浅谈混凝土结构的耐久性设计

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1、浅谈混凝土结构的耐久性设计摘要：《钢筋混凝土结构设计规范》GB50010—20023.4耐久性规定：混凝土结构的耐久性设计应根据环境类别和设计使用年限进行设计。关键词：混凝土结构耐久性　　《钢筋混凝土结构设计规范》GB50010—20023.4耐久性规定：混凝土结构的耐久性设计应根据环境类别和设计使用年限进行设计。　　一、环境因素决定了混凝土结构的耐久性　　1、使用环境分类：影响混凝土结构耐久性的重要因素是环境，环境类别应根据其对混凝土结构耐久性的影响确定。混凝土结构的环境类别参见《钢筋混凝土结构设计规范》的表3.4.

2、1。　　第一类环境类别为：室内正常环境。　　第二a类环境类别为：室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。这部分主要是考虑基础、地下室、人防工程等在浸水情况下的耐久性。第二b类环境类别为：严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。　　第三类环境类别为：使用除冰盐的环境；严寒和寒冷地区冬季水位变动的环境；滨海室外环境。这类环境在空气中含有大量的氯离子，氯离子有很强的活性，日长月久极易破坏钢筋表面的钝化膜而引起钢筋锈蚀（见下图）；水位变动的环境加上严寒和寒冷地区冬

3、季的反复冻融，往往对混凝土造成很大的损伤。　　第四类环境类别为：海水环境。如港口码头，灯塔、海岛高脚屋等。港口的耐久性规定详见《港口工程混凝土结构设计规范》。　　第五类环境类别为：受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境。对于人为侵蚀性环境应根据《工业建筑防腐蚀设计规范》的有关规定进行耐久性设计。对于自然侵蚀性物质影响的环境应根据水文地质勘察报告，确定自然侵蚀物侵蚀性的强弱，采取相应的防护措施，否则极易引起事故。2、混凝土的基本要求：影响混凝土耐久性的一个重要因素是混凝土本身的质量。提高密实度而减少混凝土的渗透性可以减缓侵蚀

4、性物质侵入混凝土内部的速度，而这又与混凝土的强度等级、水灰比等因素有关。由于氯离子可引起钢筋锈蚀，所以根据不同的环境类别限制混凝土中氯离子的含量。当混凝土中含有碱活性骨料时，在露天和潮湿的环境中，碱和骨料内的活性颗粒产生碱—骨料反应造成混凝土表面产生裂缝，加速侵蚀性物质的破坏作用。因此规范第3.4.2条对一类、二类和三类环境中，设计使用年限为五十年的结构混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土强度等级、最大氯离子含量和最大碱含量都做出明确的规定。　　3、对于在一类环境中设计使用年限为100每年的结构混凝土的耐久性应

5、做更严格的要求，详见规范第3.4.3条。规范第3.4.4条规定，在二、三类环境中设计使用年限为100年的混凝土结构应采用专门有效措施，保证其耐久性。　　4、规范第3.4.5条和3.4.6条主要针对混凝土的抗冻要求和抗渗要求。混凝土的抗冻等级和抗渗等级的设计见《水工混凝土结构设计规范》和《地下工程防水设计规范》。5、规范第3.4.7条规定，三类环境中的结构构件，其受力钢筋宜采用环氧树脂涂层带肋钢筋；这种钢筋表面的环氧树脂涂层可有效防止钢筋锈蚀，钢筋使用可参见《环氧树脂涂层钢筋》。而预应力结构的耐久性要求更高，故对预应力钢

6、筋、锚具及连接器应采用专门防护措施；可采用刷防锈漆，封闭灌浆，用混凝土封闭，外加水泥砂浆抹面保护。　　6、规范第3.4.8条规定，四类和五类环境中的混凝土结构，其耐久性要求应符合有关标准的规定。临时性混凝土结构可不考虑混凝土的耐久性。　　二、耐久性设计的内容　　混凝土耐久性设计的内容：一部分为《钢筋混凝土结构设计规范》GB50010—2002中的第3.4.1～3.4.8条规定的内容。　　另一部分则分散在不同规范的各章节中。为此，我们在进行混凝土耐久性设计时，应综合有关规范的要求来进行设计。　　例如：规范规定楼板的保护层

7、厚度为20mm，天面层钢筋应设置温差钢筋；《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002中扩展基础的构造措施第8.2.2条，有垫层时钢筋的保护层厚度不小于40MM，混凝土强度等级不应低于C20。第8.4.3条高层建筑筏形基础的混凝土强度等级不应低于C30等。　　三、设计使用年限　　普通混凝土是以水泥为胶结材料，以天然砂、石为骨料加水拌合，经过搅拌浇筑成型，养护凝结硬化形成的固体材料。由于物理、化学作用，施工、环境因素的影响，混凝土是带裂缝工作的。　　当混凝土结构裂缝较大时，侵蚀性物质会通过裂缝渗入混凝土内部到达钢筋表面

8、引起锈蚀。钢筋锈蚀养化后体积膨胀将混凝土保护层涨裂，反过来又加速钢筋锈蚀，最后导致保护层剥落。钢筋锈蚀后，钢筋的有效面积减小，强度降低导致结构承载力下降。另一方面锈蚀钢筋的抗滑移能力降低，有可能导致结构出现滑移破坏。由此可见随着时间的推移，混凝土结构可能出现承载力方面的问题，有时甚至会是脆性破坏。这就是混凝土耐久性问题的根源。