提高混凝土结构耐久性设计要点探究

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1、提高混凝土结构耐久性设计要点探究　　摘要：混凝土结构的耐久性是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。该问题是长期困扰国内外土木工程界的一个难题，也是当今国际结构工程学科重要的前沿研究领域之一。目前我国正处于工业化、城市化加速的起点，正在进行大规模的基础建设，必须重视混凝土结构耐久性问题。本文通过分析影响混凝土结构耐久性的诸多因素，提出混凝土结构耐久性设计方法。关键词：混凝土；结构；耐久性一、混凝土结构耐久性的概念现状混凝土结构的耐久性是指经过正常设计、正常施工并在设计预定的环境中正常工作的结构，无需经过昂贵的维修加固，能在保持预定实用功能的条件下达到设计寿命的程度；或指结构在化学的、生物的或

2、其他不利因素的作用下，在预定时期内其材料性能的恶化不至于导致结构出现不可接受的失败概率；或指结构在某一特定时间段内能够安全保持其可用性的能力。6在工程结构中，混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少、工作性能佳等诸多优点广泛应用于整个20世纪。然而，自从混凝土应用至今已有150年，发现大量钢筋混凝土结构由于耐久性不足提前失效则是在上个世纪60年代至70年代。令人们始料未及的是混凝土材料在不利的环境条件下出现了一系列影响结构耐久性的物理化学现象，如钢筋锈蚀、裂缝的发展、保护层剥落、渗透冻融破坏、结构混凝土的碳化、混凝土集料的化学腐蚀等等，我国70年代后期建造的混凝土桥梁也有严重的开

3、裂现象，这使国民经济蒙受巨大的损失。因此混凝土结构耐久性问题的相关研究已成为结构工程师们不容忽视的一个研究课题。二、混凝土结构耐久性的影响因素混凝土结构耐久性问题主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期看，则影响混凝土结构的外观和使用功能；从长远看，降低结构安全度，影响结构使用寿命。影响混凝土结构耐久性的因素有混凝土结构的内在因素和外部因素两方面。混凝土强度和密实度、水泥品种标号和用量和水灰比等这些内在因素影响混凝土结构的碳化速度、机构或构件的裂缝形式和发展，而混凝土结构所处的环境因素则要通过混凝土结构的内在因素起作用。6材

4、料因素。原材料品质对混凝土结构耐久性的影响至关重要，如原材料控制不严会导致某些组份之间发生化学反应，特别是碱骨料反应对结构耐久性十分不利。混凝土是碎石、砂、水泥和水拌合后凝硬而成，这些材料的优劣直接影响到硬化后混凝土的质量，材料上乘能为工程使用期混凝土结构的耐久性打下良好基础。近些年，工地上只检查混凝土试件的强度而忽略对材质的要求，导致混凝土收缩徐变量增加，产生大量初始裂缝，严重威胁混凝土结构安全。环境因素。混凝土结构耐久性降低的主要原因跟混凝土结构所处的外部环境有关，外部环境因素主要有气候、潮湿、高温、氯离子侵蚀、化学介质（酸、酸盐、海水、碱类等）侵蚀、磨损破坏等。环境对结构耐久性的影响主要

5、表现为两方面，一是环境的物理作用造成了混凝土的开裂和剥落，二是环境的化学作用使混凝土分解和钢筋锈蚀。我国现行的《混凝土结构设计规范》增补了有关结构耐久性的规定，划分了混凝土结构所处的环境类别，环境等级越高说明结构所处的环境越恶劣，对结构耐久性越不利。设计因素。结构的设计形状与构造型式、结构的保护层厚度、混凝土的设计水灰比及混凝土的强度等这些设计因素均会影响到混凝土的结构耐久性。许多混凝土结构的腐蚀过程与自由水的存在有很大关系，故结构的设计形状与构造型式对结构耐久性尤为重要，自由水是否排泄通畅直接影响结构是否经久耐用，而结构的设计形状与构造型式又关系到自由水的排泄。保护层的存在不仅保证了钢筋与混

6、凝土间的粘结，也起到保护钢筋的作用，使有害介质不会轻易侵入到混凝土内部。一般采用低水灰比配置混凝土，利于提高结构的耐久性。6混凝土密实度。混凝土不密实易使混凝土在使用过程中受各种不利因素侵袭，比如渗透、碳化和冻融破坏。渗透是指当混凝土内部出现缺陷时，水和空气容易渗入，其中水中的有害物质易对混凝土产生化学侵蚀，从而影响混凝土的耐久性。当混凝土密实度低，空气中水和二氧化碳容易渗入形成碳酸，虽其呈弱酸性也能中和水泥石中的氢氧化钙锈蚀钢筋，这一过程成被称碳化。冻融破坏则指混凝土不密实低温时，体内渗入的大量水结冰体积膨胀而产生压力，从内部破坏混凝土的微观结构，经多次冻融循环后的损伤积累剥落酥裂混凝土，致

7、使其强度降低。三、混凝土结构耐久性的设计方法在房屋结构中，混凝土耐久性是一个复杂的多因素综合问题，我国规范增加了混凝土结构耐久性设计的基本原则和有关规定。目前，我国现行的《混凝土结构设计规范》有关耐久性的要求主要反映在最低混凝土强度等级、最小混凝土保护层厚度和最大（横向）裂缝宽度的控制。实际上目前的设计规范对耐久性考虑并不充分，这些参数的控制对结构耐久性设计起不到决定性作用。6合理选用混凝土结构原