變形和裂縫寬度的計(jì)算課件

變形和裂縫寬度的計(jì)算9.1概述外觀感覺?íì裂縫過寬：鋼筋銹蝕導(dǎo)致承載力降低，影響使用壽命耐久性—心理承受：不安全感，振動雜訊對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響：門窗開關(guān)，隔牆開裂等振動、變形過大對其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響???????íì影響正常使用：如吊車、精密儀器適用性—承載能力極限狀態(tài)安全性—?????????????????íì—結(jié)構(gòu)的功能

對於超過正常使用極限狀態(tài)的情況，由於其對生命財(cái)產(chǎn)的危害性比超過承載力極限狀態(tài)要小，因此相應(yīng)的可靠度水準(zhǔn)可比承載力極限狀態(tài)低一些。正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算運(yùn)算式為，Sk：作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值，如撓度變形和裂縫寬度，應(yīng)根據(jù)荷載標(biāo)準(zhǔn)值和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定。以受彎構(gòu)件為例，在荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩可表示為，

Msk

=CGGk+CQQk由於活荷載達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)值Qk的作用時(shí)間較短，故Msk稱為短期彎矩，其值約為彎矩設(shè)計(jì)值的50%~70%。由於在荷載的長期作用下，構(gòu)件的變形和裂縫寬度隨時(shí)間增長，因此需要考慮長期荷載的影響，長期彎矩可表示為，

Mlk=CGGk+yqCQQkyq為活荷載準(zhǔn)永久值係數(shù)（quasi-permanentload）結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài):

承載能力極限狀態(tài):安全性正常使用極限狀態(tài):使用性和耐久性對於結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)使用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值和準(zhǔn)永久值，材料強(qiáng)度採用標(biāo)準(zhǔn)值。正常使用極限狀態(tài)主要驗(yàn)算構(gòu)件的裂縫寬度以及變形（剛度）。驗(yàn)算時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮短期效應(yīng)組合以及長期效應(yīng)組合兩種情況。9.2裂縫寬度計(jì)算——荷載引起的裂縫寬度一、裂縫的出現(xiàn)、分佈與開展★在裂縫出現(xiàn)前，混凝土和鋼筋的應(yīng)變沿構(gòu)件的長度基本上是均勻分佈的。★當(dāng)混凝土的拉應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度時(shí)，首先會在構(gòu)件最薄弱截面位置出現(xiàn)第一條（批）裂縫?！锪芽p出現(xiàn)瞬間，裂縫截面位置的混凝土退出受拉工作，應(yīng)力為零，而鋼筋拉應(yīng)力應(yīng)力產(chǎn)生突增Dss=ft/r，配筋率越小，Dss就越大?！镉伸朵摻钆c混凝土之間存在粘結(jié)，隨著距裂縫截面距離的增加，混凝土中又重新建立起拉應(yīng)力sc，而鋼筋的拉應(yīng)力則隨距裂縫截面距離的增加而減小。★當(dāng)距裂縫截面有足夠的長度l時(shí)，混凝土拉應(yīng)力sc增大到ft，此時(shí)將出現(xiàn)新的裂縫?！锶绻麅蓷l裂縫的間距小於2l，則由於粘結(jié)應(yīng)力傳遞長度不夠，混凝土拉應(yīng)力不可能達(dá)到ft，因此將不會出現(xiàn)新的裂縫，裂縫的間距最終將穩(wěn)定在（l~2l）之間，平均間距可取1.5l?！飶牡谝粭l（批）裂縫出現(xiàn)到裂縫全部出齊為裂縫出現(xiàn)階段，該階段的荷載增量並不大，主要取決於混凝土強(qiáng)度的離散程度。★裂縫間距的計(jì)算公式即是以該階段的受力分析建立的。★裂縫出齊後，隨著荷載的繼續(xù)增加，裂縫寬度不斷開展。裂縫的開展是由於混凝土的回縮，鋼筋不斷伸長，導(dǎo)致鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生變形差，這是裂縫寬度計(jì)算的依據(jù)?！镉伸痘炷敛牧系牟痪鶆蛐裕芽p的出現(xiàn)、分佈和開展具有很大的離散性，因此裂縫間距和寬度也是不均勻的。但大量的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料分析表明，裂縫間距和寬度的平均值具有一定規(guī)律性，是鋼筋與混凝土之間粘結(jié)受力機(jī)理的反映。9.3裂縫寬度的計(jì)算二、裂縫間距◆

上式表明，當(dāng)配筋率r

相同時(shí)，鋼筋直徑越細(xì)，裂縫間距越小，裂縫寬度也越小，也即裂縫的分佈和開展會密而細(xì)，這是控制裂縫寬度的一個(gè)重要原則?！?/p>

但上式中，當(dāng)d/r

趨於零時(shí)，裂縫間距趨於零，這並不符合實(shí)際情況?！?/p>

試驗(yàn)表明，當(dāng)d/r

很大時(shí)，裂縫間距趨近於某個(gè)常數(shù)。該數(shù)值與保護(hù)層c和鋼筋淨(jìng)間距有關(guān)，根據(jù)試驗(yàn)分析，對上式修正如下，對於受彎構(gòu)件，可將受拉區(qū)近似作為一軸心受拉構(gòu)件，根據(jù)粘結(jié)力的有效影響範(fàn)圍，取有效受拉麵積Ate=0.5bh+(bf-b)hf，因此將式中配筋率r的用以下受拉區(qū)有效配筋率替換後，即可用於受彎構(gòu)件採用rte

後，裂縫間距可統(tǒng)一表示為，根據(jù)試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)分析，並考慮受力特徵的影響，對於常用的帶肋鋼筋，《規(guī)範(fàn)》給出的平均裂縫間距l(xiāng)m的計(jì)算公式為，受彎構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件c——最外層縱向受拉鋼筋外邊緣到受拉區(qū)底邊的距離（mm），當(dāng)c<20mm時(shí)，取c=20mm；d——鋼筋直徑（mm），當(dāng)用不同直徑的鋼筋時(shí)，d改用換算直徑4As/u，u為縱向鋼筋的總周長。三、裂縫寬度◆平均裂縫寬度鋼筋應(yīng)力不均勻係數(shù)

由於鋼筋與混凝土間存在粘結(jié)應(yīng)力，隨著距裂縫截面距離的增加，裂縫間混凝土逐漸參與受拉工作，鋼筋應(yīng)力逐漸減小，因此鋼筋應(yīng)力沿縱向的分佈是不均勻的。裂縫截面處鋼筋應(yīng)力最大，裂縫中間鋼筋應(yīng)力最小，其差值反映了混凝土參與受拉工作的大小。鋼筋應(yīng)力不均勻係數(shù)y是反映裂縫間混凝土參加受拉工作程度的影響係數(shù)★當(dāng)y<0.2時(shí)，取y=0.2；當(dāng)y>1.0時(shí)，取y=1.0；★對直接承受重複荷載作用的構(gòu)件，取y=1.0。近似取hc/h=0.67，h/h0=1.1，最大裂縫寬度實(shí)測表明，裂縫寬度具有很大的離散性。取實(shí)測裂縫寬度wt與上述計(jì)算的平均裂縫寬度wm的比值為t。大量裂縫量測結(jié)果統(tǒng)計(jì)表明，t的概率密度分佈基本為正態(tài)。取超越概率為5%的最大裂縫寬度可由下式求得，式中d

為裂縫寬度變異係數(shù)，對受彎構(gòu)件，試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得d=0.4，故取裂縫擴(kuò)大係數(shù)t=1.66。對於軸心受拉和偏心受拉構(gòu)件，由試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)得最大裂縫寬度的擴(kuò)大係數(shù)為t=1.9。長期荷載的影響：由於混凝土的滑移徐變和拉應(yīng)力的鬆弛，會導(dǎo)致裂縫間混凝土不斷退出受拉工作，鋼筋平均應(yīng)變增大，使裂縫隨時(shí)間推移逐漸增大?；炷恋氖湛s也使裂縫間混凝土的長度縮短，也引起裂縫隨時(shí)間推移不斷增大。荷載的變動，環(huán)境溫度的變化，都會使鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)受到削弱，也將導(dǎo)致裂縫寬度不斷增大。根據(jù)長期觀測結(jié)果，長期荷載下裂縫的擴(kuò)大係數(shù)為tl=1.5。軸心受拉構(gòu)件acr=1.5×1.9×0.85×1.1=2.7受彎構(gòu)件acr=1.5×1.66×0.85=2.1鋼筋有效約束區(qū)與裂縫寬度(自學(xué))9.3受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算一、變形限值

f≤[f]

[f]為撓度變形限值。主要從以下幾個(gè)方面考慮：1、保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求。結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過大的變形將影響甚至喪失其使用功能，如支承精密儀器設(shè)備的梁板結(jié)構(gòu)撓度過大，將難以使儀器保持水準(zhǔn)；屋面結(jié)構(gòu)撓度過大會造成積水而產(chǎn)生滲漏；吊車梁和橋樑的過大變形會妨礙吊車和車輛的正常運(yùn)行等。2、防止對結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。如支承在磚牆上的梁端產(chǎn)生過大轉(zhuǎn)角，將使支承面積減小、支承反力偏心增大，並會引起牆體開裂。3、防止對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。結(jié)構(gòu)變形過大會使門窗等不能正常開關(guān)，也會導(dǎo)致隔牆、天花板的開裂或損壞。4、保證使用者的感覺在可接受的程度之內(nèi)。過大振動、變形會引起使用者的不適或不安全感。二、鋼筋混凝土梁抗彎剛度的特點(diǎn)截面抗彎剛度EI體現(xiàn)了截面抵抗彎曲變形的能力，同時(shí)也反映了截面彎矩與曲率之間的物理關(guān)係。對於彈性均質(zhì)材料截面，EI為常數(shù)，M-f

關(guān)係為直線。=（兩端剛接）水準(zhǔn)力-側(cè)移：d312hEIV××=（集中荷載）荷載-撓度：48f3lEIP×=彎矩-曲率：fEIM=應(yīng)力-應(yīng)變：esE剛度是反映力與變形之間的關(guān)係：

由於混凝土開裂、彈塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)係和鋼筋屈服等影響，鋼筋混凝土適筋梁的M-f關(guān)係不再是直線，而是隨彎矩增大，截面曲率呈曲線變化。短期彎矩Msk一般處於第Ⅱ階段，剛度計(jì)算需要研究構(gòu)件帶裂縫時(shí)的工作情況。該階段裂縫基本等間距分佈，鋼筋和混凝土的應(yīng)變分佈具有以下特徵：三、剛度公式的建立材料力學(xué)中曲率與彎矩關(guān)係的推導(dǎo)幾何關(guān)係物理關(guān)係平衡關(guān)係1、幾何關(guān)係：2、物理關(guān)係：3、平衡關(guān)係：根據(jù)裂縫截面的應(yīng)力分佈3、平衡關(guān)係：根據(jù)裂縫截面的應(yīng)力分佈四、參數(shù)h、z

和y1、開裂截面的內(nèi)力臂係數(shù)h

試驗(yàn)和理論分析表明，在短期彎矩Msk=（0.5~0.7）Mu範(fàn)圍，裂縫截面的相對受壓區(qū)高度x變化很小，內(nèi)力臂的變化也不大。對常用的混凝土強(qiáng)度和配筋情況，h值在0.83~0.93之間波動?！兑?guī)範(fàn)》為簡化計(jì)算，取h=0.87。2、受壓區(qū)邊緣混凝土平均應(yīng)變綜合係數(shù)z

根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測受壓邊緣混凝土的壓應(yīng)變，可以得到係數(shù)z的試驗(yàn)值。在短期彎矩Msk=（0.5~0.7）Mu範(fàn)圍，係數(shù)z的變化很小，僅與配筋率有關(guān)。《規(guī)範(fàn)》根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析給出，受壓翼緣加強(qiáng)係數(shù)3、鋼筋應(yīng)變不均勻係數(shù)y

rte為以有效受拉混凝土截面面積計(jì)算的受拉鋼筋配筋率。Ate為有效受拉混凝土截面面積，對受彎構(gòu)件取當(dāng)y<0.2時(shí)，取y=0.2；當(dāng)y>1.0時(shí)，取y=1.0；對直接承受重複荷載作用的構(gòu)件，取y=1.0。

在短期彎矩Msk=（0.5~0.7）Mu範(fàn)圍，三個(gè)參數(shù)h、z

和y中，h和z為常數(shù)，而y隨彎矩增長而增大。該參數(shù)反映了裂縫間混凝土參與受拉工作的情況，隨著彎矩增加，由於裂縫間粘結(jié)力的逐漸破壞，混凝土參與受拉的程度減小，平均應(yīng)變增大，

y逐漸趨於1.0，抗彎剛度逐漸降低。五、長期荷載作用下的抗彎剛度

在長期荷載作用下，由於混凝土的徐變，會使梁的撓度隨時(shí)間增長。此外，鋼筋與混凝土間粘結(jié)滑移徐變、混凝土收縮等也會導(dǎo)致梁的撓度增大。根據(jù)長期試驗(yàn)觀測結(jié)果，長期撓度與短期撓度的比值q可按下式計(jì)算，長期抗彎剛度六、受彎構(gòu)件的撓度變形驗(yàn)算◆

由於彎矩沿梁長的變化的，抗彎剛度沿梁長也是變化的。但按變剛度梁來計(jì)算撓度變形很麻煩。◆《規(guī)範(fàn)》為簡化起見，取同號彎矩區(qū)段的最大彎矩截面處的最小剛度Bmin，按等剛度梁來計(jì)算◆這樣撓度的簡化計(jì)算結(jié)果比按變剛度梁的理論值略偏大?！舻拷ё幍那收`差對梁的最大撓度影響很小，且撓度計(jì)算僅考慮彎曲變形的影響，實(shí)際上還存在一些剪切變形，因此按最小剛度Bmin計(jì)算的結(jié)果與實(shí)測結(jié)果的誤差很小。“最小剛度剛度原則”9.5混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性◆混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)能在自然和人為環(huán)境的化學(xué)和物理作用下，滿足在規(guī)定的設(shè)計(jì)工作壽命內(nèi)不出現(xiàn)無法接受的承載力減小、使用功能降低和不能接受的外觀破損等的耐久性要求?！裟途眯允侵附Y(jié)構(gòu)在預(yù)定設(shè)計(jì)工作壽命期內(nèi)，在正常維護(hù)條件下，不需要進(jìn)行大修和加固滿足，而滿足正常使用和安全功能要求的能力。◆對於一般建築結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)工作壽命為50年，重要的建築物可取100年?！艚陙?，隨著建築市場化的發(fā)展，業(yè)主也可以對建築的壽命提出更高要求。對於其他土木工程結(jié)構(gòu)，根據(jù)其功能要求，設(shè)計(jì)工作壽命也有差別，如橋樑工程一般要求在100年以上?；炷两Y(jié)構(gòu)使用壽命

無損傷劣化開始，可修補(bǔ)毀壞,廢棄HighwayBridgeinService

NewYorkState,US世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的工程建設(shè)大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段：⑴大規(guī)模建設(shè)；⑵新建與改建、維修並重；⑶重點(diǎn)轉(zhuǎn)向既有建築物的維修改造。目前經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家處於第三階段，結(jié)構(gòu)因耐久性不足而失效，或?yàn)楸ＷC繼續(xù)正常使用而付出巨大維修代價(jià)，這使得耐久性問題變得十分重要。我國50年代開始大規(guī)模建設(shè)的工程專案，由於當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，材料標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)都較低，除一些重要的工程專案目前需要繼續(xù)維持其使用外，其他大部分工程已達(dá)到其使用壽命。我國真正進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)是在改革開放以後，因此國外發(fā)達(dá)國家在耐久性上所遇到的問題應(yīng)引起我國工程技術(shù)人員的足夠重視，避免重蹈發(fā)達(dá)國家的覆轍，對國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)造成巨大浪費(fèi)。碳化一、影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素內(nèi)部因素：混凝土強(qiáng)度滲透性保護(hù)層厚度水泥品種標(biāo)號和用量外加濟(jì)等外部因素：環(huán)境溫度濕度

CO2含量侵蝕性介質(zhì)等1、混凝土的凍融破壞◆

混凝土水化結(jié)硬後，內(nèi)部有很多毛細(xì)孔。在澆築混凝土?xí)r，為得到必要的和易性，往往會比水泥水化所需要的水多些?！?/p>

多餘的水份滯留在混凝土毛細(xì)孔中。低溫時(shí)水份因結(jié)冰產(chǎn)生體積膨脹，引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞?！?/p>

反復(fù)凍融多次，就會使混凝土的損傷累積達(dá)到一定程度而引起結(jié)構(gòu)破壞?！?/p>

防止混凝土凍融破壞的主要措施是降低水灰比，減少混凝土中多餘的水份。◆

冬季施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止早期受凍，並摻入防凍劑等。2、混凝土的堿集料反應(yīng)◆混凝土集料中的某些活性礦物與混凝土微孔中的鹼性溶液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)稱為堿集料反應(yīng)。◆堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的堿-矽酸鹽凝膠，吸水後會產(chǎn)生膨脹，體積可增大3~4倍，從而混凝土的剝落、開裂、強(qiáng)度降低，甚至導(dǎo)致破壞?！粢饓A集料反應(yīng)有三個(gè)條件：⑴混凝土的凝膠中有鹼性物質(zhì)。這種鹼性物質(zhì)主要來自於水泥，若水泥中的含堿量（Na2O，K2O）大於0.6%以上時(shí)，則會很快析出到水溶液中，遇到活性骨料則會產(chǎn)生反應(yīng)；⑵骨料中有活性骨料，如蛋白石、黑矽石、燧石、玻璃質(zhì)火山石、安山石等含SiO2的骨料；⑶水分。堿骨料反應(yīng)的充分條件是有水分，在乾燥環(huán)境下很難發(fā)生堿骨料反應(yīng)。3、侵蝕性介質(zhì)的腐蝕⑴硫酸鹽腐蝕：硫酸鹽溶液與水泥石中的氫氧化鈣及水化鋁酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成石膏和硫鋁酸鈣，產(chǎn)生體積膨脹，使混凝土破壞。硫酸鹽除在一些化工企業(yè)存在外，海水及一些土壤中也存在。當(dāng)硫酸鹽的濃度（以SO2的含量表示）達(dá)到2‰時(shí)，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。⑵酸腐蝕：混凝土是鹼性材料，遇到酸性物質(zhì)會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝土產(chǎn)生裂縫、脫落，並導(dǎo)致破壞。酸不僅存在於化工企業(yè)，在地下水，特別是沼澤地區(qū)或泥炭地區(qū)廣泛存在碳酸及溶有CO2的水。此外有些油脂、腐植質(zhì)也呈酸性，對混凝土有腐蝕作用。⑶海水腐蝕：在海港、近海結(jié)構(gòu)中的混凝土構(gòu)築物，經(jīng)常收到海水的侵蝕。海水中的NaCl、MgCl2、MgSO4、K2SO4等成分，尤其是Cl-和硫酸鎂對混凝土有較強(qiáng)的腐蝕作用。在海岸飛濺區(qū)，受到幹濕的物理作用，也有利於Cl-和SO4的滲入，極易造成鋼筋銹蝕。貴州鋁廠－柱開脹嘉裕關(guān)－結(jié)構(gòu)梁腐蝕破壞張掖－堿泉村張掖－牆面張掖－高架橋墩青?；S－橋柱青海化工廠－橋面護(hù)欄團(tuán)結(jié)湖－橋柱瀋陽－山海關(guān)高速公路路椽石瀋陽－山海關(guān)摻入矽灰、減水劑、超細(xì)粉煤灰的路緣瀋陽－山海關(guān)高速公路冬季撤鹽4、混凝土的碳化◆混凝土中鹼性物質(zhì)（Ca(OH)2）使混凝土內(nèi)的鋼筋表明形成氧化膜，它能有效地保護(hù)鋼筋，防止鋼筋銹蝕?！舻伸洞髿庵械亩趸迹–O2）與混凝土中的鹼性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使混凝土的Ph值降低。其他物質(zhì)，如SO2、H2S，也能與混凝土中的鹼性物質(zhì)發(fā)生類似的反應(yīng)，使混凝土的Ph值降低，這就是混凝土的碳化。◆當(dāng)混凝土保護(hù)層被碳化到鋼筋表面時(shí)，將破壞鋼筋表面的氧化膜，引起鋼筋的銹蝕。此外，碳化還會加劇混凝土的收縮，可導(dǎo)致混凝土的開裂?！粢虼耍炷恋奶蓟腔炷两Y(jié)構(gòu)耐久性的重要問題?！艋炷恋奶蓟瘡臉?gòu)件表面開始向內(nèi)發(fā)展，到保護(hù)層完全碳化，所需要的時(shí)間與碳化速度、混凝土保護(hù)層厚度、混凝土密實(shí)性以及覆蓋層情況等因素有關(guān)。[1]環(huán)境因素◆碳化速度主要取決於空氣中的CO2濃度和向混凝土中的擴(kuò)散速度?？諝庵械腃O2濃度大，混凝土內(nèi)外CO2濃度梯度也愈大，因而CO2向混凝土內(nèi)的滲透速度快，碳化反應(yīng)也快。◆空氣濕度和溫度對碳化反應(yīng)速度有較大影響。因?yàn)樘蓟磻?yīng)要產(chǎn)生水份向外擴(kuò)散，濕度越大，水份擴(kuò)散越慢。當(dāng)空氣相對濕度大於80%，碳化反應(yīng)的附加水份幾乎無法向外擴(kuò)散，使碳化反應(yīng)大大降低?！舳跇O乾燥環(huán)境下，空氣中的CO2無法溶於混凝土中的孔隙水中，碳化反應(yīng)也無法進(jìn)行。◆試驗(yàn)表明，當(dāng)混凝土周圍介質(zhì)的相對濕度為50%~75%時(shí)，混凝土碳化速度最快。環(huán)境溫度越高，碳化的化學(xué)反應(yīng)速度越快，且CO2向混凝土內(nèi)的擴(kuò)散速度也越快。[2]材料因素◆水泥是混凝土中最活躍的成分，其品種和用量決定了單位體積中可碳化物質(zhì)的含量，因而對混凝土碳化有重要影響?！魡挝惑w積中水泥的用量越多，會提高混凝土的強(qiáng)度，又會提高混凝土的抗碳化性能?！羲冶纫彩怯绊懱蓟闹饕蛩亍Ｔ谒嘤昧坎蛔兊臈l件下，水灰比越大，混凝土內(nèi)部的孔隙率也越大，密實(shí)性就越差，CO2的滲入速度越快，因而碳化的速度也越快?！羲冶却髸够炷量紫吨杏坞x水增多，有利於碳化反應(yīng)。◆混凝土中外加摻合料和骨料品種對碳化也有一定的影響。[3]施工養(yǎng)護(hù)條件混凝土攪拌、振搗和養(yǎng)護(hù)條件影響混凝土的密實(shí)性，因而對碳化有較大影響。此外，養(yǎng)護(hù)方法與齡期對水泥的水化程度有影響，進(jìn)而影響混凝土的碳化。所以保證混凝土施工品質(zhì)對提高混凝土的抗碳化性能十分重要。[4]覆蓋層不同飾面材料的碳化深度比5、鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最關(guān)鍵問題。◆當(dāng)混凝土未碳化時(shí)，由於水泥的高鹼性，鋼筋表面形成一層緻密的氧化膜，阻止了鋼筋銹蝕電化學(xué)過程。◆當(dāng)混凝土被碳化，鋼筋表面的氧化膜被破壞，在有水份和氧氣的條件下，就會發(fā)生銹蝕的電化學(xué)反應(yīng)?！翡摻钿P蝕產(chǎn)生的鐵銹（氫氧化亞鐵Fe(OH)3），體積比鐵增加2~6倍，保護(hù)層被擠裂，使空氣中的水份更易進(jìn)入，促使銹蝕加快發(fā)展?！粞鯕夂退菔卿摻钿P蝕必要條件，混凝土的碳化僅是為鋼筋銹蝕提供了可能?！舢?dāng)構(gòu)件使用環(huán)境很乾燥（濕度<40%），或完全處於水中，鋼筋的銹蝕極慢，幾乎不發(fā)生銹蝕?！舳芽p的發(fā)生為氧氣和水份的浸入創(chuàng)造了條件，同時(shí)也使混凝土的碳化形成立體發(fā)展?！舻陙淼难芯堪l(fā)現(xiàn)，銹蝕程度與荷載產(chǎn)生的橫向裂縫寬度無明顯關(guān)係，在一般大氣環(huán)境下，裂縫寬度即便達(dá)到0.3mm，也只是在裂縫處產(chǎn)生鏽點(diǎn)。◆這是由於鋼筋銹蝕是一個(gè)電化學(xué)過程，因此銹蝕主要取決於氧氣通過混凝土保護(hù)層向鋼筋表面的陰極的擴(kuò)散速度，而這種擴(kuò)散速度主要取決於混凝土的密實(shí)度。◆裂縫的出現(xiàn)僅是使裂縫處鋼筋局部脫鈍，使銹蝕過程得以開始，但它對銹蝕速度不起控制作用?！粢虼?，防止鋼筋銹蝕最重要的措施是在增加混凝土的密實(shí)性和混凝土的保護(hù)層厚度。鋼筋銹蝕引起混凝土結(jié)構(gòu)損傷過程如下，首先在裂縫寬度較大處發(fā)生個(gè)別點(diǎn)的“坑蝕”，繼而逐漸形成“環(huán)蝕”，同時(shí)向裂縫兩邊擴(kuò)展，形成銹蝕面，使鋼筋有效面積減小。嚴(yán)重銹蝕時(shí)，會導(dǎo)致沿鋼筋長度出現(xiàn)縱向裂縫，甚至導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脫落，習(xí)稱“暴筋”，從而導(dǎo)致截面承載力下降，直至最終引起結(jié)構(gòu)破壞。鋼筋銹蝕引起混凝土結(jié)構(gòu)損傷過程如下，首先在裂縫寬度較大處發(fā)生個(gè)別點(diǎn)的“坑蝕”，繼而逐漸形成“環(huán)蝕”，同時(shí)向裂縫兩邊擴(kuò)展，形成銹蝕面，使鋼筋有效面積減小。嚴(yán)重銹蝕時(shí)，會導(dǎo)致沿鋼筋長度出現(xiàn)縱向裂縫，甚至導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脫落，習(xí)稱“暴筋”，從而導(dǎo)致截面承載力下降，直至最終引起結(jié)構(gòu)破壞。面積減小屈服強(qiáng)度降低粘結(jié)力降低鋼筋銹蝕引起混凝土結(jié)構(gòu)損傷過程如下，首先在裂縫寬度較大處發(fā)生個(gè)別點(diǎn)的“坑蝕”，繼而逐漸形成“環(huán)蝕”，同時(shí)向裂縫兩邊擴(kuò)展，形成銹蝕面，使鋼筋有效面積減小。嚴(yán)重銹蝕時(shí)，會導(dǎo)致沿鋼筋長度出現(xiàn)縱向裂縫，甚至導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脫落，習(xí)稱“暴筋”，從而導(dǎo)致截面承載力下降，直至最終引起結(jié)構(gòu)破壞。除增加混凝土的密實(shí)度和保護(hù)層厚度外，採用塗面層、鋼筋阻鏽劑、塗層鋼筋等措施來防止鋼筋的銹蝕。二、結(jié)構(gòu)工作環(huán)境類別◆混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與結(jié)構(gòu)工作的環(huán)境有密切關(guān)係?！敉唤Y(jié)構(gòu)在強(qiáng)腐蝕環(huán)境中要比一般大氣環(huán)境中的使用壽命短?！魧恫煌h(huán)境，可以採取不同措施來保證結(jié)構(gòu)使用壽命?！羧缭趷毫迎h(huán)境，一味增加混凝土保護(hù)層是不經(jīng)濟(jì)的，效果也不一定好?？稍跇?gòu)件表面採用防護(hù)塗層。三、耐久性極限狀態(tài)與耐久性設(shè)計(jì)◆混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性極限狀態(tài)，是指經(jīng)過一定使用年限後，結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)某一部分達(dá)到或超過某種特定狀態(tài)，以致結(jié)構(gòu)不能滿足預(yù)定功能的要求?！舻?jīng)過簡單修補(bǔ)、維修，費(fèi)用不大，可恢復(fù)使用要求的情況，可以認(rèn)為沒有達(dá)到耐久性極限狀態(tài)?！糁挥挟?dāng)嚴(yán)重超出正常維修費(fèi)允許範(fàn)圍時(shí)，結(jié)構(gòu)的使用壽命才終止。三、耐久性極限狀態(tài)與耐久性設(shè)計(jì)[1]

對於不允許鋼筋銹蝕的構(gòu)件和環(huán)境，混凝土保護(hù)層完全碳化，即鋼筋脫鈍的時(shí)間T1。不允許鋼筋銹蝕的構(gòu)件和環(huán)境有：預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；低溫環(huán)境；反復(fù)荷載作用；塑性鉸區(qū)；採用鋼絲作主要受力鋼筋的構(gòu)件；重要的、有紀(jì)念性的建築物。[2]

鋼筋銹蝕後截面損失率達(dá)到某一值T2

，如1~5%，可依耐久性等級而定。該極限狀態(tài)可為一般混凝土結(jié)構(gòu)採用，因?yàn)殇摻顝拿撯g到喪失承載力還有相當(dāng)長的時(shí)間，鋼筋截面損失1~5%對結(jié)構(gòu)承載力的影響還不是很嚴(yán)重。[3]

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的可靠指標(biāo)降低到某一允許值T3。隨著時(shí)間的推移，因荷載的作用、環(huán)境變化引起的材料老化、損傷，結(jié)構(gòu)材料的性能逐漸下降，結(jié)構(gòu)可靠度隨時(shí)間逐漸降低，失效概率逐漸增大。當(dāng)可靠指標(biāo)降低到不可接受的程度時(shí)，則認(rèn)為達(dá)到了