文档介绍：结构混凝土耐久性设计【摘要】混凝土是多组份、多孔和多相的结构工程主要材料,与环境作用, 使得耐久性对工程的使用年限、使用功能有着深刻的影响, 结合自己多年的设计经验和理解,对结构混凝土耐久性设计谈以下几点体会。【关键词】劣化;耐久性;渗透性;碳化;碱骨料反应;冻融循环; 钢筋保护层 1 、耐久性设计的理由混凝土的耐久性是在外部和内部不利因素的长期作用下, 保持其原有设计性能和使用功能的性质, 在各种多样性的使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。结构的设计使用年限通过安全性、适用性和耐久性来实现。而耐久性是实现预期使用年限中适用性和安全性的基础。因混凝土耐久性不足而引起结构性能劣化, 造成各种损失、降低建筑物的使用寿命,混凝土劣化是内外因素及相互作用的结果,主要表现为: 混凝土中的气体、液体和离子在渗透、扩散和迁移中使得渗透性对结构性能有本质的影响;多孔- 裂缝- 缺陷间有着复杂的联系,是水灰比、水泥用量、掺合料、骨料、外加剂与成型工艺、养护条件综合作用的结果。环境的物理化学作用对混凝土有劣化作用,如材料与环境的磨损、冲蚀、荷载、温度作用外, 土壤和地下水中存在的硫酸盐等腐蚀性介质导致混凝土膨胀和开裂, 增大了渗透性, 加速了混凝土的劣化。空气中二氧化碳气渗透到混凝土内, 与其碱性物质起化学反应生成碳酸盐和水, 使混凝土碱度降低即混凝土碳化,又称作中性化,当碳化超过混凝土的保护层时,在水与空气存在的条件下, 就会使混凝土失去对钢筋的保护, 促成钢筋开始生锈。严重的锈蚀膨胀使钢筋与混凝土黏结衰减失效、随着混凝土保护层开裂甚至脱落, 钢筋的锈蚀加剧, 进一步促使混凝土的劣化。北方严寒地区混凝土中结冰的水会体积膨胀而过冷的水会发生迁移, 产生的压力会引起混凝土开裂和剥落,而温度回升后冰随着融化更多的水被吸入裂缝中, 这种冻融与渗透性加速了混凝土劣化, 而除冰盐在北方地区的使用带来对混凝土耐久性的降低。混凝土骨料中的活性矿物成分(活性二氧化硅)与碱性氢氧化物在潮湿环境下发生化学反应生成膨胀性碱硅胶, 即碱骨料反应引起混凝土强度和弹性模量损失, 其膨胀和开裂形成裂纹和裂缝或宏观错位。而水气引入的过量***离子会引起结构中钢筋严重锈蚀。环境温度和湿度变化, 导致混凝土湿胀干缩、热胀冷缩, 引起混凝土中各组成材料因弹性模量不一致而涨缩不一致,产生微裂纹。所以,要防止混凝土碳化、限制碱含量、控制水胶比和混凝土中***离子含量、控制温湿度、选择合适的骨料及级配、在规范基础上选择最外层钢筋的混凝土保护层厚度是结构耐久性设计中的重要内容。 2 、耐久性设计的原则结构设计规范中的要求是基于公共安全和社会需要的最低限度要求。工程都有各自的特点和环境及施工方式, 所以有时仅仅满足规范的某些最低要求往往不能保证具体设计对象的耐久性从而保证设计使用年限。不同技术标准规范对同一问题规定不同, 这时就需要设计人员运用力学、物理化学知识具体问题具体分析, 有针对性、有理有据采取措施。工程技术人员的专业分析判断能力往往比规范的规定更可靠。水泥用量要适当, 主要控制水胶比、采用最佳矿物掺合料的参量和比例,掺减水剂和引气剂,骨料的粒径不宜过大,粗骨料一般不超过 30mm 为宜,而混凝土施工或与预制构件制作中要加强养护来控制温度、塑性和干缩等裂缝的产生和发展, 从而制作成低孔隙、界面结合良好和少裂缝