huán)境濕度等則是影響混凝土開裂及鋼筋銹蝕的最主要因素；特殊環(huán)境中的酸、堿、鹽、反復(fù)凍融是導(dǎo)致混凝土腐蝕破壞與鋼筋銹蝕破壞的最主要原因，如沿海地區(qū)的鹽害、寒冷地區(qū)的凍害、腐蝕性土壤及工業(yè)環(huán)境中的酸堿腐蝕等；災(zāi)害環(huán)境主要指地震、火災(zāi)等對結(jié)構(gòu)造成的偶發(fā)損傷，這種損傷與環(huán)境損傷等因素的共同作用，也將使結(jié)構(gòu)性能隨時間劣化。（2）結(jié)構(gòu)耐久性損傷與結(jié)構(gòu)劣化現(xiàn)象的分類從混凝土結(jié)構(gòu)耐外性損傷的機理來看，可以將混凝土耐久性損傷分為化學(xué)作用引起的損傷和物理作用引起的損傷兩大類，另外，生物作用對混凝土耐久性也有一定的影響。結(jié)構(gòu)由于化學(xué)作用產(chǎn)生的劣化現(xiàn)象主要有：混凝土的碳化、鋼筋銹蝕、堿-集料反應(yīng)及混凝土的化學(xué)侵蝕（如硫酸鹽侵蝕、酸侵蝕等）；結(jié)構(gòu)由于物理作用產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象主要有：混凝土凍融破壞、磨損、碰撞、沖蝕等。從混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷的劣化現(xiàn)象上，主要有以下幾種類型：混凝土的碳化、混凝土中的鋼筋銹蝕、混凝土凍融破壞、裂縫、混凝土強度降低及結(jié)構(gòu)的過大變形等。（3）耐久性不足對結(jié)構(gòu)的危害建筑物在長期使用過程中，在內(nèi)部的或外部的、人為的或自然的因素作用下，隨著時間的推移，將發(fā)生材料老化與結(jié)構(gòu)損傷，這是一個不可逆的過程，這種損傷的累積將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能劣化、承載力下降、耐久性能降低。長期以來，人們受混凝土是一種耐久性良好的建筑材料的影響，忽視了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題，造成了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的相對滯后，并因此付出了巨大的代價。由于耐久性不足導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的事故時有發(fā)生，其中因混凝土碳化和鋼筋銹蝕需要處理的工程具有普遍性，造成的損失也是難以估量的。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題已受到國內(nèi)外土木工程界和學(xué)術(shù)界的高度重視。在我國的工業(yè)與民用建筑中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)大的比例，由于混凝土耐久性劣化引起的結(jié)構(gòu)破壞問題非常嚴(yán)重。據(jù)1979年的調(diào)查，已有36%的建筑物需要大修，一般的冶金、化工等工業(yè)建筑，其安全使用期一般為15—20年；而經(jīng)常處于高溫、高溫條件下的工業(yè)建筑，其安全使用期僅為5—7年。近年來的工程調(diào)查表明，鋼筋銹蝕已成為導(dǎo)致我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的主要原因之一。如青島市一座大樓3年內(nèi)因樓蓋鋼筋嚴(yán)重銹蝕導(dǎo)致失效，16層樓蓋會部拆除。北京某旅館使用2年，鋼筋混凝土柱的縱向鋼筋與箍筋均已銹蝕，箍筋截面損失率高達(dá)25%，最嚴(yán)重處箍筋斷裂、保護(hù)層剝落[8]；1981年交通部第四航務(wù)局等對華南地區(qū)使用7—25年的18座海港碼頭的調(diào)查資料表明，在海濺區(qū)，梁、板底部鋼筋普遍嚴(yán)重銹蝕，引起破壞的占89%（16座），其中有幾座已不能正常使用。綜上所述，混凝土耐久性造成的破壞是嚴(yán)重的，帶來的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的，因此，研究混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題非常必要，是一項具有重大實際意義和社會經(jīng)濟(jì)效益的研究課題。2混凝土結(jié)構(gòu)耐久性2.1材料的劣化空氣、土壤、地下水等環(huán)境中的酸性氣體或液體侵入混凝土中，與水泥石中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使混凝土中的PH值下降的過程稱為混凝土的中性化過程，其中，由大氣環(huán)境中的CO2引起的中性化過程稱為混凝土的碳化。由于大氣中均有一定含量的CO2，碳化是最普通的混凝土中性化過程。混凝土中性化有如下幾個原因：（1）酸性氣體三類酸性氣體侵蝕混凝土并使鋼筋銹蝕：第一類是可通過與混凝土的化學(xué)反應(yīng)生成不溶或難溶性鈣鹽，這類除了二氧化碳之外，還有氟氣、氯化氫、四氟化氫、草酸蒸汽、五氧化二磷等；第二類的化學(xué)反應(yīng)物可產(chǎn)生體積膨脹，除二氧化硫和三氧化硫外，還有硫化氫等；第三類的化學(xué)反應(yīng)物是易溶和吸潮性鹽，不僅破壞混凝土，而且可以直接腐蝕鋼筋。典型的氣體有氯氣、氯化氫、溴、碘等。此外，氮氧化物和硝酸蒸汽也有較大腐蝕性。（2）酸性水酸性水是指含有鹽酸、硫酸、硝酸等無機酸鹽類，含有醋酸、乳酸等有機酸類以及含有混合酸的工業(yè)廢水。它們對鋼筋混凝土有強烈的腐蝕作用，水中酸的濃度越高，其侵蝕性就越強。混凝土本身是不耐酸的，在酸性環(huán)境中需要對混凝土做防腐蝕保護(hù)。（3）酸性固體物原材料、中間品、產(chǎn)品或廢料中如有酸性固體物或含酸的粉、碴等，它們與混凝土接觸，也會使混凝土受到侵蝕破壞。（4）微生物腐蝕微生物對混凝土和鋼筋都能造成破壞，有時是相當(dāng)嚴(yán)重的。某些微生物導(dǎo)致的腐蝕，本質(zhì)上是酸化作用。典型的硫酸鹽菌，在它的生命過程中，能將環(huán)境中的硫元素轉(zhuǎn)化成硫酸，這樣就使混凝土中性化和酸化，進(jìn)而引起硫酸鹽膨脹腐蝕，并使鋼筋銹蝕。混凝土碳化混凝土在空氣中的碳化是中性化最常見的一種形式。它是水泥石中的堿性物質(zhì)與進(jìn)入其中的二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其成分、組織和性能發(fā)生物理化學(xué)變化的過程?；炷撂蓟磻?yīng)產(chǎn)生的CaCO3和其他固態(tài)產(chǎn)物堵塞在孔隙中，使已碳化混凝土的密實度與強度提高。另一方面，碳化使混凝土脆性變大，但總體上講，碳化對混凝土力學(xué)性能及構(gòu)件受力性能的負(fù)面影響不大，混凝土碳化的最大危害是會引起鋼筋銹蝕。隨著大氣中的CO2濃度的不斷增長，工廠排泄的廢液、廢渣使河川與地下水中的CO2的濃度逐漸增加，混凝土的碳化作用也將越來越強，碳化程度也越來越大，耐久性損失也越來越大。（1）混凝土碳化的機理混凝土碳化是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程。普通波特蘭水泥混凝土的水泥熟料的主要礦物成分有硅酸三鈣C3S（3CaO·SiO2）、硅酸二鈣C2S（2CaO·SiO2）、鐵鋁酸四鈣C4AF（4CaO·A12O3·Fe2O3）和鋁酸三鈣C3A（3CaO·A12CO3）。有石膏存在時，各礦物成分進(jìn)行水反應(yīng)?？紫端c環(huán)境濕度之間通過溫濕平衡形成穩(wěn)定的孔隙水膜。環(huán)境中的CO2氣體通過混凝土孔隙向混凝土內(nèi)部擴散并在孔隙水中溶解，同時，固態(tài)Ca(OH)2在孔隙水中溶解并向其濃度低的區(qū)域（已碳化區(qū)域）擴散。溶解在孔隙水中的CO2與Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaCO3，反應(yīng)式如下：Ca(OH)2＋CO2→CaCO3＋H2O同時,CSH也在固液界面上發(fā)生碳化反應(yīng)：（3CaO·2SiO2·3H2O）＋3CO2→（3CaCO3·2SiO2·3H2O）碳化反應(yīng)的結(jié)果，一方面，生成的CaCO3和其他固態(tài)物質(zhì)堵塞在混凝土孔隙中，使混凝土的孔隙率下降，大孔減少，從而減弱了后續(xù)的CO2擴散，并使混凝土的密實度提高；另一方面，孔隙水中Ca(OH)2濃度及PH值降低，導(dǎo)致鋼筋脫鈍而銹蝕。（2）混凝土碳化的影響因素混凝土的碳化是伴隨著CO2氣體向混凝土內(nèi)部擴散，溶解于混凝土孔隙內(nèi)的水，再與各水化產(chǎn)物發(fā)生碳化反應(yīng)這樣一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程。研究表明，混凝土的碳化速度取決于CO2氣體的擴散速度及CO2與混凝土成分的反應(yīng)性。而CO2氣體的擴散速度又受混凝土本身的組織密實性、CO2氣體的濃度、環(huán)境的濕度、試件的含水率等因素的影響。所以碳化反應(yīng)受混凝土內(nèi)孔溶液的組成、水化產(chǎn)物的形態(tài)等因素的影響。這些影響因素可歸結(jié)為與混凝土自身相關(guān)的內(nèi)部因素和與環(huán)境相關(guān)的外界因素。對于服役結(jié)構(gòu)物來說，由于其內(nèi)部因素已經(jīng)確定，因此影響其碳化速度的主要因素是外部因素，如CO2的濃度、環(huán)境溫度和濕度。氯鹽對混凝土中鋼筋的侵蝕我國海岸線很長，大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)又集中在沿海地區(qū)，海邊的混凝土工程由于長期受氯離子的侵蝕，混凝土中鋼筋的銹蝕現(xiàn)象非常嚴(yán)重，已建的海港碼頭等工程多數(shù)達(dá)不到設(shè)計壽命；我國北方地區(qū)大量向道路、橋梁等撒除冰鹽，使大量的氯離子滲入混凝土中，引起鋼筋的銹蝕；我國還有大面積的鹽堿地，這些地區(qū)的混凝土工程遭受的腐蝕條件更為嚴(yán)重。（1）氯離子的廣泛存在1）混凝土的原材料一般硅酸鹽水泥本身只含有少量的氯化物。但在混凝土拌制時加入了含氯化物的減水劑，摻入的高爐礦渣是用海水淬冷的，粉煤灰使用海水排濕等，則可能會使混凝土含有相當(dāng)多的氯化物。在大多數(shù)場合，氯化物引起鋼筋腐蝕的問題是氯離子從外界環(huán)境侵入已硬化的混凝土造成的。2）海洋環(huán)境海洋是氯離子的主要來源，海水中通常含有3%的鹽，其中主要是氯離子。以C1-計，海水中的含量約為19000mg/L。海風(fēng)、海霧中也含有氯離子，海砂中更含有不等量的氯離子。同時，沿海地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)河砂匱乏的情況，不經(jīng)技術(shù)處理就使用海砂的現(xiàn)象亦日趨嚴(yán)重，這也為氯離子引起鋼筋銹蝕破壞創(chuàng)造了條件。國外的工程經(jīng)驗教訓(xùn)表明，海水、海風(fēng)和氯離子和不合理地使用海砂，是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因之一。3）道路化冰鹽半個世紀(jì)以來，世界各國為保證交通暢行，冬季向道路、橋梁及城市立交橋等撒鹽或鹽水以化雪防冰，使得大量氯離子滲秀到混凝土之中，引起鋼筋銹蝕。氯離子化冰性能好，價格便宜，從經(jīng)濟(jì)利益考慮，國內(nèi)短時期內(nèi)很難取消使用氯離子化冰的方法，不少地方還將面臨繼續(xù)使用氯離子的局面。4）鹽湖和鹽堿地我國有一定數(shù)量的鹽湖和大面積的鹽堿地，大體可分為沿海和內(nèi)陸兩種類型。沿海地區(qū)的鹽堿地多以含氯離子為主；內(nèi)陸鹽堿地有的以含氯離子為主，有的則以含硫酸為主，多數(shù)情況下是含混合鹽。這些地域的混凝土結(jié)構(gòu)會都受到很強的腐蝕。5）工業(yè)環(huán)境工業(yè)環(huán)境十分復(fù)雜，就腐蝕介質(zhì)而言有酸、堿、鹽等，并伴有液、氣、固態(tài)等不同形式，其中以氯離子、氯氣和氯化氫等為主的腐蝕環(huán)境不在少數(shù)，處在此類環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕破壞往往是迅速而又十分嚴(yán)重的。混凝土的凍融破壞混凝土在飽水狀態(tài)下因凍融循環(huán)產(chǎn)生的破壞作用稱為凍融破壞，混凝土的抗凍耐久性（簡稱抗冰性）即是指飽水混凝土抵抗凍融循環(huán)作用的性能。（1）混凝土凍融破壞的機理混凝土是由水泥砂漿和粗骨料組成的毛細(xì)孔多孔體，在拌制混凝土?xí)r，為了得到必要的和易性，加入的拌和水總要多于水泥的水化水，這部分多余的水便以游離水的形式滯留于混凝土中形成連通的毛細(xì)孔，并占有一定的體積。這種毛細(xì)孔的自由水就是導(dǎo)致混凝土遭受凍害的主要因素，因為水遇冷凍結(jié)冰會發(fā)生體積膨脹，引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞。處于飽和狀態(tài)的混凝土受凍時，其毛細(xì)孔壁同時隨膨脹壓和滲透壓兩種壓力，當(dāng)這兩種壓力超過混凝土的抗拉強度時混凝土就會開裂。在反復(fù)凍融循環(huán)后，混凝土中的裂縫會互相貫通，其強度也會逐漸降低，最后甚至完全喪失，使混凝土由表及里遭受破壞。（2）影響混凝土抗凍性的因素1）水灰比水灰比直接影響混凝土的孔隙率及孔結(jié)構(gòu)。隨著水灰比的增加，不僅飽和水的開孔總體積增加，而且平均孔徑也增加，在凍融過程中產(chǎn)生的凍脹壓力和滲透壓力就大，因而混凝土的抗凍性必然降低。2）含氣量含氣量也是影響混凝土抗凍性的主要影響因素，特別是加入引氣劑形成的微細(xì)孔對提高混凝土抗凍性尤為重要，因為這些互不連通的微細(xì)氣孔在混凝土受凍初期能使毛細(xì)孔中的靜水壓力減小，即起到減壓作用。在混凝土受凍結(jié)過程中，這些孔隙可以阻止或抑制水泥漿中微小冰體的形成。3）混凝土的飽水狀態(tài)混凝土的凍害與其孔隙的飽水程度緊密相關(guān)。一般認(rèn)為含水量小于孔隙總體積的91.7%就不會產(chǎn)生凍結(jié)膨脹壓力。該數(shù)值被稱為極限飽水度。混凝土的飽水狀態(tài)主要與混凝土結(jié)構(gòu)的部位及其所處自然環(huán)境有關(guān)。4）混凝土的受凍齡期混凝土的抗凍性隨齡期的增長而提高。因為齡期越長水泥水化就越充分，混凝土強度越高，抵抗膨脹的能力就越大，這一點在早期受凍的混凝土上表現(xiàn)最明顯。5）水泥品種水泥品種和活性都對混凝土抗凍性有影響，主要是因為其中熟料部分的相對體積不同和硬化速度的變化?；炷恋目箖鲂噪S水泥活性增高而提高。普通硅酸鹽水泥混凝土的抗凍性優(yōu)于混和水泥混凝土，更優(yōu)于火山灰水泥混凝土?？偨Y(jié)已建工程的運行實踐和室內(nèi)混凝土的抗凍性試驗，國內(nèi)各種水泥抗凍性高低的順序為：硅酸鹽水泥>普通硅酸鹽水泥>礦渣硅酸鹽水泥>火山灰（粉煤灰）硅酸鹽水泥。6）骨料質(zhì)量混凝土中的石子和砂在整個混凝土原料中占有的比例為70%~93%。骨料的好壞對混凝土的抗凍性有很大的影響?；炷凉橇蠈炷量箖鲂杂绊懼饕w現(xiàn)在骨料吸水率及骨料本身的抗凍性。吸水率大的骨料對抗凍性不利。7）外加劑及摻合料減水劑、引氣劑及引起減水劑等外加劑均能提高混凝土的抗凍性。引氣劑能加強混凝土的含氣量，并使氣泡均勻；而減水劑則能降低混凝土的水灰比，從而減少孔隙率，最終都能提高混凝土的抗凍性。粉煤灰摻合料對混凝土抗凍性的影響，主要取決于粉煤灰本身的質(zhì)量。摻入適當(dāng)?shù)膬?yōu)質(zhì)粉煤灰，只要保證混凝土等強、等含氣量就不會對其抗凍性有不利影響。8）輕集料混凝土的抗凍性一般來說，輕集料混凝土的抗凍性比較好，因為輕集料混凝土多孔，且這些孔隙不易被水飽和。混凝土受凍時，部分未受凍的水可以被冰體的膨脹壓力擠入集料的孔隙中，從而減少了膨脹壓力及混凝土的內(nèi)應(yīng)力，因此采用輕集料拌制的混凝土不加引氣劑也能獲得良好的抗凍性，其經(jīng)過300次凍融循環(huán)作用后的耐久性指數(shù)一般接近或超過40，個別可達(dá)80。輕集料混凝土的抗凍性能與其使用條件有關(guān)。處于不利條件下使用的輕集料應(yīng)具有較高的抗凍標(biāo)號。（3）混凝土的鹽凍破壞混凝土的鹽凍破壞一般是指在凍融循環(huán)條件下，由除冰鹽引起的路面混凝土剝蝕。影響混凝土抗鹽凍耐久性的因素：①含氣量增加含氣量能顯著提高混凝土的抗鹽凍性，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，不同含氣量的混凝土抗鹽凍性的差異更加明顯，引氣劑的作用也更加明顯。由于鹽使混凝土的初始飽水度、滲透壓和靜水壓提高，破壞作用更大，因此，為保證混凝土的抗鹽凍性，混凝土的含氣量比一般抗凍混凝土更大，一般應(yīng)在6%以上。②水灰比試驗結(jié)果表明，水灰比增大時混凝土的抗鹽凍性下降，且隨凍融循環(huán)次數(shù)的增多，這種趨勢更加明顯，見性的不利影響主要體現(xiàn)在其對平均氣飽間距、可凍水含量和混凝土強度的負(fù)面影響上。為配制高抗鹽凍性混凝土，水灰比宜控制在0.45以內(nèi)。③水泥品種與混合材用礦渣、粉煤灰或石灰石取代硅酸鹽水泥時，混凝土的抗鹽凍性有不同程度的降低，其中以摻石灰石的影響最明顯，摻粉灰的次之，摻礦渣的影響小，而摻硅灰可改善混凝土抗鹽凍性。④鹽的種類楊全兵等人的試驗表明，各種不同的鹽溶液，除4%Na2SO4溶液外，都不同程度地引起混凝土剝蝕，剝蝕的嚴(yán)重程度依次為氯化鈉>尿素>氯化鈣>海水>硫酸鈉2.2混凝土表面磨損混凝土的耐磨性決定于其強度和硬度，特別是面層混凝土的強度與硬度，其影響因素有混凝土強度、粗骨料、細(xì)骨料、水泥及摻合料、養(yǎng)護(hù)方法與質(zhì)量等。（1）混凝土的強度試驗均表明，混凝土抗壓強度越高，其耐磨性也越好。（2）粗骨料的品種和性能由于粗骨料在混凝土中所占的體積較大，粗骨料的品種和性能對混凝土的耐磨性有重要影響。粗骨料硬度越高，韌性越高，則混凝土的耐磨性越好。（3）細(xì)骨料與砂率采用各種細(xì)骨料的砂漿，按其耐磨性排列的順序如下：鐵粉＞河砂＞石灰石砂＞礬土砂＞水淬高爐礦渣礦，因此，配置耐磨性好的砂漿與混凝土應(yīng)采用鐵粉或河砂。（4）水泥與摻合料水泥成分、混合材及摻合料對混凝土的耐磨性也有影響。為保證路面混凝土的耐磨性，我國JTJ/T037—2000《公路水泥混凝土路面滑模施工技術(shù)規(guī)程》除對粗、細(xì)骨料的耐磨性提出要求外，還規(guī)定：水泥的磨損量不得大于3.6kg/m2，水泥中不得摻煤石、火山灰、粘土等混合材，水泥中已含混合材與外摻粉煤灰的總量不得超過水泥用量的30%，養(yǎng)生劑的相對磨損率應(yīng)≥95%等。3混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計3.1我國現(xiàn)有規(guī)范的有關(guān)規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2002）將混凝土結(jié)構(gòu)的適用環(huán)境類別劃分為五類（如表3.1）。要求在預(yù)期的自然環(huán)境和人為環(huán)境的化學(xué)和物理作用下，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足設(shè)計工作壽命要求。一類環(huán)境中，設(shè)計使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最低混凝土強度等級為C30；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的最低強度等級為C40；（2）混凝土中的最大氯離子含量為0.06%；（3）宜使用非堿活性骨料；當(dāng)使用堿活性骨料時，混凝土中的最大堿含量為3.0kg/m3（4）混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)按表3.3的規(guī)定增加40%；當(dāng)采取有效的表面防護(hù)措施時，混凝土保護(hù)層厚度可適當(dāng)減??；（5）在使用過程中，應(yīng)定期維護(hù)。處于一類環(huán)境且由工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件，當(dāng)混凝土強度等級不低于C20時，其保層厚度可按表3.3中的規(guī)定減少5mm，但預(yù)應(yīng)力鋼筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于15mm。預(yù)制鋼筋混凝土受彎構(gòu)件鋼筋端頭的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于10mm；預(yù)制勒形板主筋的保護(hù)層厚度應(yīng)按梁的數(shù)值取用。板、墻、殼的分布筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于表3.3中相應(yīng)數(shù)值減10mm，且不應(yīng)小于10mm；梁、柱中箍筋和構(gòu)造鋼筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于15mm。當(dāng)梁、柱中縱向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度大于40mm時，應(yīng)對保護(hù)層采取有效的防裂構(gòu)造措施。處于二、三類環(huán)境中的懸臂板，其上表面應(yīng)采取有效的保護(hù)措施。對有防火要求的建筑物和處于四、五類環(huán)境中的建筑物，其保護(hù)層厚度尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。二類和三類環(huán)境中，設(shè)計使用年限為100年的混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)采取專門有效措施。嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)的潮濕環(huán)境中，結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)滿足抗凍要求，混凝土等級應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。有抗?jié)B要求的混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的抗?jié)B等級應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。三類環(huán)境中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其受力鋼筋宜采用環(huán)氧樹脂涂層帶肋鋼筋；對預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨具及連接器，應(yīng)采取專門防護(hù)措施。四類和五類環(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。對臨時性混凝土結(jié)構(gòu)，可不考慮混凝土的耐久性要求。3.2已有的耐久性設(shè)計方法混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的方法（1）耐久性極限狀態(tài)設(shè)計法混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方法至今尚未形成統(tǒng)一的、公認(rèn)的、最合理的、最科學(xué)的方法，基于對耐久性定義理解的不同，現(xiàn)有一些不同的設(shè)計方法。極限狀態(tài)設(shè)計方法就是其中之一。其基本思路是：①確定結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限是進(jìn)行耐久性設(shè)計的前提。②確定結(jié)構(gòu)工作環(huán)境和耐久性等級是建立耐久性極限狀態(tài)方程的依據(jù)。③建立在設(shè)計使用年限內(nèi)結(jié)構(gòu)抵抗環(huán)境作用的能力大于環(huán)境對結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)的耐久性極限方程?；谏鲜鏊悸罚⒛途眯詷O限狀態(tài)方程的方法有如下幾種。1）采用指數(shù)法的耐久性極限狀態(tài)設(shè)計法[38][57]日本東京大學(xué)同村甫教授提出耐久性設(shè)計應(yīng)全面考慮材料質(zhì)量、施工程序、結(jié)構(gòu)構(gòu)造。在一定環(huán)境中正常工作，在要求的使用期限內(nèi)，不要求維修的條件是Sp≤Tp式中：Sp—環(huán)境指數(shù)，Sp＝So＋△Sp。環(huán)境指數(shù)的取值，是以一個在中等環(huán)境條件下工作的混凝土結(jié)構(gòu)若有95%把握不需要維修，取一個Sp初值So=100；根據(jù)使用環(huán)境的不同，對環(huán)境指數(shù)增值，如在含有氯化物環(huán)境下，視其腐蝕作用的大小?？扇　鱏p=40~70，有凍融作用時，可取△Sp=10~70等。Tp—耐久性指數(shù)，它綜合反映設(shè)計施工各工序(序號為i)中影響耐久性的諸因素(序號為j)，分別賦予不同數(shù)值Tp（i,j）然后疊加，比如混凝土材料（i=1）中骨料含水率(j=8)不同，可分別取Tp(1,8)=8～15等。2）采用驗算法的耐久性極限狀態(tài)設(shè)計法設(shè)計原則是在設(shè)計使用期限內(nèi)抵抗環(huán)境作用的能力大于環(huán)境對結(jié)構(gòu)作用的效應(yīng)，即滿足F≤R式中：F一環(huán)境作用效應(yīng)，按環(huán)境類別確定環(huán)境作用效應(yīng)；R—結(jié)構(gòu)構(gòu)件抵抗環(huán)境的作用能力。如以大氣環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)為例，可分為不允許鋼筋銹蝕的構(gòu)件和允許有限鋼筋銹蝕的構(gòu)件。3）按近似概率法的耐久性設(shè)計耐久性設(shè)計包括計算和構(gòu)造部分。計算部分與現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范設(shè)計方法相協(xié)調(diào)，引入耐久性設(shè)計概念，其表達(dá)式為：S≤ηR式中：S一內(nèi)力設(shè)設(shè)計值；R一構(gòu)件抗力設(shè)計值值；η一耐久性設(shè)計系數(shù)數(shù).η為構(gòu)件經(jīng)t時間后后的可靠指標(biāo)標(biāo)β(t)的函數(shù)，η=f[β(t)]，用蒙特卡卡羅法根據(jù)可可靠性數(shù)學(xué)及及規(guī)范給出η=βo/[βo十βtt-β(t)]式中：βo—現(xiàn)行行設(shè)計規(guī)范規(guī)規(guī)定(建議)的可靠指標(biāo)標(biāo)；βt一在t時刻要求的可靠指指標(biāo)確定值；；β(t)—隨時間增增長，結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件抗力R將下降，假假定主要由混混凝土強度和和鋼筋強度降降低引起，經(jīng)經(jīng)統(tǒng)計回歸求求得某地某種種結(jié)構(gòu)構(gòu)件經(jīng)經(jīng)t時間后的可可靠指標(biāo)。（2）混凝土結(jié)構(gòu)的全全壽命設(shè)計結(jié)構(gòu)的耐久壽命定定義為結(jié)構(gòu)在在正常使用、正正常維護(hù)條件件下，結(jié)構(gòu)不不需要投入昂昂貴的維修，而而能保持預(yù)定定使用功能的的結(jié)構(gòu)使用年年限，它受環(huán)環(huán)境、使用條條件、材料性性能的影響，是是受多個隨機機變量影響的的隨機函數(shù)。還還定義了結(jié)構(gòu)構(gòu)的條件動態(tài)態(tài)可靠度為：：結(jié)構(gòu)在正常常使用、維護(hù)護(hù)條件下，結(jié)結(jié)構(gòu)安全使用用到t時刻，在后后續(xù)服務(wù)基準(zhǔn)準(zhǔn)期（T）內(nèi)能完成成預(yù)定功能的的概率。數(shù)學(xué)學(xué)表達(dá)式為：：Pr,t+T=PP{R(τ)≥S(τ),τ∈[t,t++T]∣R（τ）≥S(τ),τ∈[0,t]]}其邏輯控制表達(dá)式式為：Pr=Pr,T{{R(τ)≥S(τ),τ∈[0,T]]}≤Pr,t++T（3）混凝土結(jié)構(gòu)的等等耐久性設(shè)計計為滿足設(shè)計基準(zhǔn)期期內(nèi)的耐久性性要求，通常常做法是以劣劣化速度最快快的角區(qū)的耐耐久性指標(biāo)作作為整體的耐耐久性控制指指標(biāo)，造成混混凝土結(jié)構(gòu)截截面耐久性嚴(yán)嚴(yán)重不等的不不合理現(xiàn)象。該該文獻(xiàn)最后得得出可以通過過在混凝土梁梁截面的角區(qū)區(qū)設(shè)置覆蓋層層，延緩角區(qū)區(qū)鋼筋脫鈍時時間；調(diào)整截截面配筋布置置（可以稱之之為空角式配配筋）。混凝土結(jié)構(gòu)使用壽壽命的評估準(zhǔn)準(zhǔn)則目前，在混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)耐久性預(yù)預(yù)測中，主要要有以下幾種種準(zhǔn)則。（1）碳化壽命準(zhǔn)則碳化壽命準(zhǔn)則是以以保護(hù)層混凝凝土碳化，從從而失去對鋼鋼筋的保護(hù)作作用，使鋼筋筋開始產(chǎn)生銹銹蝕的時間作作為混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的壽命。到到目前為止，基基本上是以混混凝土碳化深深度達(dá)到鋼筋筋表面作為鋼鋼筋開始銹蝕蝕的標(biāo)志。（2）銹脹開裂壽命準(zhǔn)準(zhǔn)則銹脹開裂壽命理論論是以混凝土土表面出現(xiàn)順順筋的銹脹裂裂縫所需時間間作為結(jié)構(gòu)的的使用壽命。這這一準(zhǔn)則認(rèn)為為，混凝土中中的鋼筋銹蝕蝕使混凝土縱縱裂以后，鋼鋼筋銹蝕速度度明顯加快，將將這一界限視視為危及結(jié)構(gòu)構(gòu)安全，需要要維修加固的的前兆。但試驗表明，在一一般的保護(hù)層層厚度、鋼筋筋直徑和混凝凝土強度情況況下，保護(hù)層層開裂所需要要的銹蝕失重重率只有0.5%—1.9%，這比規(guī)范范所允許的鋼鋼筋截面誤差差±5%要小得多。對對于使用環(huán)境境潮濕的結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件，采用用混凝土開裂裂壽命準(zhǔn)則有有實用意義。（3）裂縫寬度與鋼筋筋銹蝕量限值值壽命準(zhǔn)則由于銹脹開裂的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)很難定量量，且銹脹開開裂對于大多多數(shù)結(jié)構(gòu)的安安全性和適用用性影響不大大。于是，人人們又提出了了裂縫寬度與與鋼筋銹蝕量量控制的壽命命準(zhǔn)則，即認(rèn)認(rèn)為銹脹裂縫縫寬度或鋼筋筋銹蝕量達(dá)到到某一界限值值時壽命終止止。如有人提提出以保護(hù)層層出現(xiàn)0.15—0.25mmm裂縫寬度或或鋼筋截面損損失率達(dá)到1%作為耐久性性極限狀態(tài)的的標(biāo)志。通過過對90名資深工程程師的調(diào)查，提提出以構(gòu)件損損傷面積達(dá)12%為耐久性極極限狀態(tài)，并并建立了橋梁梁構(gòu)件壽命預(yù)預(yù)測模型。文文獻(xiàn)[63]根據(jù)4組鋼筋銹蝕蝕深度與保護(hù)護(hù)層開裂的試試驗結(jié)果，對對由于混凝土土碳化引起的的銹蝕情況，建建議以裂縫寬寬度達(dá)0.3mm作為使用壽壽命的終止。但但對工業(yè)廠房房或一般民用用建筑，采用用銹脹開裂壽壽命準(zhǔn)則、裂裂縫寬度與鋼鋼筋銹蝕量限限值壽命準(zhǔn)則則似乎仍然偏偏嚴(yán)。在實際際工程中不乏乏這樣的實例例，構(gòu)件混凝凝土保護(hù)層早早巳脫落，鋼鋼筋銹蝕嚴(yán)重重，但構(gòu)件仍仍在“正常使用”。因此，對對于一般混凝凝土構(gòu)件，以以受力破壞作作為判斷壽命命終結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則可能更合合理一些。（4）承載力壽命準(zhǔn)則則承載力壽命理論是是考慮鋼筋銹銹蝕等引起的的抗力退化，以以構(gòu)件的承載載力降低到某某一界限值作作為耐久性極極限狀態(tài)。我我國《鋼鐵工工業(yè)建筑物可可靠性鑒定規(guī)規(guī)程》(YB2119-89))以一半以上上主筋處于耐耐久性銹蝕狀狀態(tài)，不能滿滿足該規(guī)程規(guī)規(guī)定的B級要求，達(dá)達(dá)到這種狀態(tài)態(tài)的時間Yr稱為該構(gòu)件件的自然壽命命剩余耐久年年限推算值，并并給出了構(gòu)件件剩余壽命的的計算公式。文文獻(xiàn)[64]提出結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件剩余壽命命取結(jié)構(gòu)目前前狀態(tài)到可靠靠指標(biāo)β值下降到某某一水平時所所需時間Tβ，或從結(jié)構(gòu)構(gòu)目前狀態(tài)到到耐久性失效效所需時間TD中取小值(其中TD為混凝土碳碳化深度到達(dá)達(dá)鋼筋表面時時間T1與鋼筋開始始銹蝕到出現(xiàn)現(xiàn)順筋裂縫時時間T2之和)。混凝土結(jié)構(gòu)耐久壽壽命預(yù)測方法法（1）新建混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)耐久壽命預(yù)預(yù)測混凝土的劣化往往往是多種因素素的綜合作用用結(jié)果，至少少是一種侵蝕蝕過程和荷載載的共同63作用而甚難難量化。目前前對混凝土使使用壽命的預(yù)預(yù)測多只考慮慮其中的一個個主要因素。1）基于經(jīng)驗的預(yù)測測方法這是根據(jù)試驗室和和現(xiàn)場大量試試驗結(jié)果與以以往經(jīng)驗的積積累，對耐久久壽命作半定定量的預(yù)測，其其中包含了經(jīng)經(jīng)驗知識與推推理。目前的的一些混凝土土標(biāo)準(zhǔn)實際也也是這樣來估估計耐久壽命命的，認(rèn)為如如果能夠按照照標(biāo)準(zhǔn)提出的的原則和工法法，混凝土就就將具有所需需的耐久性。要要是設(shè)計耐久久壽命比較長長，使用環(huán)境境條件惡劣，或或者遇到一種種新的情況而而缺少經(jīng)驗，這這種預(yù)測方法法就不太可靠靠。2）基于比較的預(yù)測測方法這種方法用得甚少少，其中假定定如果混凝土土在某一期限限內(nèi)是耐久的的，則相似環(huán)環(huán)境下的相似似混凝土也將將有同樣的壽壽命。由于材材料、形狀、施施工質(zhì)量、荷荷載和環(huán)境的的變異性，每每一種混凝土土結(jié)構(gòu)往往是是各具異性的的，不同的小小氣候條件也也會影響混凝凝土的耐久壽壽命。所以即即便有相似的的使用條件，將將過去的經(jīng)驗驗直接用來作作比較則不甚甚合理。3）加速試驗預(yù)測方方法混凝土的耐久性試試驗多采用加加速試驗，如如采用較高的的侵蝕物質(zhì)濃濃度、較高的的溫度或濕度度以加速劣化化過程。加速速試驗的劣化化機理應(yīng)該與與使用條件下下的相同。應(yīng)應(yīng)用加速試驗驗結(jié)果的主要要困難在于將將試驗結(jié)果推推求在使用狀狀態(tài)下的長期期數(shù)據(jù)時會存存在難以避免免的偏差。4）數(shù)學(xué)模型預(yù)測方方法利用數(shù)學(xué)模型預(yù)測測使用壽命是是目前較多使使用的方法，其其預(yù)測的可靠靠程度與模型型的合理性以以及材料與環(huán)環(huán)境參數(shù)選取取的準(zhǔn)確性有有關(guān)。現(xiàn)在已已發(fā)展了考慮慮不同的侵蝕蝕介質(zhì)(如水、鹽類類或氣體)從混凝土表表面向內(nèi)部侵侵入過程的數(shù)數(shù)學(xué)模型用于于壽命預(yù)測。5）壽命預(yù)測的隨機機方法由于影響結(jié)構(gòu)使用用壽命的各因因素都是隨機機變量，甚至至是隨機過程程。影響混凝凝土結(jié)構(gòu)耐久久性的各項因因素，如環(huán)境境溫濕度、有有害介質(zhì)含量量、混凝土的的密實性和空空隙率等都是是隨機變量或或隨機過程；；當(dāng)采用承載載力壽命準(zhǔn)則則時，由于鋼鋼筋銹蝕等因因素的影響，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承承載力將隨時時間衰減，此此時結(jié)構(gòu)的荷荷載與抗力都都是隨機過程程。(2)現(xiàn)有混凝土土結(jié)構(gòu)剩余壽壽命評估評估現(xiàn)有結(jié)構(gòu)剩余余壽命主要有有兩種方法[5]：一是基于于實際檢測的的時間外推方方法；二是數(shù)數(shù)學(xué)模型方法法。但在建立立現(xiàn)有結(jié)構(gòu)壽壽命預(yù)測模型型時，必須借借助實際工程程的實測數(shù)據(jù)據(jù)對壽命預(yù)測測模型進(jìn)行修修正。3.3提高混凝土土結(jié)構(gòu)耐久性性的技術(shù)措施施提高混凝土結(jié)構(gòu)耐耐久性措施主主要包括兩大大類[20]：基本措施施和補充措施施?；敬胧┦┑闹饕獌?nèi)容容是：通過仔仔細(xì)設(shè)計與施施工，最大限限度地提高混混凝土本身的的耐久性，在在使用中保持持低滲透性，以以限制環(huán)境侵侵蝕介質(zhì)滲透透混凝土，從從而預(yù)防鋼筋筋銹蝕。屬于于這類措施的的主要可分下下列三類：①結(jié)構(gòu)采用耐久性設(shè)設(shè)計；②提高混凝土保護(hù)層層厚度和質(zhì)量量；③采用高性能混凝土土。補充措施是指：環(huán)環(huán)境侵蝕作用用特別嚴(yán)重時時，或設(shè)計、施施工不當(dāng)，單單靠上述基本本措施還不能能保證混凝土土結(jié)構(gòu)必要的的耐久性時，需需要另外增加加的其他防護(hù)護(hù)措施。這類類追加的預(yù)防防措施，只能能在基本措施施不足時作為為它的補充，是是在基本措施施的基礎(chǔ)上追追加，而不是是代替。這類類措施主要有有以下幾方面面：①采用耐腐蝕鋼筋；；②對混凝土進(jìn)行表面面處理；③混凝土中摻加阻銹銹劑；④電化學(xué)保護(hù)。（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計1）結(jié)構(gòu)選型和細(xì)部部設(shè)計應(yīng)盡量限制混凝土土表面、接縫縫和密封處積積水，加強排排水，盡量減減少受潮和濺濺濕的表面積積。構(gòu)件選型型上戒單薄、復(fù)復(fù)雜和多棱角角。嚴(yán)格按照照規(guī)范規(guī)定進(jìn)進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計計2）控制裂縫混凝土裂縫可分為為可控制和不不可控制的兩兩類。不可控控制的裂縫包包括混凝土塑塑性收縮、沉沉降或過載造造成的裂縫，常常為較寬的裂裂縫，應(yīng)針對對成因采取措措施預(yù)防開裂裂，即使難以以預(yù)料也應(yīng)加加以引導(dǎo)，使使其發(fā)生于次次要部位或便便于處理的位位置?？煽刂浦屏芽p是靠傳傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計知識，按按結(jié)構(gòu)幾何尺尺寸與荷載可可以合理預(yù)防防和控制的裂裂縫。控制垂垂直于主筋方方向的裂縫的的條件是結(jié)構(gòu)構(gòu)截面尺寸具具有足夠的配配筋率，使它它在任何工作作荷載下均處處于彈性階段段，開裂時混混凝土與鋼筋筋仍結(jié)合良好好。平行于主主筋方向的順順筋可控制裂裂縫對鋼筋銹銹蝕的危害，比比垂直于主筋筋方向的橫向向裂縫更嚴(yán)重重。為控制這這種裂縫，應(yīng)應(yīng)適當(dāng)選擇鋼鋼筋直徑和混混凝土保護(hù)層層厚度，必要要時還可以選選擇垂直于主主筋方向的輔輔助鋼筋，保保證鋼筋的附附著力得以充充分的發(fā)揮。（2）建筑材料1）混凝土在混凝土中同時摻摻入礦物摻合合料的雙摻混混凝土可以達(dá)達(dá)到改善混凝凝土耐久性的的效果。綜合合發(fā)揮高效減減水劑和優(yōu)質(zhì)質(zhì)摻合料固有有的潛勢，配配制低水膠比比的雙摻混凝凝土，可以從從根本上全面面改善混凝土土的結(jié)構(gòu)和性性能，變強度度低、耐久性性差的純硅酸酸鹽水泥混凝凝土為既有高高工作度、高高流變性、低低泌水性、高高早期強度與與長期強度，又又具有高尺度度穩(wěn)定性、高高抗?jié)B性、高高耐久性的高高性能混凝土土。2）鋼筋增加鋼筋本身抵抗抗銹蝕的能力力，也是提高高鋼筋混凝土土結(jié)構(gòu)耐久性性的有效措施施。先后發(fā)展展的耐腐蝕鋼鋼筋有耐腐蝕蝕低合金鋼鋼鋼筋、包銅鋼鋼筋、鍍缽鋼鋼筋、環(huán)氧涂涂層鋼筋、聚聚乙烯縮丁醒醒涂層鋼筋、不不銹鋼筋等。其其中環(huán)氧涂層層是在嚴(yán)格控控制的工廠流流水線上涂覆覆的，所以一一般可以保證證涂層具有高高質(zhì)量。（3）設(shè)計和使用過程程中的結(jié)構(gòu)維維護(hù)1）陰極保護(hù)陰極保護(hù)是混凝土土結(jié)構(gòu)最常用用、最有效的的電化學(xué)保護(hù)護(hù)方法，已有有近百年的應(yīng)應(yīng)用歷史，通通常用于水下下、地下金屬屬管道、設(shè)施施、鋼樁、海海洋平臺等。對對于氯化物引引起嚴(yán)重的鋼鋼筋腐蝕破壞壞而言，由于于陰極保護(hù)不不必鑿除污染染嚴(yán)重但尚未未被銹脹開裂裂的混凝土保保護(hù)層，可以以大大減少修修補工作量，可可使維修成本本降低到一半半。2）鋼筋阻銹劑鋼筋銹蝕常為電化化學(xué)腐蝕，其其陽極反應(yīng)與與陰極反應(yīng)都都是發(fā)生與鋼鋼筋和電解質(zhì)質(zhì)界面之間的的電化學(xué)反應(yīng)應(yīng)。能控制其其中一種界面面反應(yīng)，就能能阻止腐蝕。最最好的辦法就就是將電解質(zhì)質(zhì)的pH值提高到12左右，使鋼鋼筋表面有一一層穩(wěn)定的鈍鈍化膜使陽極極反應(yīng)難以進(jìn)進(jìn)行，從而阻阻止鋼筋的腐腐蝕。阻銹劑劑能優(yōu)先參與與并阻止鋼筋筋這兩種或任任何一種界面面反應(yīng)，并能能長期保持其其穩(wěn)定狀態(tài)，從從而有效地阻阻止了鋼筋的的銹蝕。3）海水耐蝕劑海水耐蝕劑是用礦礦渣、硬石膏膏、天然火山山灰、活性激激發(fā)組分等無無機材料磨粉粉而成。海水水耐蝕劑不含含有害物質(zhì)，無無污染，是一一種高比表面面積、高性能能的混凝土外外加劑，專用用于抗海水和和鹽類的侵蝕蝕。在水泥中中摻入一定比比例的海水耐耐蝕劑拌制而而成的混凝土土,具有抗腐蝕蝕性強、水化化熱低、微膨膨脹、高抗?jié)B滲性等特點。海海水耐蝕劑主主要用于海港港工程、水利利工程、隧道道、涵洞和橋橋梁等基礎(chǔ)工工程，也可以以用于有抗腐腐蝕要求的工工業(yè)與民用建建筑工程。4）混凝土表層處理理為了防止水、氯化化物、二氧化化碳等侵蝕介介質(zhì)滲入混凝凝土中，以延延緩鋼筋銹蝕蝕，對于修補補過的或新澆澆筑的混凝土土結(jié)構(gòu)，涂覆覆混凝土作為為第一道防線線，往往是一一種比較簡便便、經(jīng)濟(jì)和有有效的輔助性性保護(hù)措施。鑲鑲面板是另一一種混凝土表表層處理方式式。5）定期檢測在混凝土結(jié)構(gòu)的使使用階段，應(yīng)應(yīng)重視對結(jié)構(gòu)構(gòu)的正常維護(hù)護(hù)和管理。鑒鑒于我國原有有混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)對耐久性考考慮不夠，應(yīng)應(yīng)重視對服役役混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的檢測和評評估，必要時時進(jìn)行修理和和加固，以保保證結(jié)構(gòu)在使使用期內(nèi)的安安全。對于混混凝土結(jié)構(gòu)易易主而改變用用途和作結(jié)構(gòu)構(gòu)改造的行為為，必須嚴(yán)格格管理，并進(jìn)進(jìn)行設(shè)計或加加固計算，以以確保在荷載載或結(jié)構(gòu)條件件變化時結(jié)構(gòu)構(gòu)的安全。定定期的檢測和和維修是非常常有必要，這這對維護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)適用性和耐耐久性，延長長結(jié)構(gòu)使用壽壽命是非常的的重要。短期期看檢測和維維修會增加一一些費用，但但從長遠(yuǎn)來看看，卻是非常常有益和經(jīng)濟(jì)濟(jì)的。4結(jié)論與展望4.1結(jié)論鋼筋混凝土耐久性性是一復(fù)雜性性的問題,其研究不能能再沿用簡單單的還原論方方法處理。還還原論認(rèn)為將將整個結(jié)構(gòu)分分解開來,從低層次向向高層次研究究,低層次的問問題弄清楚了了,將低層次集集合起來就可可弄清楚高層層次和整體的的問題，而常常忽略各因素素間的復(fù)雜聯(lián)聯(lián)系及其不確確定性,及由此而產(chǎn)產(chǎn)生的混凝土土耐久性的不不確定性及其其波浪式、螺螺旋式發(fā)展的的特點。但在在復(fù)雜性問題題中,高層次事物物可以有低層層次事物所沒沒有的性質(zhì),或者整體可可以具有各組組成部分所沒沒有的性質(zhì),把復(fù)雜性事事物分解開來來后,這些整體性性質(zhì)在部分層層次上就可能能消失了,這樣即使各各部分各層次次研究得再清清楚,還是沒有解解決整體性問問題。4.2展望鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是是一個多尺度度、多體、非非平衡系統(tǒng)，具具有多因素的的強相互作用用,各種因素在在實際工程中中很難絕對分分開,尤其是外部部環(huán)境因素與與內(nèi)部因素的的相互作用,由單個影響響因素的研究究結(jié)論并不能能確切推知各各種因素綜合合作用下的混混凝土的耐久久性性能,也就是說,各種因素的的相互作用是是非線性的;實際工程中中各種因素又又具有高度不不確定性、隨隨機性和未確確知性，如實實際的水灰比比、水泥用量量是一隨機變變量,同一構(gòu)件的的不同部位,其各因素也也不同，同一一施工單位在在各部位的施施工質(zhì)量也是是不確定的,濕度、溫度度、ＣＯ2濃度、風(fēng)壓壓等隨環(huán)境條條件變化,具有高度不不確定性,各因素的復(fù)復(fù)雜的相互作作用更具有高高度未確知性性,因此,僅從機理性性、微觀層次次來分析研究究是不能反應(yīng)應(yīng)其整體性質(zhì)質(zhì)的,必須從實際際工程數(shù)據(jù)中中吸收機理性性的信息,也就是要不不斷積累實際際工程經(jīng)驗數(shù)數(shù)據(jù),并結(jié)合機理理性的判斷來來建立數(shù)學(xué)模模型,并充分利用用專家工程經(jīng)經(jīng)驗知識和判判斷來修正。最最后建立與現(xiàn)現(xiàn)代計算機技技術(shù)相結(jié)合的的計算模型,組織多學(xué)科科交叉的研究究,在多學(xué)科交交叉點上爭取取突破是研究究鋼筋混凝土土耐久性這一一復(fù)雜性問題題的一個可能能途徑。參考文獻(xiàn)[1]國家標(biāo)準(zhǔn)::建筑結(jié)構(gòu)可可靠度設(shè)計統(tǒng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB500068—2001）.北京:中國建筑工工業(yè)出版社,20001[2]國家標(biāo)準(zhǔn)::建筑結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計通用符號號計量單位和和基本術(shù)語（GBJ83—85）.北京:中國計劃出版社,11984[3]黃興隸.工工程結(jié)構(gòu)可靠靠性設(shè)計.北京:人民交通出出版社,19899[4]李田,劉西西拉.混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的耐久性設(shè)設(shè)計.土木工程學(xué)學(xué)報,19944,27（2）:47~555[5]牛荻濤.混混凝土結(jié)構(gòu)耐耐久性與壽命命預(yù)測.北京:科學(xué)出版社,20033[6]牛荻濤,王王慶霖.一般大氣環(huán)環(huán)境混凝土強強度經(jīng)時變化化模型.工業(yè)建筑,19955,25（6）:36~38[7]GjorvvOE..Long--timeofduurabillityoofconncreteeinsseawatter.ACCIJouurnal,,1971,,68（1）:60~67[8]羅福午.建建筑結(jié)構(gòu)缺陷陷事故的分析析及防治.北京:清華大學(xué)出出版社,19966[9]KilarreskiWR.FFailurreofreinfforcemmentcconcreetesttructuureduuetocorroosion..MaterrialPerformaance,11980(33):1211～128[10]盧木.混混凝土耐久性性研究現(xiàn)狀和和研究方向.工業(yè)建筑,19977,27（5）:1~4[11]張富春..混凝土構(gòu)筑筑物的維護(hù)、修修補與拆除.北京:中國建筑工工業(yè)出版社,19900[12]倪繼淼..混凝土和鋼鋼筋混凝土的的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