混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性摘要混凝土結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用最廣泛的工程結(jié)構(gòu)，因此對(duì)現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行的耐久性檢測(cè)與評(píng)估就顯得十分重要。本文介紹了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究的國內(nèi)外狀況、對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)估過程、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素及應(yīng)對(duì)措施等。關(guān)鍵詞混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測(cè)與評(píng)估影響因數(shù)1引言自從混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中得到應(yīng)用以來，它的諸多優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到充分體現(xiàn)，因此混凝土結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)。雖然混凝土結(jié)構(gòu)具有壽命長和較長時(shí)間無需維護(hù)的特點(diǎn)，但任何結(jié)構(gòu)在長期的自然環(huán)境和使用環(huán)境的雙重作用下，其功能將逐步衰減，這是一個(gè)不可逆的客觀規(guī)律?；炷两Y(jié)構(gòu)在外部因素及其自身內(nèi)在因素作用下，其安全性和使用功能都將有所下降。在這種情況下，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題就日益突出。從混凝土應(yīng)用于土木工程至今，大量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于各種各樣的原因而提前失效，達(dá)不到預(yù)定的服役年限；這其中有的是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗力不足造成的，有的是由于使用荷載的不利變化引起的，但更多的是由于結(jié)構(gòu)的耐久性不足導(dǎo)致的；特別是沿海及近海地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)，由于海洋環(huán)境對(duì)混凝土的腐蝕，導(dǎo)致鋼筋銹蝕而使結(jié)構(gòu)發(fā)生早期損壞，喪失了結(jié)構(gòu)的耐久性能，已成為實(shí)際工程中的重要問題。早期損壞的結(jié)構(gòu)需要花費(fèi)大量的財(cái)力進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)，甚至造成停工停產(chǎn)的巨大經(jīng)濟(jì)損失。所謂混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，是指混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素的作用下，在設(shè)計(jì)要求的目標(biāo)使用期內(nèi)，不需要花費(fèi)大量資金加固處理而保持其安全、使用功能和外觀要求的能力，通過進(jìn)一步的分析可以發(fā)現(xiàn)，引起結(jié)構(gòu)耐久性失效的原因存在于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)。首先，雖然在許多國家的規(guī)范中都明確規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)必須具備安全性、適用性與耐久性，但是，這一宗旨并沒有充分地體現(xiàn)在具體的設(shè)計(jì)條文中，使得在以往的乃至現(xiàn)在的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍存在著重強(qiáng)度設(shè)計(jì)而輕耐久性設(shè)計(jì)的現(xiàn)象。在施工、設(shè)計(jì)、維護(hù)等都會(huì)影響混凝土耐久性。常見的施工問題如混凝土質(zhì)量不合格、鋼筋保護(hù)層厚度不足都有可能導(dǎo)致鋼筋提前銹蝕。另外，在混凝土結(jié)構(gòu)的使用過程中，由于沒有合理的維護(hù)而造成結(jié)構(gòu)耐久性的降低也是不容忽視的，如對(duì)結(jié)構(gòu)的碰撞、磨損以及使用環(huán)境的劣化，都會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)無法達(dá)到預(yù)定的使用年限?，F(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題是多方面的，主要原因是結(jié)構(gòu)的缺陷和損傷以及使用要求的改變，歸納起來有如下幾方面一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因建筑物在設(shè)計(jì)時(shí)，雖然設(shè)計(jì)人員最大可能考慮了影響建筑安全和使用的諸多因素，在結(jié)構(gòu)上采取各種處理措施，但是，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平有限，實(shí)際的工程結(jié)構(gòu)有不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用環(huán)境以及施工質(zhì)量差異，再加上其它諸多不合理及失誤之處，均可能在建筑中留下隱患，從而導(dǎo)致耐久性問題的出現(xiàn)。二、結(jié)構(gòu)損害惡劣的使用環(huán)境是引起結(jié)構(gòu)缺陷和損傷的一個(gè)主要原因。按作用性質(zhì)分，外部使用環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)的侵蝕作用一般可分為物理作用、化學(xué)作用、生物作用。意外災(zāi)害也是結(jié)構(gòu)損害的一個(gè)重要原因。對(duì)工程結(jié)構(gòu)而言，火災(zāi)是最為常見及損害最嚴(yán)重的意外災(zāi)害?；馂?zāi)的屢屢發(fā)生，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)造成不同程度的損傷，影響安全性及使用性。另外，使用不當(dāng)也會(huì)造成對(duì)結(jié)構(gòu)的損害。例如拆除承重結(jié)構(gòu)、隨意擴(kuò)建甚至加層等。三、使用功能的改變一些建筑物業(yè)主隨著社會(huì)發(fā)展、生產(chǎn)力水平提高，會(huì)調(diào)整建筑物使用功能，如原來的寫字樓改變?yōu)槌?，已有的多層房屋加層至小高層房屋，這些使用功能和要求的改變，都將使原有結(jié)構(gòu)可靠性發(fā)生改變，這就使原有結(jié)構(gòu)耐久性程度的問題變得十分重要。從混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的范疇來考慮，目前大致可分為環(huán)境層次、材料層次、構(gòu)件層次、結(jié)構(gòu)層次，而這其中的結(jié)構(gòu)層次的耐久性檢測(cè)與評(píng)估是極其重要的內(nèi)容?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性檢與測(cè)評(píng)估是指對(duì)現(xiàn)有的混凝土結(jié)構(gòu)，通過系統(tǒng)、嚴(yán)格的測(cè)試和科學(xué)的方法來評(píng)價(jià)其現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的可靠性，從而推斷結(jié)構(gòu)的耐久性能。通過耐久性檢測(cè)與評(píng)估，就可以判斷混凝土結(jié)構(gòu)是否安全和可否再用，如不能再用，是加固是重建等諸如此類的問題。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測(cè)評(píng)估工作主要起源于二十世紀(jì)六十年代。當(dāng)時(shí)世界各國特別是歐洲各國建筑業(yè)已進(jìn)入新建與維修改造并重時(shí)期，二戰(zhàn)后重建房屋及過去建造的大量低標(biāo)準(zhǔn)建筑已在功能及使用方面不能滿足需要，因此必須進(jìn)行維修、加固和現(xiàn)代化改造。在這期間，就無形中推動(dòng)了對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性評(píng)估的研究。起初，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的評(píng)估一般采取調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)檢查和一定的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，憑借工程技術(shù)人員個(gè)人知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)作出判斷、處理。這種“傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法，實(shí)施簡單方便，節(jié)約時(shí)間及費(fèi)用，但整個(gè)評(píng)估工作缺乏完整的科學(xué)性，帶有很大的盲目性與主觀性。在較為復(fù)雜的情況下，評(píng)估結(jié)果會(huì)過于保守，或過于帶有風(fēng)險(xiǎn)。因此到目前，這類方法只適用于一些問題簡單、結(jié)構(gòu)單一的混凝土結(jié)構(gòu)評(píng)估工作。在此后，日本、美國等國在“傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法”的基礎(chǔ)上提出更為科學(xué)合理的鑒定方法。例如美國于二十世紀(jì)七十年代提出的“安全性評(píng)估程序”法。該方法將建筑物分為三類綠色類只需要進(jìn)行日常檢查；黃色類需進(jìn)行密切觀察；紅色類應(yīng)立即檢查并采取措施。為確定每一實(shí)際建筑物類別，在專業(yè)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，按危險(xiǎn)性、易損性和問題發(fā)生部位，分別選取09的數(shù)字范圍，表示其風(fēng)險(xiǎn)率高低，以對(duì)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估，并為此編制專門的計(jì)算機(jī)程序。上述此類方法是在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，它較之傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法有更強(qiáng)的科學(xué)性和合理性，可以綜合地得出鑒定評(píng)估結(jié)論。但是在對(duì)建筑物評(píng)估時(shí)，仍離不開專家的直覺判斷。自從可靠度概念引入后，概率法的評(píng)估方法逐漸進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究領(lǐng)域。概率法即指依據(jù)結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)理論，用與結(jié)構(gòu)失效概率來衡量結(jié)構(gòu)安全可靠程度。但體系可靠度理論目前還不夠完善，加上建筑結(jié)構(gòu)諸多的復(fù)雜因素，因此現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用還存在著一定的困難。目前對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究中較為科學(xué)的方法為層次分析法。這種方法將混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究分為三個(gè)層次，即構(gòu)件、子單元、鑒定單元。層次分析法是根據(jù)分級(jí)模式設(shè)計(jì)的評(píng)定程序，將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系分為相對(duì)簡單的若干層次，然后分層分項(xiàng)進(jìn)行檢查，逐層逐步地進(jìn)行綜合，以取得相應(yīng)的評(píng)估結(jié)論。與此同時(shí)，其它更為科學(xué)的評(píng)估方法亦在研究之中，例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法。我國于二十世紀(jì)六十年代對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性展開研究，但發(fā)展緩慢。1991年12月成立混凝土耐久性研究組，開始系統(tǒng)地對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行研究。我國當(dāng)前大量已建房屋正處于急需進(jìn)行鑒定評(píng)估階段，因此鑒定評(píng)估任務(wù)十分繁重。直至二十世紀(jì)九十年代，我國對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的評(píng)估鑒定基本上處于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法與隨后產(chǎn)生的改良方法之間的狀態(tài)。上述的鑒定評(píng)估方法解決了大量的實(shí)際工程問題，但由于歷史原因，已有的建筑物有關(guān)圖紙和資料可能還保存不全；在實(shí)施機(jī)構(gòu)上，鑒定評(píng)估、設(shè)計(jì)和施工三者分散，增加了檢驗(yàn)和鑒定評(píng)估工作的艱巨性和復(fù)雜性。從九十年代開始，我國應(yīng)用可靠性理論，逐步頒布了一些結(jié)構(gòu)可靠性的鑒定評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的公布，克服了以往評(píng)估工作的盲目性和風(fēng)險(xiǎn)性，較好地解決了工程實(shí)際問題。近年的這些標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)鑒定評(píng)估對(duì)象、鑒定評(píng)估的出發(fā)點(diǎn)和目的不同，大致可分為三類第一類危險(xiǎn)房及鑒定例如危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)OGJ12599；第二類杭震鑒定例如建筑杭震鑒定標(biāo)準(zhǔn)GB5002395；工業(yè)建筑杭震鑒定標(biāo)準(zhǔn)GB11795；第三類結(jié)構(gòu)可靠性鑒定例如鋼鐵工業(yè)建構(gòu)筑物可靠性鑒定程TBJ21989工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)GBJ14490；民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)GB502221999。上述的鑒定評(píng)估方法較之以往有所前進(jìn)，但更為系統(tǒng)、科學(xué)的評(píng)估鑒定方法仍需發(fā)展。近年來，許多科研院校都在研究更為詳盡、科學(xué)、合理的可靠性鑒定評(píng)估方法。預(yù)計(jì)新的標(biāo)準(zhǔn)將建立在已往鑒定的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，結(jié)合我國近二十年對(duì)工業(yè)與民用建筑進(jìn)行鑒定評(píng)估的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，采用更為科學(xué)的可靠度理論。3影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因數(shù)31耐久性檢測(cè)評(píng)估基本程序混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估的一般程序是以可靠性鑒定程序?yàn)榛A(chǔ)但又帶有自身特點(diǎn)，其工作流程見圖21。32耐久性破壞的類型箍筋暴露的混凝土結(jié)構(gòu)如圖1所示，混凝土的剝落如圖2所示，縱筋暴露的混凝土結(jié)構(gòu)如圖3所示等。圖1圖2圖333影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究應(yīng)考慮環(huán)境、材料和結(jié)構(gòu)等方面的因素，這些因素可分為環(huán)境、材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)四個(gè)層次?；炷两Y(jié)構(gòu)所處的環(huán)境可以劃分為一般大氣環(huán)境、海洋環(huán)境、土壤環(huán)境及工業(yè)環(huán)境等其中大氣環(huán)境是民用混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境狀態(tài)?；炷恋哪途眯杂挚煞譃榛炷撂蓟?、氯離子侵蝕、凍融破壞、堿集料反應(yīng)和鋼筋銹蝕等。331混凝土的碳化早期的混凝土呈堿性。當(dāng)空氣、土壤或是地下水中的酸性物質(zhì)如CO2、HCL,S02,C12滲入混凝土表面與水泥石中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程，稱為混凝土的中性化混凝土在空氣中的碳化是中性化最常見的一種形式，它是空氣中C02與水泥石中的堿性物質(zhì)相互作用，使其成分、組織和性能發(fā)生變化，使用機(jī)能下降的一種很復(fù)雜的物理化學(xué)過程。碳化會(huì)降低混凝土的堿性，破壞鋼筋表面的鈍化膜，使混凝土對(duì)鋼筋失去保護(hù)作用，給混凝土中鋼筋的銹蝕帶來不利的影響。同時(shí)，混凝土中的碳化還會(huì)加劇混凝土的收縮，這些都有可能導(dǎo)致混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)的破壞。所以，碳化與混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性密切相關(guān)，是衡量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠度的重要指標(biāo)。隨著空氣中C02濃度逐漸增加，工廠排泄廢氣不斷增加，混凝土的碳化作用也越來越厲害。因此，混凝土的碳化作為一個(gè)不可忽視的問題，正受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。332氯離子對(duì)結(jié)構(gòu)的侵蝕我國大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)都集中于沿海地區(qū)，而海洋是氯離子的主要來源，海砂中更是含有不等量的氯離子。國內(nèi)外的工程試驗(yàn)都表明，海水、海風(fēng)和海霧中的氯離子和不合理地使用海砂，是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性地主要原因之一。另外，我國冬季向道路、橋梁及城市立交橋等撒鹽或鹽水化雪防冰以使得交通暢行，這就使得氯離子能夠滲透到混凝土中，引起鋼筋銹蝕。比如北京每年冬天可以撒400600T氯鹽1511。這就是人為造成的氯離子環(huán)境腐蝕破壞。還有，我國有一定數(shù)量的鹽湖和大面積的鹽堿地。這些地域的混凝土結(jié)構(gòu)也會(huì)受到很強(qiáng)烈的腐蝕。對(duì)氯離子腐蝕的防護(hù)1、對(duì)混入型氯離子的防護(hù)對(duì)混入型氯離子的防護(hù)，主要是對(duì)混凝土中氯離子含量進(jìn)行控制，尤其是對(duì)前期原材料中氯離子的含量控制。例如，對(duì)施工用水、棍凝土外加劑等氯離子含量進(jìn)行統(tǒng)一科學(xué)的規(guī)定。2、對(duì)滲入型氯離子的防護(hù)混凝土保護(hù)層厚度的增加，則氯離子滲入混凝土到達(dá)鋼筋的時(shí)間就會(huì)增加，這是延遲混凝土內(nèi)部鋼筋開始銹蝕的一種很有效的方法。在制作混凝土?xí)r候，加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，對(duì)增加混凝土密實(shí)度有加強(qiáng)作用。而且，在混凝土中加入高效減水劑和優(yōu)質(zhì)摻合料，可以從根本上改善混凝土的性能，提高混凝土抵抗氯離子腐蝕的能力。但是，混凝土的保護(hù)層不可能提高很多。為了防止氯離子滲入到混凝土內(nèi)部腐蝕鋼筋，可以對(duì)修補(bǔ)過的結(jié)構(gòu)或者新建的混凝土結(jié)構(gòu)噴涂一層表面涂層，它能顯著降低混凝土的吸水性。另外，采用耐腐蝕鋼筋對(duì)混入型和滲入型抓離子的防護(hù)都是很有效的。拌制混凝土?xí)r候增加亞硝酸鹽等阻銹劑也是預(yù)防惡劣環(huán)境中鋼筋銹蝕的一種經(jīng)濟(jì)有效的補(bǔ)充措施。333抗?jié)B性與抗凍性對(duì)耐久性的影響混凝土是一種多孔結(jié)構(gòu)，在存在內(nèi)外壓力差的情況下，必然存在液體或氣體從高壓處向低壓處滲透的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為混凝土的滲透性?；炷恋目?jié)B性和混凝土的抗碳化能力，與抵抗外界有害物質(zhì)的耐腐蝕性及抗凍性都有著密切的關(guān)系。一般來說，抗?jié)B性好的混凝土耐久性也就好。3331混凝土的抗?jié)B性混凝土固有的多孔性導(dǎo)致了其抗?jié)B性較差，混凝土的抗?jié)B性主要取決于水泥石的孔結(jié)構(gòu)和集料的性能。影響混凝土抗?jié)B性的因素很多，包括混凝土的水灰比、水泥細(xì)度、水泥品種、集料品種、施工質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)條件和環(huán)境介質(zhì)等。1、混凝土的水灰比水灰比對(duì)混凝土的抗?jié)B性影響最大。水灰比越大，包圍水泥顆粒的水層就越大，水在水泥石中形成相互連通的、無規(guī)則的毛細(xì)系統(tǒng)，使水泥石的孔隙率增加，混凝土的抗?jié)B性就較差。2、水泥的細(xì)度和品種在其他情況相同的條件下，水泥細(xì)度及其顆粒組成會(huì)對(duì)水泥石孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大影響。使用細(xì)顆粒含量多的水泥，生成微毛細(xì)孔結(jié)構(gòu)，毛細(xì)孔體積大大減少，從而提高了混凝土抗?jié)B性。另外，不同用途的混凝土，采用不同的集料，抗?jié)B性也會(huì)有很大的差異。3、施工質(zhì)量混凝土的施工質(zhì)量對(duì)棍凝土的孔結(jié)構(gòu)和孔隙率有很大影響。在實(shí)際工程中，即使是配合比很好的混凝土，澆注成型時(shí)如果沒有控制好質(zhì)量，如振搗不密實(shí)等，也會(huì)造成混凝土內(nèi)部的缺陷，降低其抗?jié)B性。因此，對(duì)于有較高抗?jié)B性要求的混凝土工程，一定要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。4、環(huán)境介質(zhì)混凝土的滲透性與環(huán)境介質(zhì)的氣體或液體的品種有關(guān)。而且，環(huán)境溫度對(duì)混凝土的滲透性影響也很大。溫度越高，相對(duì)濕度越低，混凝土失水嚴(yán)重，部分毛細(xì)孔水分蒸發(fā)，混凝土透氣性增大，其滲透性也就增大了。改善混凝土的抗?jié)B性對(duì)于提高混凝土的耐久性是非常重要的，主要可以從提高混凝土自身的抗?jié)B能力和在混凝土表面噴涂覆蓋層著手解決。3332混凝土的抗凍性混凝土的凍害機(jī)理研究開始于20世紀(jì)30年代，有靜水壓假說、滲透壓假設(shè)等。但是由于混凝土凍害的復(fù)雜性，至今尚無公認(rèn)的、完全反應(yīng)混凝土凍害機(jī)理理論。關(guān)于混凝土早期受凍問題，歸納起來主要是以下兩種情況一是混凝土凝固前受凍；二是混凝土凝結(jié)后但是未達(dá)到足夠強(qiáng)度時(shí)受凍。影響混凝土抗凍性主要有以下因素1、水灰比水灰比直接影響混凝土的孔隙率和孔結(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，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(duì)提高混凝土的抗凍性尤為重要，因?yàn)檫@些互不相連通的微細(xì)氣孔在混凝土受凍初期能夠使毛細(xì)孔中的靜水壓力減小。在混凝土受凍結(jié)冰的過程中，這些空隙可以阻止或抑制水泥漿中微小冰體的形成。國內(nèi)外大量的研究表明，摻引氣劑的混凝土，抗凍耐久性得到了提高，這種提高不是百分之幾，而是幾倍，甚至十幾倍。3、混凝土的受凍齡期混凝土的抗凍性隨著其齡期的增長而提高。因?yàn)辇g期越長水泥水化就越充分，重要混凝土強(qiáng)度越高，抵抗膨脹的能力就越大，這一點(diǎn)對(duì)早期受凍的混凝土尤為。而且，水泥品種和活性都對(duì)混凝土的抗凍性有影響。4、外加劑和摻合料減水劑、引氣劑等外加劑均能夠提高混凝土的抗凍性。引氣劑能夠增加混凝土的含氣量，并使氣泡均勻而減水劑則能夠降低混凝土的水灰比，從而減少孔隙率，最終提高混凝土的抗凍性。知道了以上影響混凝土結(jié)構(gòu)抗凍性的主要因素后，可以從建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)與混凝土材料施工兩個(gè)方面采取措施，從而提高混凝土的耐久性。第四章影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素334堿集料反應(yīng)與混凝土的耐久性堿集料反應(yīng)是指混凝土中某些活性礦物集料與混凝土空隙中的堿性溶液之間發(fā)生的破壞性膨脹反應(yīng)，是影響混凝土耐久性的主要元素之一。該反應(yīng)不同與其他混凝土病害，其開裂破壞是整體性的。防止堿集料反應(yīng)可以從以下幾個(gè)方面入手1、采用低堿水泥；2、使用非活性集料；3、使用摻合料降低混凝土的堿性；4、改善混凝土結(jié)構(gòu)的施工和使用條件。335鋼筋銹蝕與混凝土的耐久性早期的混凝土呈堿性，鋼筋的表面有一層鈍化膜，以阻止鋼筋的銹蝕。但是隨著混凝土碳化等外界條件的影響，鋼筋會(huì)漸漸銹蝕，并且隨著銹蝕的加劇，導(dǎo)致混凝土保護(hù)層的開裂，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力破壞，鋼筋受力截面減小，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低等，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性的降低。通常情況下，受氯鹽污染的混凝土中的鋼筋有更嚴(yán)重的銹蝕情況。4提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命要求一般為4050年，有的要求上百年。而現(xiàn)實(shí)中，處于腐蝕環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命要求，有的在1520年就出現(xiàn)了鋼筋銹蝕破壞，甚至不足五年就開始修復(fù)。此方面的花費(fèi)是驚人的，已經(jīng)是一個(gè)重大經(jīng)濟(jì)問題。提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性措施主要包括兩大類基本措施和補(bǔ)充措施?；敬胧┑幕緝?nèi)容是通過仔細(xì)設(shè)計(jì)與施工，最大限度地提高混凝土本身的耐久性，在使用中保持低滲透性，以限制環(huán)境侵蝕介質(zhì)滲透混凝土，從而預(yù)防鋼筋銹蝕。因?yàn)榛炷帘旧砭哂懈邏A性，正確設(shè)計(jì)和施工的優(yōu)質(zhì)混凝土保護(hù)層本身具有長期防止環(huán)境侵蝕介質(zhì)滲透的功能，所以最大限度地改善混凝土本身性能，是提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的許多措施中最經(jīng)濟(jì)合理的。屬于這類措施的主要可分下列三類1結(jié)構(gòu)采用耐久性設(shè)計(jì)。2提高混凝土保護(hù)層厚度和質(zhì)量。3采用高性能混凝土。補(bǔ)充措施是指環(huán)境侵蝕作用特別嚴(yán)重時(shí)，或設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)，單靠上述基本措施還不能保證混凝土結(jié)構(gòu)必要的耐久性時(shí)，需要另外增加的其他防護(hù)措施。這類追加的預(yù)防措施，只能在基本措施不足時(shí)作為它的補(bǔ)充，是在基本措施的基礎(chǔ)上追加，而不是代替。這類措施主要有以下幾方面1采用耐腐蝕鋼筋。2對(duì)混凝土進(jìn)行表面處理。3混凝土中摻加阻銹劑。4電化學(xué)保護(hù)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面我們應(yīng)從結(jié)構(gòu)選型和細(xì)部設(shè)計(jì)及控制裂縫提高結(jié)構(gòu)的耐久性。在結(jié)構(gòu)選型和細(xì)部設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量限制混凝土表面、接縫和密封處積水，加強(qiáng)排水，盡量減少受潮和濺濕的表面積。由于環(huán)境侵蝕介質(zhì)住構(gòu)件棱角或突出部分可以同時(shí)從多方面侵入混凝土，而凹入部分易積存侵蝕介質(zhì)、應(yīng)力異常，因此從提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性角度出發(fā)，混凝土構(gòu)件選型應(yīng)力戒單薄、復(fù)雜和多棱角?；炷亮芽p可分為可控制和不可控制的兩類。不可控制的裂縫包括混凝土塑性收縮、沉降或過載造成的裂縫，常為較寬的裂縫，應(yīng)針對(duì)成因采取措施預(yù)防開裂，即使難以預(yù)料也應(yīng)加以引導(dǎo)，使其發(fā)生于次要部位或便于處理的位置?？煽刂屏芽p是靠傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)，按結(jié)構(gòu)幾何尺寸與荷載可以合理預(yù)防和控制的裂縫。控制垂直于主筋方向的裂縫的條件是結(jié)構(gòu)截面尺寸具有足夠的配筋率，使它在任何工作荷載下均處于彈性階段，開裂時(shí)混凝土與鋼筋仍結(jié)合良好。至于可控制裂縫的允許寬度，預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼筋混凝土應(yīng)區(qū)別對(duì)待，因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力高、斷面小，點(diǎn)蝕會(huì)大大降低其承載力，可能迅速發(fā)展成無任何前兆的突然脆斷。平行于主筋方向的順筋可控制裂縫對(duì)鋼筋銹蝕的危害，比垂直于主筋方向的橫向裂縫更嚴(yán)重。為控制這種裂縫，應(yīng)適當(dāng)選擇鋼筋直徑和混凝土保護(hù)層厚度，必要時(shí)還可以選擇垂直于主筋方向的輔助鋼筋，保證鋼筋的附著力得以充分的發(fā)揮。5提高我國工程結(jié)構(gòu)的耐久性的方法1適當(dāng)提高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范安全度設(shè)置水平我國加入WTO以后，建筑市場(chǎng)正逐步向國際開放，我國的建筑設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等部門將面臨國際競(jìng)爭的挑戰(zhàn)。計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代形成的低安全度做法已經(jīng)不能適應(yīng)目前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要。努力減小與先進(jìn)國際標(biāo)準(zhǔn)之間的差距，應(yīng)適當(dāng)?shù)靥岣攥F(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的安全度設(shè)置水平。由于我國各個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的安全儲(chǔ)備不一樣，不能強(qiáng)求一律，在適當(dāng)提高安全度的前提下，可以根據(jù)實(shí)際情況予以調(diào)整。近期完成修訂的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，都對(duì)安全度設(shè)置水平做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。1統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)及重要性系數(shù)作出了新的規(guī)定，允許根據(jù)需要提高。2荷載規(guī)范根據(jù)國情的變化，提高了某些荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。3混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范提高了材料分項(xiàng)系數(shù)減小設(shè)計(jì)值。4降低了某些抗力項(xiàng)的計(jì)算如抗剪強(qiáng)度。5提高了最小配筋率。6增加了構(gòu)造配筋。7加強(qiáng)了配筋構(gòu)造措施。2采用高強(qiáng)材料改善結(jié)構(gòu)延性新的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB500102002取消了C15以下的低強(qiáng)度混凝土等級(jí)，同時(shí)將混凝土等級(jí)提高到C80?；炷两Y(jié)構(gòu)用普通鋼筋將以HRB400級(jí)鋼筋作主力鋼筋；預(yù)應(yīng)力鋼筋將以強(qiáng)度1860MPA的高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線作為主力鋼筋；低強(qiáng)性脆的冷加工鋼筋不再列入國家標(biāo)準(zhǔn)而交由各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管理。3設(shè)置不同安全度建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)失效后果進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要性分類，并在設(shè)計(jì)使用年限及目標(biāo)可靠指標(biāo)采用了不同的規(guī)定，體現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)分析的思想。在實(shí)際的工程結(jié)構(gòu)中會(huì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)功能包括建筑功能、可維修和可改造功能等、結(jié)構(gòu)使用環(huán)境不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)損失千差萬別。在確定結(jié)構(gòu)安全性和安全耐久性水平時(shí)，要求結(jié)構(gòu)有一致的安全度水平是不合理的，標(biāo)準(zhǔn)編制和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要對(duì)此予以充分的考慮。4加強(qiáng)耐久性設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)是保證結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵步驟，措施適當(dāng)，才能有效保證結(jié)構(gòu)的使用年限，要增強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的結(jié)構(gòu)耐久性意識(shí)?，F(xiàn)在的終身負(fù)責(zé)制包括結(jié)構(gòu)耐久性的保證，除了共性要求以外，應(yīng)針對(duì)不同功能、不同使用環(huán)境區(qū)別對(duì)待，采取不同的措施。5加強(qiáng)施工管理、提高施工質(zhì)量對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有重大影響的混凝土密實(shí)度和混凝土保護(hù)層厚度的變異性，在很大程度上取決于施工質(zhì)量。完善施工管理，提高施工隊(duì)伍素質(zhì)，對(duì)施工過程進(jìn)行監(jiān)督檢查，加強(qiáng)工程質(zhì)量驗(yàn)收制度、確保工程質(zhì)量，對(duì)提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有著非常重要的作用。6重視使用階段的維護(hù)和管理在混凝土結(jié)構(gòu)的使用階段，應(yīng)重視對(duì)結(jié)構(gòu)的正常維護(hù)和管理。鑒于我國原有混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)耐久性考慮不夠，應(yīng)重視對(duì)服役混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)和評(píng)估，必要時(shí)進(jìn)行修理和加固，以保證結(jié)構(gòu)在使用期內(nèi)的安全。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)易主而改變用途和作結(jié)構(gòu)改造的行為，必須嚴(yán)格管理，并進(jìn)行設(shè)計(jì)或加固計(jì)算，以確保在荷載或結(jié)構(gòu)條件變化時(shí)結(jié)構(gòu)的安全。鋼筋混凝土原理和分析作業(yè)191綜述不同應(yīng)力溫度途徑對(duì)混凝土強(qiáng)度和變形性能的影響。答混凝土最基本的兩種應(yīng)力溫度途徑分別為恒溫下加載途徑和恒載下升溫途徑。其中恒溫加載途徑下的抗壓強(qiáng)度是混凝土高溫抗壓強(qiáng)度的下限，而恒載升溫途徑下的抗壓強(qiáng)度是混凝土高溫抗壓強(qiáng)度的上限。在相同溫度和應(yīng)力條件下，恒溫加載途徑下的混凝土膨脹，而恒載升溫途徑下的混凝土卻壓縮，且兩者絕對(duì)值相差懸殊。在其他任意途徑下的強(qiáng)度和變形值都處于上下限之間。192一單筋矩形截面梁的尺寸和配筋如圖A，承受線性分布的高溫（圖B，溫度沿截面寬度為常值）作用。若材料高溫強(qiáng)度的計(jì)算值按圖C采用，計(jì)算當(dāng)拉區(qū)高溫和壓區(qū)高溫情況下此梁的極限彎矩（）值，并與常溫極限彎矩作比較。TUM203640210CC90401CT/FC3NM2TCYT2Y93ABC解在常溫下矩形截面梁的極限彎矩計(jì)算由已知有B200MM,H400MM,360MM,30,2400HCF2/NMYF,320查表可知942，0614。2/NMSA2MB受壓區(qū)高度,0249376861430240YSCFXHB受彎承載力。78427UYSXMFHKNMA受拉區(qū)高溫截面的極限彎矩計(jì)算圖拉區(qū)高溫截面的極限彎矩計(jì)算由已知得942,240,B200MM,SA2MTYF2/NM1TB由B圖線性關(guān)系有444MM,3556MM。1HTH根據(jù)楊建平,時(shí)旭東,過鎮(zhèn)海高溫下鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件極限承載力簡化計(jì)算建筑結(jié)構(gòu),2002,08所提供的計(jì)算公式因?yàn)?4224030200444,SATYFCF1TBH所以/23020037683603768/2UMC1BX07713610KNA受壓區(qū)高溫截面的極限彎矩計(jì)算圖壓區(qū)高溫截面的極限彎矩計(jì)算因?yàn)?7683556,X2TB所以/2TUMCFXHA/TYFSA0HA30376835563768/240012240942360406110421KNA從以上拉區(qū)高溫和壓區(qū)高溫下鋼筋混凝土梁的極限承載力的簡化計(jì)算可知,簡化計(jì)算結(jié)果與理論分析程序計(jì)算結(jié)果相近,且偏于安全,能夠滿足工程的需要。參考文獻(xiàn)1GB500102002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，北京，中國建筑工業(yè)出版社，20022GB502921999，民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)，北京，中國建筑工業(yè)出版社，19993JGJ12599，危險(xiǎn)房屋鑒定標(biāo)準(zhǔn)，北京，中國建筑工業(yè)出版社，20004GBJ14490，工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)，北京，中國建筑工業(yè)出版社，19905GB500682001，建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，北京，中國建筑工業(yè)出版社，20016JMBAKER,PJNIXON,AJMAJUMDARANDHDAVIES,DURABILITYOFBUILDINGMATERIALSANDCOMPONENT,CHAPMANANDHALL,NEWYORK,19917JCMASO,DURABILITYOFCONSTRUCTIONMATERIALS,CHAPMANANDHALL,NEW19908JOHNMSCANLON,CONCRETEDURABLITY,ACI,DETROIT,MICHIGAN,19879PSCHIESSL,CORROSIONOFSTEELINCONCRETE,CHAPMANANDHALL,NEWYORK,198810李田、劉西拉，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性評(píng)估，北京，建設(shè)部建筑設(shè)計(jì)院，199311李田、劉西拉，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性分析