土木工程材料结课论文
题目：混凝土耐久性与寿命预测
摘要
摘要：实现混凝土工程的高耐久和长寿命是效益巨大的节能减排和可持续发展之举措, 混凝土的耐久性成为影响混凝土技术未来发展的关键技术已成为共识。混凝土结构的耐久性问题是一个十分复杂的工程问题，不仅影响到结构的使用寿命，更加影响到整个社会的经济效益。本文介绍了混凝土结构耐久性的研究现状，详细阐述了混凝土结构耐久性的影响因素、研究方法以及耐久寿命的定义，重点介绍了混凝土结构材料耐久寿命预测的研究方法，最后提出了混凝土结构耐久性需进一步研究的问题。
关键词：混凝土；耐久性；研究现状；寿命预测
水泥混凝土以其原材料易得、易浇注成型、适应性强、性价比高、综合能耗低等优点而成为当今世界上应用最广泛、用量最大的建筑材料。尽管现代材料科学发展日新月异 , 但仍然没有科学家能预言可替代水泥混凝土的建筑材料新品种。从 20 世纪 30 —40 年代开始 ,西方国家出于战后重建、工业化、城市化以及能源开发的需要 , 用混凝土修建了大量的基础设施 , 混凝土用量持续增长。之后 , 发展中国家经济的强劲增长进一步助推了混凝土用量的迅猛增长。1987年 , 美国国家材料顾问委员会提交的调查研究报告使混凝土结构的耐久性在美国
乃至世界范围内引起轰动。该报告指出 , 大约 25.3 万座混凝土桥梁的桥面板其中部分仅使用不到 20 年就已经发生不同程度地损坏 , 使用年限远低于 40 ～ 50 年的设计寿命。大量混凝土结构过早出现严重劣化引起了世界范围内对混凝土耐久性的高度关注 , 不仅是因为需要花费巨资修补加固甚至重建 , 还在于当今世界人口膨胀、能源供应紧张、环境污染、温室效应导致的气候变暖和生态恶化对可持续发展的迫切需要。混凝土耐久性成为关注焦点促进了世界范围内混凝土理论和技术的快速发展和进步 , “混凝土耐久性的整体论模型” 、“混凝土结构的寿命预测” 、“混凝土结构寿命周期评价（影响评价、成本分析）” 等新认识、新方法的出现 , 将会为克服混凝土结构在服役过程中的过早劣化问题、实现混凝土技术的可持续发展提供强有力支撑。
混凝土结构的耐久性是一个十分复杂的工程问题。目前的研究主要集中在混凝土腐蚀机理研究、在役结构的健康状况评价和剩余寿命预测、结构性能的防护措施研究等方面，对在役建筑物如何评估其耐久性和剩余使用寿命，也尚无统一方法。事实表明，混凝土结构耐久性的研究滞后于工程实践的需要，因此，积极开展混凝土结构耐久性研究对国民经济建设具有重要意义。本文介绍了工程混凝土结构耐久性的研究现状、影响因素和研究方法，并对混凝土结构材料的寿命预测方法进行了总结和详述。
1 混凝土结构耐久性研究现状混凝土结构的耐久性，是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。混凝土结构的耐久性研究应考虑环
境、材料和结构等方面的因素，这些因素可分为环境、材料、构件和结构四个层次，相对而言材料层次的研究是混凝土结构耐久性研究最基础的部分，也是研究得较为深入的部分，材料的耐久性研究包括对混凝土和钢筋两种材料的研究。
20世纪20年代初，伴随着混凝土结构的大规模应用，逐渐出现了许多新的耐久性
损伤类型，这促使学者积极进行有针对性的研究。1925 年，在 Miller 领导
下，美国开始在硫酸盐含量极高的土壤内进行长期实验，其目的是为了获取 25 年、
50年甚至更长时间的混凝土腐蚀数据 1934~1964 年间，卡皮斯和戈拉夫对混凝土在海水中的耐久性进行了实验研究，并提供了有关混凝土结构在自然条件下使用情况的可靠数据以及有关水泥种类、混凝土配合比和某些生产因素对混凝土抗蚀性影响方面的见解。 1945 年， Powers 等人从混凝土亚微观入手，分析了孔隙水对孔壁的作用，提出了静水压假说和渗透压假说，开始了对混凝土冻融破坏的研究。我国对混凝土耐久性的研究始于 20世纪 60年代南京水利科学研究院对钢筋锈蚀的研究，当时主要的研究内容是混凝土的碳化和钢筋的锈蚀。较大规模的研究在 20世纪 80年代，我国以中国建筑科学研究院和中冶集团建筑研究总院为首对混凝土构件的耐久性展开了广泛而深入的研究，取得了不少成果。
2 影响结构材料耐久性的因素
Taylor HFW 根据实验室试验结果和现场试验明确表明：水泥基材料的耐久性在大多数情况下是由它们作为坚实的屏障而有效阻止或至少是降低离子迁移进程决定的。劣化机理一般包括外界离子通过渗透进入材料的孔结构中，以及含水相和不含水相的化学物质的分解。混凝土结构在他们的寿命期内暴露于各种不同的环境中，因此有可能发生严重影响结构寿命的劣化。破坏因素有内部因素与外部因素之分。外部因素常常通过内部因素或进入混凝土内部而起作用；外部因素之间也常常相互影响和几个因素先后或同时造成破坏作用。这些都增加了混凝土耐久性问题的复杂性。混凝土结构常见的破坏因素有：冻融破坏、钢筋锈蚀、混凝土碳化、氯盐腐蚀、碱 - 集料反应等。其
中氯化物的侵蚀是混凝土结构破坏因素之一。氯离子对混凝土的侵蚀通常发生在海边的混凝土结构，北方地区冬天撒除冰盐的混凝土结构，氯离子对混凝土结构的危害程度远远大于二氧化碳。目前氯离子对混凝土及其内部钢筋的腐蚀机理已有较多的研究，而氯离子对混凝土的侵入却尚未有一个统一的模型。混凝土的冻融破坏主要发生在北方寒冷地区，虽然目前还无公认的、完全反应混凝土冻害的机理理论，但是对于混凝土抗冻措施已经有了较好的建议。碱 - 集料反应也是影响混凝土耐久性最主要的因素之一，它不同于其他混凝土病害，其开裂破坏是整体性的，且碱 - 集料造成的混凝土开裂破坏难以被阻止，目前其判定方法、影响因素和抑制方法都已有一定的研究。
3 混凝土耐久性研究方法
混凝土构件耐久性的研究是混凝土结构耐久性研究的前提和基础，混凝土
结构的耐久性是一个由相互关联、相互制约的众多因素构成的复杂系统，研究单一因素作用下的结构耐久性是没有实际意义的。目前材料劣化机理的研究比较深入，取得不少研究成果，且已应用于实际工程，研究材料劣化的目的，在于分析其劣化破坏的机理，对耐久性影响的作用，还要考虑到各种损伤之间的相互影响和作用，建立多因素的损伤模型。 1994 年， Mecha 依据“最简单也是最有效的解决方案，是回到缺乏耐久性的根源，即混凝土渗透性和服务期影响渗透性增大的因素上”，提出了混凝土受外界环境影响而劣化的整体模型。材料性能劣化的计算模型就是描述劣化过程的
一种算式，这些模型几乎都是经验的，并且主要是描述碳化或氯离子从混凝土表面侵
入混凝土内部致使钢筋表面脱钝并开始锈蚀的过程，以及钢筋脱钝后的锈蚀发展过程
与锈蚀后果，至于描述冻融、盐冻、硫酸盐、碱骨料反应对混凝土腐蚀的计算模型则
极少。耐久性计算模型有着非常大的不确定性和不确知性，而且无法进行直接验证，
不像构件承载力的强度计算模型，能较为容易地通过承载力试验获得其精度和不确
定性。在耐久性研究中，一般都不考虑持久荷载作用下的应力状态对环境作用的影
响。但在高应力下，不论受拉或受压，都会加剧环境的腐蚀作用。试验室条件下进行
单一和多种作用的快速腐蚀试验时，所采用的腐蚀作用程度远比实际情况严酷得多，
所以给出的损害后果很有可能被过分夸大。
4 结构材料耐久寿命的定义
混凝土的耐久寿命是一个与时间有关的过程。 Tuutti 认为，混凝土结构的
劣化过程为两个阶段：初始阶段和扩展阶段。初始阶段为侵蚀性物质进入混凝土保护层到侵蚀性物质到达钢筋处且钢筋开始去钝化；扩展阶段为钢筋开始腐蚀到材料性能达到极限状态。屈文俊等人认为，一般将混凝土中钢筋的因锈胀裂定义为混凝土结构的耐久性极限状态这样，位于侵蚀性环境条件下的混凝土结构耐久寿命就为自结构投入使用至混凝土结构出现锈胀裂缝的时间跨。这个时间跨一般分为两个时间段，第一阶段为诱发期，也即钝化期；第二阶段为发展期。 Geiker 等人将使用寿命定义为三部分时间之和，即 t=t1+t2+t3 ，其中： t1 为达到稳定状态所经过的湿度迁移时间； t2 为暴露于空气一侧的混凝土中钢筋处Cl-达到临界浓度所经过的时间； t3 为达到必须修补状态所经过的时间。 M.T. Liang 等人认为混凝土使用寿命的定义是：从施工开始至加筋处的 Cl-浓度达到使混凝土初始劣化出现这一段的时间。无论混凝土结构寿命如何定义，使用寿命必须包含如下因素：特定的环境、一定的破坏准则、以概率术语表达等。
5 结构材料耐久寿命的预测
对在役混凝土结构进行耐久性评定和寿命预测，可以揭示潜在危险及时作出维修、加固或拆除决策，从而避免重大事故的发生，因此对结构材料的耐久性研究以及
其耐久寿命预测的研究尤为重要。对混凝土结构耐久性问题的研究可大致追溯到上世纪30 ～40 年代，不同研究者提出了不同预测混凝土使用寿命的方法，包括根据经验预测、基于同类材料性能比较的预测、快速试验、应用
可靠性与随机过程概念在材料的物理和化学性能基础上建立劣化过程数学模型。以下介绍三种预测混凝土耐久寿命的预测方法。
5.1 概率方法
马亚丽提出了基于规定可靠指标的混凝土结构耐久寿命预测，这种预测结构材料耐久寿命的模型主要是针对氯离子侵蚀的，模型认为：在氯离子的实际侵蚀过程中，由于混凝土本身质量的离散性和环境条件的变异性（影响氯离子侵蚀的因素都具有随机性），随着时间推移的混凝土侵蚀深度应该是一个随机过程，氯离子侵蚀到钢筋表面的时间则应该是一个具有一定概率分布特征的随机变量。一方面，通过对氯离子侵蚀影响因素的概率特性进行分析，得出氯离子扩散系数、氯离子临界浓度、混凝土表面氯离子浓度、混凝土保护层厚度的概率分布特征；之后，依据Fick 定律，计算氯离子侵蚀耐久寿命（氯离子侵蚀到钢筋表面并达到一定浓度的时间）的概率值。另一方面，利用氯离子侵蚀影响因素的分布特征，计算混凝土结构在不同时间点上的耐久可靠性指标，从而得到氯离子侵蚀耐久可靠性随时间变化的曲线。当某一时间点上耐久可靠性低于规定的指标时，结构的耐久寿命失效，将这个时间点作为氯离子侵蚀的耐久寿命。
Seung Jun Kwon 等人认为氯化物的侵蚀存在着很多的不确定性，如不同的混凝土材料的性能、不同的混凝土保护层厚度、不同的表面氯离子浓度、氯离子极限含量水平的不确定性，因此在预测混凝土寿命时应引入概率的方法。耐久性失效的概率
网络教育学院 本科生毕业论文（设计） 题目：混凝土结构耐久性浅谈 学习中心： 层次：专科起点本科 专业：土木工程 年级： 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：2013 年11 月14 日
混凝土结构耐久性浅谈 内容摘要 混凝土由于其具有经济、耐久、节能等众多优点, 而成为重要的建筑材料, 其应用范围十分广泛。作为目前世界最大宗的人造建筑材料, 其在给人类带来巨大文 明进步的同时 , 也面临由此造成的严峻的资源、能源和环境问题。传统意义上的混 凝土由于自身结构材料和使用环境的特点, 还存在着严重的耐久性问题, 已不能满足混凝土行业的绿色可持续发展的要求。因此, 提高混凝土的耐久性是实现混凝土 环保化、节约化的积极有效措施。本文综述了耐久性对混凝土的重要意义, 并着重分析了影响混凝土耐久性的主要因素。最后介绍了目前世界上提高混凝土的耐久 性的研究结果以及目前国际上对混凝土的耐久性设计要求。 关键词：耐久性；混凝土；影响因素
混凝土结构耐久性浅谈 目录 内容摘 要 .................................................. ..................................................... ....................I 引言......................................... ......................................... ......................................... . 1 1 绪论......................................... ......................................... ......................................... . 2 1.1 混凝土耐久性问题的提出................................................... (2) 1.2 混凝土耐久性的概 念 .................................... ........................................ (2) 2 混凝土结构耐久性问题的分 析 ........................................... (3) 2.1 混凝土冻融破 坏 .................................... ........................................ (3) 2.1.1 破坏机 理 .......................... ............................. ............................. (3) 2.1.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (4) 2.2 混凝土渗透破 坏 .................................... ........................................ (4) 2.2.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (4) 2.2.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (5) 2.3 碱骨料反 应 ..................................... ........................................ (5) 2.3.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (5) 2.3.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (6) 2.4 混凝土的碳 化 .................................... ........................................ (6) 2.4.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (6) 2.4.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (7) 2.5 钢筋锈 蚀 ..................................... ........................................ (7) 2.5.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (7) 影响因 素 ..........................
广东建材２００５年第９期 “耐久性”是混凝土结构应具有的一项基本功能。混凝土结构因耐久性不足而未能达到设计使用年限就提前损坏，势必会造成重大经济损失和严重社会影响。经调查，我国已经使用３０～４０年的大量工业建筑，尤其露天工业建筑，几乎都进行了加固大修，甚至拆除重建；港口码头建筑一般只能使用不足２０年就因钢筋锈蚀严重而加固大修。在海边盐渍地上建设的房屋、厂房、地下建筑，甚至包括混凝土电线杆，使用不足１０年就严重破损或断裂。 大量研究结果表明，钢筋混凝土结构破坏（失效）除自然灾害或意外事故外，其耐久性降低主要源于以下几个方面或其复合作用：钢筋腐蚀、混凝土碳化、冻融循环、碱－骨料反应、机械磨损、温湿度变化、腐蚀性化学品（硫化物、氯化物）等。笔者认为，钢筋混凝土结构耐久性降低的实质是其组成材料在使用过程中经受（抵抗）各种破坏因素的作用（破坏力）而未能保持其功能。结构耐久性性能降低都必然会体现在结构的基本材料即钢筋和混凝土上。本文试着从材料自身的角度出 发，分析影响钢筋混凝土结构耐久性的因素。 １钢筋 ⑴钢筋锈蚀。一般情况下，混凝土中的高碱性溶液（ＰＨ值一般在１２．５～１３．５之间）可以使钢筋表面形成一层惰性的水化氧化铁薄膜，该惰性薄膜可以阻止钢筋的锈蚀。当该保护层完整时，腐蚀就不会发生。通常，钢筋表面氧化铁薄膜的破坏主要有两个原因：一是因混凝土碳化，使钢筋混凝土结构保护层的ＰＨ值降低，进而破坏氧化铁薄膜；二是氯离子与氧离子的作用而破坏氧化铁薄膜。氧化铁薄膜破坏后，铁原子与水和氧气发生化学反应生成铁锈，包括Ｆｅ（ＯＨ） ３ 、Ｆｅ（ＯＨ） ２ 、Ｆｅ ３ Ｏ ４ ?Ｈ ２ Ｏ、Ｆｅ ２ Ｏ ３等，造成钢筋的锈蚀。 ⑵预应力钢筋的应力腐蚀。应力腐蚀是指金属和合金在腐蚀介质和拉应力的同时作用下引起的金属破裂。这种裂缝不仅可以沿着晶界发展，而且也可穿过晶粒。由于裂缝向金属内部发展，使金属结构的机械强度大大降低，严重时能使金属设备突然损坏。出现应力腐蚀的条件如下：存在一定的拉应力；金属本身对应力腐蚀具 钢筋混凝土结构耐久性问题综合分析 车龙兰罗嗣海（核工部东华理工学院３４４０００） 孟少平（南京东南大学３３００２９） 摘要：材料的耐久性是指材料与环境相互作用过程中的行为特征及其在时间上的反映，其耐久 性必定会体现在结构的耐久性能上。本文从材料自身角度出发综合分析了钢筋混凝土结构耐久性降 低的原因，并介绍了相应的防护措施。 关键词：材料钢筋混凝土耐久性 应该指出，当前有关耐久性的研究中，混凝土材料学和工程结构学常常是脱离的，对同一个问题的习惯思路往往有很大区别，甚至有时连定义都不相同。材料专家对材料劣化在结构上造成的后果常常难以分析，而工程结构专家不熟悉如何在材料上下工夫改善结构的耐久性。 混凝土施工是运用混凝土材料实现设计意图的中间环节，同时也是混凝土材料生产过程的最终环节。因此，施工既是结构设计得到充分体现的必要保证，也是混凝土材料使用性能得以正常发挥的重要保证。由此看来，从事施工管理的工程师不仅要熟悉结构设计，也要十分熟悉混凝土材料，才能做好管理工作。 目前，许多学者呼吁，混凝土技术的发展，需要既懂结构又懂材料的新型高级技术人才。混凝土科研人员必然要从事密切结合重大工程项目的研究，这些项目的完成又必须与设计和施工人员合作。值得指出的是，我国“九五”期间，重大科技攻关项目“重点工程混凝土安全性的研究”所取得的科技成果及经济效益，就是我国水泥混凝土材料方面的科研人员，通过跨行业的联合攻关而作出的贡献。材料学与工程学共同倡导的“混凝土安全性专家系统的研究”已在全国兴起。２１世纪的混凝土工程不仅要符合可持续性发展，而且需要安全性和耐久性。● !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 水泥与混凝土 １９ －－
5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。” 6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。” 7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。 1.“噢，居然有土龙肉，给我一块！” 2.老人们都笑了，自巨石上起身。而那些身材健壮如虎的成年人则是一阵笑骂，数落着自己的孩子，拎着骨棒与阔剑也快步向自家中走去。 钢筋混凝土结构的材料 钢筋混凝土结构设计计算原理 承载力计算：受弯构件 受压构件 受拉构件 受扭构件 正常使用极限状态验算 预应力混凝土结构 一.材料 1.钢筋：力学性能 软钢 硬钢 冷拉钢筋 1）重点掌握这三种钢材的力学性能。 2）软钢和硬钢的应力应变关系曲线有什么不同？它们各自强度设计值的依据是什么？ 3）钢筋混凝土结构对钢筋有哪些要求？ 4）为了节约钢材，常用冷拉或冷拔提高钢筋的强度，但冷拉只提高抗拉强度，冷拔可同时提高抗拉和抗压强度 2.混凝土 强度 变形 受力变形 短期 重复荷载 长期 体积变形：收缩 1）立方体抗压强度作为评定混凝土强度等级的依据轴心抗压强度是结构计算的实用指标；轴心抗拉强度用来计算抗裂的指标。 2）影响立方体抗压强度的因素有哪些? 3）掌握混凝土短期的应力应变曲线。 4）徐变和收缩对结构造成的后果是什么？怎样解决？ 3.钢筋与混凝土的粘结 1）钢筋和混凝土之间的粘结力由什么组成？ 2）基本锚固长度与什么有关？ 3）钢筋的接长方法有哪几种？ 二 钢筋混凝土结构设计计算原理 1）结构的功能要求（可靠性）有哪些？ 2）理解承载能力极限状态和正常使用极限状态意义 3）结构可靠的条件是什么？ 4）目标可靠指标的影响因素有哪些？ 5）荷载设计值与荷载标准值之间的关系是什么？ 6）材料设计值与材料标准值之间的关系是什么？
混凝土的耐久性研究 摘要：随着城市化建设力度加快，混凝土以价格低廉、性能优越在基础设施中成为了首选的施工材料，具有用量大、用途广等特点。对于混凝土结构，它的耐久性是施工质量以及安全的重要保障[1]。碳化、钢筋腐蚀、冻融及碱-骨料反应等构成混凝土耐久性的主要内容, 而耐久性与强度作为混凝土的两个重要指标，在施工与设计中，受各种因素影响，对混凝土耐久性的重视力度明显缺乏。针对这种情况，为了促进混凝土施工持续发展，必须在环境保护与基础设施上，提高混凝土施工的耐久性。本文从混凝土的抗冻性、混凝土的碳化、碱集料反应、耐磨性、钢筋锈蚀等5个方面对混凝土耐久性影响因素改善措施等方面进行了深度研究和探索,通过从结构形式、原材料、细节构造、工艺措施等方面进行综合对比，从施工、设计与维修上提升施工质量。 关键词：混凝土耐久性；抗冻性；碳化；钢筋锈蚀；碱骨料反应； Abstract:LiFePO4is an important cathode material for lithium-ion batteries. Regardless of the biphasic reaction between the insulating end members, Li x FePO4, optimization of the nanostructured architecture has substantially improved the power density of positive LiFePO4 electrode. The charge transport that occurs in the interphase region across the biphasic boundary is the primary stage of solid-state electrochemical reactions in which the Li concen-trations and the valence state of Fe deviate significantly from the equilibrium end members. Complex interactions among Li ions and charges at the Fe sites have made understanding stability and transport properties of the intermediate domains difficult. Long-range ordering at metastable intermediate eutectic composition of Li2/3FePO4has now been discovered and its superstructure determined, which reflected predomi-nant polaron crystallization at the Fe sites followed by Li+redistribution to optimize the Li Fe interactions. Keywords: cathode material; LiFePO4; lithium ion battery; metastable mesophase; Li2 / 3FePO4; solid material
混凝土结构耐久性设计浅析 摘要：根据混凝土结构耐久性的定义及其设计的主要内容，介绍了影响混凝土 结构耐久性的主要因素，阐述了现阶段混凝土结构耐久性设计的目标和、设计方法、混凝土结构耐久性的现场检验以及混凝土结构使用阶段的检测和维护要求， 明确了通过混凝土结构耐久性设计保证混凝土结构达到规定的设计使用年限。 关键词：混凝土；结构；耐久性设计；使用年限 引言 混凝土结构或构件的裂缝及破坏是影响建筑使用年限的主要原因，而建筑的使用年限是 工程质量得以量化的集中表现。建筑的使用年限在量值上与混凝土结构的设计使用年限是相 同的。通过混凝土结构耐久性设计来保证混凝土结构达到规定的设计使用年限，确保建筑拥 有合理的使用寿命。 一、混凝土结构耐久性及其设计内容 混凝土结构的耐久性指的是在环境作用和正常维护、使用条件下，混凝土结构或构件在 设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力[1]。混凝土结构失去其适用性和安全性能力的 极限状态表现为：钢筋混凝土构件表面出现锈胀裂缝；结构表面混凝土出现可见的酥裂、粉 化等。 混凝土结构耐久性设计就是通过经验方法及定量方法，确定结构所处的不同环境，提出 对混凝土材料的耐久性基本要求，确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度，明确不同环境条件 下的耐久性技术措施，提出结构使用阶段的检测与维护要求[2]。 二、影响混凝土结构耐久性的主要因素 （一）混凝土自身特性影响 混凝土材料的质量是影响结构耐久性的一个主要内因。混凝土材料中混凝土的水胶比、 混凝土的密实度、氯离子含量和碱含量是混凝土材料质量影响混凝土结构耐久性的主要因素。有效胶凝材料含量的不确定性，混凝土的密实度不足，以及氯离子达到一定浓度后引起的钢 筋脱钝和电化学腐蚀，都会严重影响混凝土结构的耐久性。 混凝土构件的施工质量是影响结构耐久性的另外一个内因。钢筋混凝土构件中钢筋的保 护层厚度、混凝土密实度及现浇混凝土构件的养护是混凝土构件施工质量影响混凝土结构耐 久性的主要因素，钢筋混凝土构件中钢筋的保护层厚度太小，混凝土密实度的不足，新浇混 凝土的养护达不到相应的标准，也都会影响混凝土结构的耐久性。 （二）混凝土结构所处环境作用的影响 直接与混凝土构件表面接触的局部环境作用是影响混凝土结构耐久性的外因。环境类别 的不同，对混凝土结构的耐久性影响也不同。当结构和构件同时受到多种类别的环境作用时，均应考虑需满足各自单独作用下的耐久性要求[1]。 （1）一般环境带来的影响
混凝土结构耐久性 1.1 混凝土结构耐久性问题的重要性 钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的优点，造价较低，且一直被认为是一种非常耐久性的结构形式，其应用范围非常广泛。 然而，从混凝土应用于建筑工程至今的150年间，大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限。这其中有的是由于结构设计的抗力不足造成的，有的是由于使用荷载的不利变化造成的，但更多的是由于结构的耐久性不足导致的。特别是沿海及近海地区的混凝土结构，由于海洋环境对混凝土的腐蚀，尤其是钢筋的锈蚀而造成结构的早期损坏，丧失了结构的耐久性能，已成为实际工程中的重要问题。早期损坏的结构需要花费大量的财力进行维修补强，甚至造成停工停产的巨大经济损失。耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用状态下失效的最主要原因。 国内外统计资料表明，由于混凝土结构耐久性病害而导致的损失是巨大的，并且耐久性问题越来越严重。结构耐久性造成的损失大大超过了人们的估计。国外学者曾用“五倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性，即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元，那么就意味着：发现钢筋锈蚀时采取措施将追加维修费5美元；混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元；严重破坏时采取措施将追加维修费125美元。 因此，钢筋混凝土结构耐久性问题是一个十分重要也是迫切需要加以解决的问题，通过开展对钢筋混凝土结构耐久性的研究，一方面能对已有的建筑结构物进行科学的耐久性评定和剩余寿命预测，以选择对其正确的处理方法；另一方面可对新建项目进行耐久性设计，揭示影响结构寿命的内部与外部因素，从而提高工程的设计水平和施工质量。因此，它既有服务于服役结构的现实意义，又有指导待建结构进行耐久性设计的理论意义，同时，对于丰富和发展钢筋混凝土结构可靠度理论也具有一定的理论价值。 正因为混凝土结构耐久性的问题如此重要，近年来世界各国均越来越重视混凝土结构的耐久性问题，众多的研究者对混凝土结构耐久性展开了研究，取得了系列研究成果，而材料层面的成果尤为显著。迄今为止，已经形成了混凝土结构耐久性研究框架，如图1-1所示。本章将着重介绍混凝土结构耐久性研究中成熟的相关研究成果。 图1-1 混凝土结构耐久性研究框架 ?????????????????????????????????????????????????耐久性评估耐久性设计结构层次构件承载力的变化粘结性能衰退模型混凝土锈胀开裂模型构件层次钢筋锈蚀碱－集料反应冻融破坏氯盐腐蚀混凝土碳化材料层次工业环境土壤环境海洋环境大气环境环境层次混凝土结构耐久性
01第一章钢筋混凝土结构材料的物理力 学性能
第一章钢筋混凝土结构材料的物理力学性能 钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种力学性能截然不同的材料组成的复合结构。正确合理地进行钢筋混凝土结构设计，必须掌握钢筋混凝土结构材料的物理力学性能。钢筋混凝土结构材料的物理力学性能指钢筋混凝土组成材料——混凝土和钢筋各自的强度及变形的变化规律，以及两者结合组成钢筋混凝土材料后的共同工作性能。这些都是建立钢筋混凝土结构设计计算理论的基础，是学习和掌握钢筋混凝土结构构件工作性能应必备的基础知识。 §1-1 混凝土的物理力学性能 一、混凝土强度 混凝土强度是混凝土的重要力学性能，是设计钢筋混凝土结构的重要依据，它直接影响结构的安全和耐久性。 混凝土的强度是指混凝土抵抗外力产生的某种应力的能力，即混凝土材料达到破坏或开裂极限状态时所能承受的应力。混凝土的强度除受材料组成、养护条件及龄期等因素影响外，还与受力状态有关。 (一) 混凝土的抗压强度 在混凝土及钢筋混凝土结构中，混凝土主要用以承受压力。因而研究混凝土的抗压强度是十分必要的。
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢34 混凝土试件的横向变形产生约束，延缓了裂缝的开展，提高了试件的抗压极限强度。当压力达到极限值时，试件在竖向压力和水平摩阻力的共同作用下沿斜向破坏，形成两个对称的角锥形破坏面。如果在试件表面涂抹一层油脂，试件表面与压力机压盘之间的摩阻力大大减小，对混凝土试件横向变形的约束作用几乎没有。最后，试件由于形成了与压力方向平行的裂缝而破坏。所测得的抗压极限强度较不加油脂者低很多。 混凝土的抗压强度还与试件的形状有关。试验表明，试件的高宽比h/b 越大，所测得的强度越低。当高宽比h/b ≥3时，强度变化就很小了。这反映了试件两端与压力机压盘之间存在的摩阻力，对不同高宽比的试件混凝土横向变形的约束影响程度不同。试件的高宽比h/b 越大，支端摩阻力对试件中部的横向变形的约束影响程度就越小，所测得的强度也越低。当高宽比h/b ≥3时，支端摩阻力对混凝土横向变形的约束作用就影响不到试件的中部，所测得的强度基本上保持一个定值。 此外，试件的尺寸对抗压强度也有一定影响。试件的尺寸越大，实测强度越低。这种现象称为尺寸效应。一般认为这是由混凝土内部缺陷和试件承压面摩阻力影响等因素造成的。试件尺寸大，内部缺陷(微裂缝，气泡等)相对较多，端部摩阻力影响相对较小，故实测强度较低。根据我国的试验结果，若以150×150×150mm 的立方体试件的强度为准，对200×200×200mm 立方体试件的实测强度应乘以尺寸修正系数1.05；对100×100×100mm 立方体试件的实测强度应乘以尺寸修正系数0.95。 为此，我们在定义混凝土抗压强度指标时，必须把试验方法、试件形状及尺寸等因素确定下来。在统一基准上建立的强度指标才有可比性。 混凝土抗压强度有两种表示方法： 1、立方体抗压强度 我国规范习惯于用立方体抗压强度作为混凝土强度的基本指标。新修订的<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵规范>JTG D62（以下简称《桥规JTG D62》）规定的立方体抗压强度标准值系指采用按标准方法制作、养护至28天龄期的边长为150mm 立方体试件，以标准试验方法（试件支承面不涂油脂）测得的具有95%保证率的抗压强度(以MPa 计)，记为f cu.k 。 )645 .11(645.1150150150150.f s f f s f k cu f δμσμ-=-= (1.1-1) 式中 k cu f .——混凝土立方体抗压强度标准值(MPa)； s f 150μ——混凝土立方体抗压强度平均值(MPa)； 150f σ——混凝土立方体抗压强度的标准差(MPa)； 150f δ——混凝土立方体抗压强度的变异系数，150150150/s f f f u δσ=。其数值可按表 1.1-1采用。
混凝土结构耐久性分析 摘要：耐久性是混凝土结构的重要指标之一，混凝土的耐久性是使用期内结构保证正常功能的能力，关系着结构物的使用寿命。文章分析了混凝土结构的耐久性问题，探讨了造成耐久性失效的原因，并针对耐久性问题提出了相关的防腐建议。 关键词：混凝土；耐久性；影响因素；措施 abstract: the durability of concrete structure is one of the important indexes, the durability of concrete structure is the use of the guarantee period of the normal functioning ability, the relationship between the service life of structures. this paper analyzes the problems of the durability of the concrete structures, and probes into the causes of failure of cause durability, and in the light of the durability problem put forward relevant anti-corrosion suggestions. keywords: concrete; durability; influencing factors; measures 中图分类号：tu37文献标识码：a 文章编号： 我国混凝土结构耐久性问题不容忽视。我国人口众多，过去为及时解决居住需要和促进工业生产，建造过不少质量不高的民用房屋和工业厂房，现有建筑物老化现象相当严重。影响结构耐久性的因素很多。首先讨论了混凝土耐久性的概念，接着从影响混凝土结
徐变：在长期荷载作用下，混凝土的变形随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象称为混凝土的徐变。 收缩：在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间的推移而减小的现象称为收缩。 松弛:钢筋受力后长度保持不变，钢材的应力随时间增长而降低的现象称为松弛。 立方体抗压强度标准值（f cu,k）；柱体混凝土抗压强度标准值(f ck);混凝土抗拉强度标准值(f tk)。规定以每边边长为150mm的立方体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度为95%以上的潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa为单位）作为混凝土的立方体抗压强度。 结构的可靠性：结构的安全性、适用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性。 结构的可靠度的是指结构在规定时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。 极限状态：当整体结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时,则此特定状态为该功能的极限状态。 混凝土结构的耐久性:是指结构对气候作用、化学侵蚀、物理作用或任何其他破坏过程的抵抗能力。 最小配筋率是少筋梁与适筋梁的界限。最大配筋率是适筋梁与超筋梁的界限配筋率。 界限破坏:当钢筋混凝土梁的受拉区钢筋达到屈服应变εy而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到其极限压应变εcu而破坏，此时被称为界限破坏。 张拉控制应力是指预应力钢筋锚固前张拉钢筋的千斤顶所显示的总拉力除以预应力钢筋截面积所求得的钢筋应力值。 预应力度:为由预加应力大小确定的消压弯矩Mo与外荷载产生的弯矩Ms的比值。 预应力混凝土:就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。作用:使构件不致开裂或推迟开裂或减小裂缝开展的宽度。 换算截面：将整个截面换算为单一材料组成的混凝土截面(或钢截面)，通常将这种换算后的截面称为换算截面。 纵向弯曲系数：把长柱失稳破坏时的临界压力与短柱压坏时的轴心压力的比值，叫纵向弯曲系数。 疲劳强度：对于桥梁结构，通常要求能承受200万次以上的反复荷载并不得产生破坏，以此作为混凝土疲劳强度的f f c标准，一般取f f c≈0.5f c。 作用的代表值是指结构或结构构件设计时,针对不同设计目的所采用的各种作用规定值,包括标准值、准永久值、频遇值。 作用是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所用原因，它分为直接作用和间接作用。 公路桥涵结构上的作用分类：永久作用、可变作用、偶然作用。永久作用:在设计使用期内,其量值不随时间变化,或其变化与平均值相比可忽略不计的作用。 全梁承载力校核根据：弯矩包络图、承载能力图。 裂缝的种类分为：正常裂缝或荷载裂缝、非正常裂缝或非荷载裂缝。 锚具的分类：依靠摩阻力锚固的锚具、依靠承压锚固的锚具、依靠黏结力锚固的锚具。 混凝土的变形分为两类:一类是在荷载作用下的受力变形(单调短期荷载作用、重复荷载作用变形、长期荷载作用变形)；另一类是不受力变形。 结构的功能：安全性、适用性、耐久性.。 极限状态分为：承载能力极限状态、正常使用极限状态。 加筋混凝土结构的分类按照预应力度分为：全预应力混凝土结构、部分预应力混凝土结构和钢筋混凝土结构等三种结构。 超筋截面应采取的措施：提高混凝土级别；修改截面尺寸；改用双筋截面等措施重新设计。 钢筋混凝土受弯构件正截面的工作分为：整体工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段三个阶段。 钢筋按加工方法分为：热轧钢筋、精轧螺纹钢筋、碳素钢丝。 钢筋的强度与变形：钢筋的拉伸应力应变曲线分为有明显流幅的和没有明显流幅的。 钢筋混凝土轴心受压构件按照箍筋的功能和配置方式的不同可分为两种：1）配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件（普通箍筋柱）。2）配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件（螺旋箍筋柱）。 普通箍筋柱设置纵向钢筋的目的：(1) 协助混凝土承受压力，可减少构件截面尺寸；(2) 承受可能存在的不大的弯矩；(3) 防止构件的突然脆性破坏. 钢筋混凝土受弯构件正截面破坏形态有哪些？有何特征？（1）适筋梁破坏——塑性破坏。特点是当荷载增加到一定程度后，受拉钢筋首先屈服，然后受压混凝土被压碎，属塑性破坏。（2）超筋梁破坏——脆性破坏。特点是裂缝一旦出现，即很快形成临界斜裂缝，并迅速延伸至梁顶，使混凝土裂通，梁被拉断而破坏，属脆性破坏。（3）少筋梁破坏——脆性破坏。特点是随着荷载的增加，受压混凝土首先被压碎，受拉钢筋未屈服，属脆性破坏。 钢筋和混凝土能够有效的结合在一起共同工作的主要是由于:(1)混凝土和钢筋之间有着良好的黏结力,使钢筋和混凝土能可靠的结合成一个整体,在荷载作用下能够很好的共同变形,完成其结构功能。（2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，因此当温度变化时不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的黏结。（3）混凝土包围在钢筋的外围，起着保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。 钢筋混凝土受弯构件斜截面的破坏形态有哪些？有何特征？（1）剪压破坏；特点是：当荷载增加到一定程度后，构件上先出现的垂直裂缝和细微的倾斜裂缝，发展形成一根主要的斜裂缝，称为“临界斜裂缝”，属塑性破坏。条件：多见于剪跨比为1≤m≤3的情况下。措施：按计算配腹筋。（2）斜拉破坏：特点是：斜裂缝一出现，即很快形成临界斜裂缝，并迅速延伸到集中荷载作用点处，使混凝土裂开，梁斜向倍拉断而破坏，属脆性破坏。条件：这种破坏发生在剪跨比较大（m>3）时。措施：控制腹筋最少用量。（3）斜压破坏；特点是：随着荷载的增加，梁腹被一系列平行的斜裂缝分割成许多倾斜的受压柱体，这些柱体最后在弯矩和剪力的复合作用下被压碎，属脆性破坏。条件：剪跨比较小（m<1）时。措施：控制最小截面。钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶 段？每个阶段受力主要特点是什么？答：钢筋混凝土 适筋梁正截面受力全过程可划分为三个阶段：(1.)第Ⅰ 阶段：整体工作阶段：梁混凝土全截面工作，混凝土 的压应力和拉应力都基本呈三角形分布。纵向钢筋承 受拉应力。混凝土处于弹性工作阶段，即应力与应变 成正比。第Ⅰ阶段末：混凝土的压应力基本上仍是三 角形分布。受拉边缘混凝土的拉应变临近抗拉极限应 变，拉应力达到混凝土抗拉强度，表示裂缝即将出现。 （2）第Ⅱ阶段：荷载作用弯矩达到开裂弯矩后，在梁 混凝土抗拉强度最弱截面上出现了第一条裂缝。这时 在有裂缝的截面上，拉区混凝土退出工作，把它原承 担的拉力转给了钢筋，发生了明显的应力重分布。钢 筋的拉应力随荷载的增加而增加；混凝土的压应力不 再是三角形分布，而形成微曲的曲线形，中性轴位置 向上升高。第Ⅱ阶段末：钢筋拉应变达到屈服时的应 变值，钢筋屈服。（3）第Ⅲ阶段：钢筋的拉应变增加 很快，但钢筋的拉应力一般仍维持在屈服强度不变。 这时，裂缝急剧开展，中性轴继续上升，混凝土受压 区不断缩小，压应力也不断增大，压应力图成为明显 的丰满曲线形。第Ⅲ阶段末：压区混凝土的抗压强度 耗尽，在临近裂缝两侧的一定区域内，压区混凝土出 现纵向水平裂缝，随即混凝土被压碎，梁截面破坏。 短柱的破坏是一种材料破坏，即混凝土压碎破坏。长 柱的破坏来得比较突然，导致失稳破坏。 影响受弯构件斜截面抗剪能力的主要因素：剪跨比、 混凝土抗压强度、纵向钢筋配筋率、配筋率和箍筋强 度。 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算的基本假定有 哪些？答：受弯构件正截面承载力计算的基本假定有： （1）构件变形符合平截面假定（2）不考虑混凝土的 抗拉强度（3）材料应力-应变物理关系①混凝土的应 力-应变曲线，采用的是由一条二次抛物线及水平线组 成的曲线②钢筋的应力-应变曲线采用简化的理想弹 塑性应力-应变关系；（4）混凝土压应力的分布图形取 等效矩形应力图。 矩形截面偏心受压构件正截面强度计算的基本假定是 什么？（1）截面应变分布符合平截面假定（2）不考 虑混凝土抗拉强度（3）受压区混凝土的极限压应变， 强度等级C50及以下时取εcu=0.0033，C80时取0.003， 中间按内插法确定（4）混凝土压应力图形为矩形，应 力集度为f cd，矩形应力图高度x=βx0，受压较大的钢 筋应力取f’sd.（5）受拉边的钢筋应力。 正截面强度计算的基本假定？（1）截面应变分布符合 平截面假定（2）不考虑混凝土的抗拉强度（3）受压 区混凝土的极限压应变，强度等级C50及以下时取ε cu =0.0033，C80时取0.003，中间按内插法确定（4） 混凝土压应力图形为矩形，应力集度为fcd，矩形应力 图高度X=βX0（5）钢筋的应力视为理想的弹塑性体， 各根钢筋的应力根据应变确定。 斜截面抗剪承载力验算的截面位置的确定:(1)距支座 中心h/2处的截面（2）受拉区弯起钢筋起点处的截面， 以及锚于受拉区的纵向主筋开始不受力处的截面（3） 箍筋数量或间距改变处的截面（4）受弯构件腹板宽度 改变处的截面。 影响裂缝宽度的因素有哪些？（1）受拉钢筋应力：在 使用荷载作用下的受拉钢筋应力与最大裂缝宽度为线 性关系。（2）受拉钢筋直径：裂缝宽度随直径而变化， 最大裂缝宽度与直径近似于线性关系。（3）受拉钢筋 配筋率：裂缝宽度随受拉钢筋配筋率增加而减小，当 配筋率接近某一数值时，裂缝宽度接近不变。（4）混 凝土保护层厚度：保护层越厚，裂缝间距越大也越宽， 有害物质也越难入侵，钢筋越不容易被锈蚀。（5）受 拉钢筋粘结特征：钢筋与混凝土间的粘结力对裂缝开 展存在一定的影响。（6）长期或重复荷载的影响：构 件的平均及最大裂缝宽度随荷载作用时间的延续，以 逐渐减低的比率增加。（7）构件形状的影响：具有腹 板的受弯构件抗裂性能比板式受弯构件稍好。 试述钢筋混凝土梁内钢筋的种类、作用。答：（1） 纵向受力钢筋：承受拉力或压力；（2）箍筋：箍筋除 了帮助混凝土抗剪外,在构造上起着固定纵向钢筋位 置的作用，并与纵向钢筋、架立钢筋等组成钢筋骨架。 （3）弯起钢筋：抗剪；（4）架立钢筋：架立箍筋、固 定箍筋的位置，形成钢筋骨架。（5）水平纵向钢筋： 水平纵向钢筋的作用主要是在梁侧面发生裂缝后,减 小混凝土裂缝宽度。 简述钢筋预应力损失的估算？答：1）预应力筋与管道 壁间摩擦引起的应力损失（σl1）2）锚具变形、钢筋 回缩和接缝压缩引起的应力损失（σl2）3）钢筋与台 座间的温差引起的应力损失（σl3）4）混凝土弹性压 缩引起的应力损失（σl4）5）钢筋松弛引起的应力损 失（σl5）6）混凝土收缩和徐变引起的应力损失（σ l6）。先张法：23456 后张法：12456. 什么是先张法、后张法？简述其施工方法及主要设 备？（1）先张法，即先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土 的方法。先在张拉台座上，按设计规定的拉力张拉预 应力钢筋，并进行临时锚固，再浇筑构建混凝土，待 混凝土达到要求强度后，放张，让预应力钢筋的回缩， 通过预应力钢筋与混凝土间的粘结作用，传递给混凝 土，使混凝土获得预应压力。（主要设备：张拉台座、 张拉千斤顶、临时锚具）。（2）后张法是先浇筑构件 混凝土，待混凝土结硬后，再张拉预应力钢筋并锚固 的方法。先浇筑构件混凝土，并在其中预留孔道，待 混凝土达到要求强度后，将预应力钢筋穿入预留的孔 道内，将千斤顶支承于混凝土构件端部，张拉预应力 钢筋，使构件也同时受到反力压缩。待张拉到控制拉 力后，即用特制的锚具将预应力钢筋锚固于混凝土构 件上，使混凝土获得并保持其预压应力。最后，在预 留孔道内压注水泥浆，以保护预应力钢筋不致锈蚀， 并使预应力钢筋与混凝土粘结成为整体。（主要设备： 制孔器、穿束机、千斤顶、锚具、压浆机）。后张法是 靠工作锚具来传递和保持预加应力的；先张法是靠粘 结力来传递并保持预加应力的。 结构的功能:所有工程结构在设计时，必须符合安全可 靠、适用耐久、经济合理的要求。 （1）安全性。在规定期限和正常状况下，结构能承受 可能出现的各种作用，在偶然事件发生时，结构发生 局部损坏但不至于整体破坏和连续倒塌，仍能整体稳 定。（2）适用性。在正常使用下，结构具有良好的工 作性能，结构不发生过大的变形或震动。（3）耐久性。 在正常维护状况下，材料性能随时间变化，但结构仍 能满足预订的功能要求。构件不出现过大的裂缝，在 生物和化学作用下，不导致失效。 混凝土加钢筋后结构性能变化：1.大大提高机构的承 载力2.结构的受力性显著改善 钢筋混凝土结合工作原因：1.钢筋和混凝土存在良好 的粘结力，荷载作用下，可以保证两种材料协调变形， 共同受力2.具有相同温度线膨胀系数，不会发生过大 的变形而导致两者间的粘黏性破坏 钢筋混凝土优点： 1承耐能力能力相对较高。省钢材 2.耐久性好，耐火 3.可模型好，便与结构形式的实现 4.整体性好，刚度大 5.就地性好经济性好 缺点：自重大，抗裂性差，施工工期长，工艺复杂， 受环境限制
1试述耐久性极限状态标志及耐久性极限状态的可靠指标取值 答： 混凝土结构发生耐久性破坏可近似认为是当混凝土发开裂到一定程度时混凝土与钢筋之间的粘结力发生破坏从而不能满足受力要求，我国《混凝土结构耐久性设计规》中将混凝土结构构件的耐久性极限状态分为三种：钢筋开始发生锈蚀的极限状态，钢筋发生适量锈蚀的极限状态和混凝土表面发生轻微损伤的极限状态，然而这个破坏程度很难定量描述，同时可知，氯离子浓度是影响钢筋锈蚀的主要因素，所以可以通过对氯离子浓度的定量描述来反映混凝土结构的耐久性能。 在对氯离子侵蚀环境下的混凝土结构进行寿命预测时,保护层内部钢筋表面 的氯离子浓度达到使钢筋开始锈蚀的临界浓度时,即认为结构开始进入失效状态,所以可近似将钢筋表面氯离子浓度达到临界值作为耐久性极限状态的标志。 2.论述混凝土产生裂缝原因及防止方法 混凝土产生裂缝的主要原因可以分为内部材料原因和外部环境作用原因。 1）内部材料原因： 材料原因引起的裂缝各类包括有: 干缩裂缝、中性化伴随钢筋腐蚀产生裂缝、氧化物使钢筋腐蚀产生裂缝、碱集料反应产生裂缝、水泥水化热产生裂缝。 2）外部环境作用原因： 外部环境作用原因引起的裂缝各类包括有：冻融循环作用、干湿交替、盐结晶、施工原因引起的混凝土裂缝、养护条件不当引起的裂缝，结构设计不当引起的裂缝以及建筑物沉降不均引起的裂缝等。 防止措施： 1）合理选择混凝土原材料和配合比，例如骨料品种、水泥品种等。 2）在混凝土中掺加外加剂，提高混凝土的密实度，或配置成高性能混凝土。 3）控制混凝土的搅拌质量和加强混凝土的早期养护条件以及合理的混凝土保护层厚度。4）优化结构设计，加强施工质量。 3.为什么在有盐环境及有干湿交替时耐久性环境等级较差? 答：混凝土是一种多孔材料，内部结构比较复杂，孔洞、微裂缝的分布和形态等对微观特征对混凝土的硫酸盐侵蚀有很大影响，干湿循环对混凝土产生疲劳破坏，干燥状态下水份蒸发，混凝土毛细孔内的硫酸钠溶液浓度上升，溶液过饱和产生析晶，体积膨胀使毛细孔内壁产生微裂缝，降低混凝土试件的抗渗透性；另一方面毛细孔内盐溶液的浓度增大促进了化学反应的速度，侵蚀产物生长速度加快，侵蚀产物富集体积膨胀微裂缝开展，也进一步降低混凝土的抗渗透性。 1）在干湿交替的条件下，潮湿时侵入混凝土孔隙中的盐溶液当环境转为干燥后因过饱和而结晶，还会产生极大的结晶压力使混凝土破坏。 2）盐在混凝土内部孔隙中形成的盐溶液浓度不同，导致渗透压不同，从而在混凝土内部
第一章 钢筋混凝土的材料力学性能 一、填空题： 1、《混凝土规范》规定以 强度作为混凝土强度等级指标。 2、测定混凝土立方强度标准试块的尺寸是 。 3、混凝土的强度等级是按 划分的，共分为 级。 4、钢筋混凝土结构中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点 的钢筋，通常称它们为 和 。 5、钢筋按其外形可分为 、 两大类。 6、HPB300、 HRB335、 HRB400、 RRB400表示符号分别为 。 7、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于于残余应变为 时的应力作为名 义屈服点，称为 。 8、对于有明显屈服点的钢筋，需要检验的指标有 、 、 、 等四项。 9、对于无明显屈服点的钢筋，需要检验的指标有 、 、 等三项。 10、钢筋和混凝土是两种不同的材料，它们之间能够很好地共同工作是因 为 、 、 。 11、钢筋与混凝土之间的粘结力是由 、 、 组成的。其 中 最大。 12、混凝土的极限压应变cu ε包括 和 两部分， 部分越 大，表明变形能力越 ， 越好。 13、钢筋的冷加工包括 和 ，其中 既提高抗拉又提高抗 压强度。 14、有明显屈服点的钢筋采用 强度作为钢筋强度的标准值。 15、钢筋的屈强比是指 ，反映 。 二、判断题： 1、规范中，混凝土各种强度指标的基本代表值是轴心抗压强度标准值。（ ） 2、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。（ ） 3、采用边长为100mm 的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为 0.95。（ ） 4、采用边长为200mm 的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为 1.05。（ ） 5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值的依据是条件屈服强度。（ ） 6、对任何类型钢筋，其抗压强度设计值y y f f '=。（ ）