钢筋混凝土结构的耐久性分析
【摘要】钢筋混凝土结构是现代建筑工程中最常见的结构形式。在建筑业飞速发展的今天，人们对建筑工艺的要求的提高的同时，对建筑物的耐久性要求更加严格。而随着使用时间的累积与建筑工期的缩短，大量的钢筋混凝土结构的耐久性都不尽人意，甚至形成了财产与人身安全的隐患，对如何对结构进行钢筋混凝土的耐久性评定和使用年限预测，并在此基础上做耐久性属性的提升，有很强的现实意义。
【关键词】钢筋混凝土；建筑；结构；耐久度
一、结构耐久性研究的意义
耐久性研究的内容，首先是搜集影响结构耐久性的根源，对于耐久性的研究要通盘考虑影响影响耐久性的因素，然后分析各种因素在耐久性影响中的破坏机理，量化耐久性损伤程度，建立模型和经验公式，实现定性与定量分析的结合。
在我国强调建筑现代化改造为主的已有建筑与建筑工艺不断升级的今天，重视建筑结构的耐久性，提高建造工艺有着深远的意义。对主要以钢筋混凝土结构为主的建筑，需要进行科学的耐久性评定和使用时间预测。不仅可以分析潜在的安全隐患，及时做出维修或加固决策以避免重大事故的发生，还可以在以后结构设计的优化上实现提升。通过对钢筋混凝土结构的耐久性的量化与评估，可以使设计方案更加的科学，提升整体的建筑水平。
二、钢筋混凝土结构耐久性情况概述
从工程中的钢筋混凝土的耐久度情况上来看，分为对材料、构建、结构三部分耐久性的分析。
目前对材料的研究主要集中在混凝土结构连接处的错位，混凝土材料碳化、内部钢筋腐蚀生锈、混凝土冻融破坏，出现裂缝等多个方面。对构件的耐久性研究主要是混凝土承受的强度，钢筋的塑性性能，构件的截面变化，构件的承载力的变化，钢筋与混凝土协同性的变化等等对钢筋混凝土构件应力能力的影响。结构的耐久性的分析要搞清楚结构整体的耐久性评定和使用时间预测。结构的耐久性评定是通过技术人员对建筑定期的技术监督与参数分析得到，应用适合的统计与分析方法，对当前的耐久性状况进行量化。根据建筑物的用途，确定钢筋混凝土结构的失效时间，也就是使用年限。
对于钢筋混凝土的耐久度预测与分析，还需要更多的实践，由于耐久度的影响因素有很多，并且错综复杂，因此研究有难度，做到准确更难。但对耐久度的研究过程，是对建筑从设计到结构，到进料，到施工，到工艺，都是一个在检验的过程，然而，对于耐久度的研究，更倾向于建筑结构的稳定性与安全性，也是土建工作者需要努力的目标。
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 －－
—钢筋混凝土结构抗震分析及设计 北京市海淀区中关村南大街乙56号方圆大厦1307室 Phone : 010-5165-9908 Fax : 010-5165-9909 E-mail : Beijing@https://www.doczj.com/doc/eb15804726.html, https://www.doczj.com/doc/eb15804726.html, M odeling, I ntegrated D esign & A nalysis S oftware
目录 简要 (1) 设定操作环境及定义材料和截面 (2) 利用建模助手建立梁框架 (4) 建立框架柱及剪力墙 (7) 楼层复制及生成层数据文件 (9) 定义边界条件 (10) 输入楼面及梁单元荷载 (11) 输入风荷载 (15) 输入反映谱分析数据 (16) 定义结构类型 (18) 定义质量 (18) 运行分析 (19) 荷载组合 (19) 查看反力及内力 (20) 位移 (21) 构件内力与应力图 (21) 梁单元细部分析 (23) 振型形状及各振型所对应的周期 (23) 稳定验算 (24) 周期 (24) 层间位移 (25) 层位移 (25) 层剪重比 (26) 层构件剪力比 (26) 倾覆弯矩 (27) 侧向刚度不规则验算 (27) 扭转不规则验算 (28) 薄弱层验算 (28) 一般设计参数 (29) 钢筋混凝土构件设计参数 (30) 钢筋混凝土构件设计 (32) 平面输出设计结果 (33)
简要 本例题介绍使用Midas/Gen 的反映谱分析功能来进行抗震设计 的方法。 例题模型为六层钢筋混凝土框-剪结构。基本数据如下： 轴网尺寸：见平面图 柱: 500x500 主梁：250x450，250x500 次梁：250x400 连梁：250x1000 混凝土：C30 剪力墙：250 层高：一层：4.5m 二~六层：3.0m 设防烈度：7o（0.10g） 场地：Ⅱ类 1
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：奥鹏学习中心 层次：专科起点本科 专业：土木工程 年级： 2013年春季 学号： 131511303972 学生： 指导教师：王伟 完成日期： 2015年1月 26日
混凝土结构耐久性浅谈 内容摘要 混凝土结构是应用非常广泛的一种结构形式，但是由于其结构自身和使用环境的特点，使得混凝土存在严重的耐久性问题。混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。影响结构耐久性的因素很多，砼质量及其保护层是内在因素；环境与载荷作用则是外在因素，不同的原因会造成不同的后果。首先通过对国内外钢筋混凝土工程耐久性现状的介绍，讨论了混凝土耐久性的概念，接着分析了影响混凝土耐久性的因素﹑混凝土缺陷检测﹑提高混凝土耐久性的措施，最后对现有混凝土结构设计施工的思考。 关键词：混凝土结构耐久性；环境；混凝土的碳化
目录 内容摘要 ........................................................................................................................... I 引言 .......................................................................................... 错误！未定义书签。 1 绪论 .......................................................................................................................... IV 1.1 混凝土耐久性问题的提出 ........................................................................... IV 1.2 混凝土耐久性的概念 ................................................................................... IV 2 混凝土结构耐久性问题的分析 ................................................................................V 2.1 混凝土冻融破坏 .............................................................................................V 2.1.1 破坏机理 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.1.2 影响因素 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.2 混凝土渗透破坏 ........................................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 破坏原因 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.2.2 影响因素 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.3 碱骨料反应 ................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.1 破坏原因 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.3.2 影响因素 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.4 混凝土的碳化 ............................................................... 错误！未定义书签。 2.4.1 破坏原因 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.4.2 影响因素 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.5 钢筋锈蚀 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.5.1 破坏原因 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.5.2 影响因素 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.6 化学侵蚀 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.6.1 产生原因 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.6.2 影响因素 ............................................................ 错误！未定义书签。 3 提高混凝土耐久性的措施 ........................................... V 3.1 原材料的选择................................................ V 3.2 预防钢筋的锈蚀............................. 错误！未定义书签。 3.3 避免或减轻碱集料反应....................... 错误！未定义书签。
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
三亚市凤凰水城道路工程桥梁结构耐久性设计的探讨 赵巍 （上海市政工程设计研究总院海南分院海口） 摘要：随着国际旅游岛的建设和发展，海南的城市建设在相当一段时期内成为行业内人士 关注的热点。桥梁作为城市建设的重要组成部分，其耐久性也成为海南国际旅游岛长期稳 定发展不容忽视的影响因素。本文以三亚凤凰路桥梁设计为依托，分析了影响桥梁结构耐 久性的因素，从设计角度提出了桥梁在耐久性方面的设计原则和改进方向。 关键字：桥梁设计耐久性腐蚀 1. 前言 混凝土结构是世界上应用最为广泛的结构形式之一。长期以来，由于“重强度薄耐久”设计思想的影响，我国某些地区已建的部分钢筋混凝土桥梁在服务一段时间后，出现了结构开裂、膨胀，钢筋锈蚀，混凝土老化、疏松等等的缺陷和问题。这些耐久性问题的出现从表面看不影响结构的稳定，但如不加维修任其发展，则将直接影响到结构的安全度，特别是近一两年，一些桥梁重大事故的发生，给国民经济和人民生命财产造成了重大的损失。因此，桥梁在设计过程中，一定要注重耐久性的设计。目前我国正处于桥梁等基础设施建设的高峰时期，特别是海南地区国际旅游岛的建立，将有大量的待建桥梁及建筑设施面临着如何确保寿命周期的耐久、安全和经济的严峻问题，关于桥梁耐久性问题的研究十分紧迫并且具有现实的意义。 2. 耐久性的定义 依据桥梁的重要性、使用期限、所处工作环境等因素考虑，提出了耐久性设计的概念。结构耐久性是指结构在可能引起其性能变化的各种作用（荷载、环境、材料内部因素等）下，在预定的使用年限和适当的维修条件下，能够长期抵御性能劣化的能力。 结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。混凝土结构因耐久性差等原因造成的负面影响和经济损失，近年来引起了越来越多的学者和工程技术人员的关注。2004年，交通部颁布《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004），明确提出了桥梁100年设计基准期的要求。2006年9月交通部出台了《公路工程钢筋混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07—01－2006），2006年10月天津市出台了《天津市钢筋混凝土桥梁耐久性设计规程》（DB/T29－165－2006），这些规程和规范的颁布实施，对保障桥梁耐久性起到了指导性作用。 规范提出：混凝土结构除承受荷载的作用外，同时要承受环境因素的作用。荷载与各
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
解放军理工大学工程兵工程学院课程论文 基于ANSYS的钢筋混凝土结构实例分析课程名称：高等军桥结构分析 专业：桥梁与隧道工程 学生姓名：马森 学号： S201103062 指导教师：郭志昆教授 陈万祥讲师 时间： 2012年7月14日
基于ANSYS的钢筋混凝土结构实例分析 马 森 （解放军理工大学工程兵工程学院，江苏，南京，210007） 摘要：讨论了在大型有限元软件ＡＮＳＹＳ中用于混凝土材料的Ｓｏｌｉｄ６５单元， 介绍了混凝土和钢筋共同工作时的建模方法及相互连接的处理， 利用Ｓｏｌｉｄ６５单元对钢筋混凝土板进行了分析。分析表明， 用Ｓｏｌｉｄ６５单元模拟钢筋混凝土材料所得到的结果， 能较好地反映钢筋混凝土板的非线性力学特征。 关键词：Ｓｏｌｉｄ６５单元；ＡＮＳＹＳ；钢筋混凝土结构 中图分类号：ＴＵ３７５１１； Ｏ２４２１２１文献标识码: A 钢筋混凝土是土木工程中应用最广泛的材料，钢筋混凝土相关力学问题的分析是进行土木工程分析的基础。对于性质复杂的钢筋混凝土结构, 材料非线性与几何非线性常同时存在, 用传统的方法来分析和描述难度非常大，用有限元等工程软件进行钢筋混凝土的力学行为的模拟分析，对于结构设计的合理性与经济性非常有意义。 1 Solid65单元 １．１ 单元简介 通常钢筋混凝土结构有限元分析的单元分为两种：杆系单元和实体单元。前者着重分析单元力(包括力和弯矩)与位移(包括位移和转角)之间的关系，而后者着重分析单元的应力-应变关系。单元类型的选取应兼顾计算规模、材料模型的精度等多方面的因素。对于全结构规模较大，可将结构离散成杆系单元进行分析。对于复杂区域(梁柱节点)或重要的构件等可将杆系结构计算的力和位移施加到实体单元模型上，分析局部应力和应变。在结构分析中应尽可能多地采用三维实体单元模型，力求最大程度地真实模拟实际结构构件。 Solid65单元用于含钢筋或不含钢筋的三维实体 模型。该实体模型可具有拉裂与压碎的性能。在混凝土的应用方面，如用单元的实体性能来模拟混凝土，而用加筋性能来模拟钢筋的作用。当然该单元也可用于其它方面，如加筋复合材料（如玻璃纤维）及地质材料（如岩石）。该单元具有八个节点，每个节点有三个自由度，即x,y,z三个方向的线位移；还可对三个方向的含筋情况进行定义。Solid65单元最多可以定义3种不同的加固材料，即此单元允许同时拥有4种不同的材料。混凝土材料具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力；加强材料则只能受拉压，不能承受剪切力。 图 1 Solid65单元 １．２ 几点假设 （1）只允许在每个积分点正交的方向开裂； （2）积分点上出现裂缝之后，将通过调整材料属性来模拟开裂，裂缝的处理方式采用分布模 型而非离散模型； （3）混凝土材料初始时是各向同性的； （4）除了开裂和压碎, 混凝土也会塑性变形, 常采Drucker- Prager屈服面模型模拟其塑性 行为的应力应变关系。在这种情况下, 一般 在假设开裂和压碎之前，塑性变形已经完成。
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
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
页眉 《钢筋混凝土原理和分析》读书笔记经过一个学期的课程学习，我在《钢筋混凝土原理和分析》教材及本科基础专业知识储备的基础上，外加查阅的其它一些相关钢筋混凝土内容的学习资料，包括教材、专著及论文等，基本掌握了书中所讲述的关于钢筋混凝土的基础知识，深化了原有的知识理论，形成较为完整的混凝土知识理论系统。由于在课程学习过程中，贺东青教授是安排我在课堂上讲解“钢筋的力学性能”与“钢筋与混凝土的粘结”的部分内容，因此，本报告后续内容也主要围绕“钢筋的力学性能”与“钢筋与混凝土的粘结”这一方面作细致展开,其他内容知识仅作一概括。 随着建筑科技的快速发展和各类工程建筑的迅速崛起，混凝土结构经历了很长时间的发展，现已经广泛应用于诸多民用和工业用建筑，为社会发展和人类生活水平提高做出了卓越贡献。在本科阶段学习的《混凝土结构设计原理》课程中，我大致了解了混凝土结构的分类、应用、构件的基本设计原理以及方法等。所涵盖的理论知识、学习方法以及思维方式都对作为结构工程方向的我们以后专业课的学习以及工作起到重要的积极的作用。 一、对《高等混凝土结构》课程的认知 在本科学习期间，有关钢筋混凝土结构的课程中，一般先简要的介绍钢筋和混凝土的材性，后以较大篇幅着重说明各种基本构件的性能、计算方法、设计和构造要求等，较多地遵循结构设计规范的体系和方法，以完成结构设计为主要目标。 《钢筋混凝土原理和分析》是以研究和分析钢筋混凝土结构的性能及一般规律，并以解决工程中出现的各种问题为目标，本书中用大量的篇幅系统地介绍主要材料—混凝土在单轴和多轴应力状态下，以及各种特殊条件下的强度和变形的一般规律，以此作为了解和分析构件性能的基础。在表述钢筋混凝土构件在各种受力条件下的性能时，强调以试验结果为依据，着重介绍其受力变形和破坏的全过程、各种因素的影响、机理分析、重要技术指标的确定、计算原则和方法等。 本书是研究和设计钢筋混凝土结构的主要理论基础和试验依据，其内容和作用如同匀质线弹性结构的“材料力学”。但是钢筋混凝土是由非线性的、且拉压强度相差悬殊的混凝土和钢筋组合而成，受力性能复杂多变，因而课程的内容更为丰富。 钢筋混凝土结构作为结构工程的一个学科分支，必定服从结构工程学科的一般规律：从工程实践中提出要求或问题，通过调查统计、实验研究、理论分析、计算对比等多种手段予以解决。总结其一般变化规律，揭示作用机理，建立物理模型和数学表达，确定计算方法和构造措施，再回到工程实践中进行验证，并加以改进和补充。一般需经过实践—研究—实践的多次反复，渐臻完善，最终为工程服务。 钢筋混凝土既然是由性质迥异的两种材料组合而成，必定具有区别于单一材料结构（如钢结构、木结构等）的特殊性。所以，钢筋混凝土的性能不仅依赖于两种材料本身的性质，还在更大程度上取决于二者的相互关系和配合。钢筋混凝土的承载力和变形性能的变化幅度很大。有时甚至可以按照所规定的性能指标设计专门的钢筋混凝土，合理选用材料和配筋构造，以满足具体工程的特定要求。 总所周知，混凝土是非匀质的、非线性的人工混合材料，力学性能复杂，且随时间而变化，性能指标的离散性又大；而钢筋和混凝土的配合又呈多样性，更使得钢筋混凝土的性能十分复杂多变。至今，钢筋混凝土构件在不同受力状态和环境条件下的性能反应已有较多的实验和理论研究结果，
高性能混凝土的耐久性技术分析 韩韶硕方0708-3 17号 摘要:介绍了混凝土耐久性破坏的主要因素以及提高其耐久性的途径,从氯离子的扩散性、胶凝材料与集料的界面结构、胶凝材料的水化热及矿物细掺料协调混凝土的膨胀与强度的发展等方面对高性能混凝土的耐久性进行了分析,以推广高性能混凝土的应用。 关键词:高性能混凝土,耐久性,膨胀剂,矿物细掺料 0 引言 高强混凝土[1]是指用常规的水泥、砂石作为原材料,使用常规的工艺生产配置,主要靠外加高效减水剂或同时掺加一定数量的活性矿物材料,使拌合料具有良好的工作性,并在硬化后具有高强性能现代混凝土。高强混凝土于1964年首先在日本兴起的。由于现代混凝土克服了以往不能预拌生产和泵送施工等问题,所以很快在世界各地推广应用。 1. 材料 1.1水泥 高性能混凝土所用的水泥要求质量稳定、需水量低、活性较高,且具有良好的流变性能[2]。一般来说,高性能混凝土必须使用525号以上的普通硅酸盐水泥或中热硅酸盐水泥。C50~C55的高强混凝土采用优质砂石集料时,依托高效减水剂和掺合料,采用425号水泥是完全可以制得的,而C60及以上的高性能混凝土采用525号水泥为宜。 1.2集料 配置高强混凝土的集料与普通混凝土的要求不同,集料本身水化热,7 d龄期时各双掺试样水化热大于对应单掺试样的水化热。试验数据表明,低钙粉煤灰较磨细矿渣具有更好的降低水化热的效果,而高钙粉煤灰由于具有较高活性,较磨细矿渣的水化热要高;这个规律在CSA存在时及CSA与细掺料复掺情况下仍然成立。双掺膨胀剂与细掺料不仅能降低体系总的水化热,特别是可以较大幅度地降低体系的早期水化热,降低了混凝土的温升和内外温差,同时在混凝土内部形成的膨胀应力又可以在一定程度上补偿混凝土的冷缩,从而形成“抗放兼施”的对于大体积混凝土的裂缝控制措施,这对早期的水化热控制和温度裂缝控制无疑是有好处的。 2混凝土耐久性破坏的主要因素 混凝土耐久性主要是指混凝土建筑物在使用期间抵抗环境介质的侵蚀而导致混凝土结构丧失安全使用功能的能力。由于环境介质的不同遭破坏的主要因素有:碳化作用、钢筋锈蚀、硫酸盐侵蚀、碱骨料反应、冻融循环、延迟钙矾石形成、火灾等。事实上混凝土结构物的破坏往往不是单一因素造成的,而常常是多种因素复合作用结果。因此,混凝土耐久性问题应根据其环境与条件综合分析、预防、处理。 3提高混凝土耐久性的主要途径 提高混凝土耐久性的主要途径有两个方面:1)提高混凝土抵抗侵蚀性介质进入其内部的能力即低渗透性;2)提高混凝土结构内部主要组分在侵蚀介质作用下的稳定性即尺寸稳定性。几乎所有耐久性问题最终均可归结为混凝土材料的渗透性和尺寸稳定性。 4 高性能混凝土的耐久性技术分析 4.1大大提高混凝土的抗渗透性 影响混凝土耐久性的各种破坏过程几乎都与水有密切的关系,因此,混凝土的抗渗透性被认为是评价混凝土的耐久性的重要指标。侵蚀性离子在混凝土中的传输严重影响着混凝土的耐久性,最典型的为氯离子,其在钢筋和混凝土界面的富集会导致钢筋腐蚀,因而侵蚀性氯离子的扩散系数是用来评价高性能混凝土渗透性以至耐久性的重要参数之一。通过试验和分析
混凝土结构耐久性研究现状 由于钢筋混凝土结构结合了钢筋抗拉与混凝土抗压的优点，表现出良好的受力性能，成为应用最普遍最广泛的结构形式，近年对水工结构、港工结构、桥梁结构、建筑结构的大量工程调查显示，钢筋混凝土结构表现出了严重的耐久性问题，许多既有钢筋混凝土结构工程往往达不到设计使用年限就需要进行加固修复，其中耐久性的降低是一大影响因素。钢筋混凝土结构耐久性问题的日益突出，引起了世界各国对加强钢筋混凝土结构耐久性研究的重视。 耐久性是指在确定的环境和维修、使用条件下，构件在设计使用年限内保持适用性、安全性的能力。钢筋混凝土结构在其使用过程中经常会受到各种各样的腐蚀和损伤，降低了构件的耐久性和结构的可靠度，导致工程的实际使用寿命往往短于设计使用年限。 影响耐久性的因素，混凝土的碳化，钢筋锈蚀，混凝土的冻融，碱－骨料反应等。 我国在钢筋混凝土耐久性问题上尚缺少全国性的系统资料,但从一些调查资料和发表的有关文献来看,钢筋混凝土耐久性问题也是极其严重的。中国建筑科学研究院的调查表明,我国现役工业建筑物损坏严重,其结构的使用寿命一般不能保证50年,多数在25-30年左右就必须进行大修或加固。1994年铁路部门的统计表明,我国铁路存在有病害的钢筋混凝土桥2675座,其中的722座发生裂损；仅使用20年的北京西直门立交桥,由于长期在冬季使用化冰盐,部分梁柱锈蚀严重,现己拆除重建。从发达国家所取得的经验来看,钢筋混凝土耐久性问题造成的损失己是惊人的。美国标准局(NBS)1975年的调查表明,美国每年因腐蚀造成的各种损失为700多亿美元,蚀破坏的修复费,1998年度就需要2500亿美元。英国为解决海洋环境下钢筋混凝土结构的腐蚀与防护问题和修复已损伤的钢筋混凝土结构,每年耗资将近200亿英镑,而日本引以为自豪的新干线,在运行10年后也出现大面积的混凝土开裂、剥蚀现象,日本运输省曾检查了其103座混凝土港口码头,发现使用20年以上的都有大量的顺筋裂缝,目前日本每年用于房屋结构维修的费用就达400亿日元。 混凝土结构耐久性降低首先起源于材料性能劣化，继而引起混凝土构件强度、刚度衰减，最后影响整个结构安全。由于客观条件，很多研究基于一般假设，如先钢筋锈蚀后加载试验，忽略荷载对混凝土力学性能劣化影响。在实际工程中绝大多数混凝土结构经受荷载和环境因素同时作用，混凝土在承受荷载时，混凝土本身力学性能退化；同时对钢筋保护作用降低，加速钢筋锈蚀，有效钢筋截面面积减小致使构件承载力降低，钢筋与混凝土黏结性能退化使得钢筋塑性不能充分发挥，降低结构延性。混凝土结构经受荷载和环境因素共同作用，荷载与环境等各因素产生的交互作用使得实际服役混凝土结构破坏过程复杂。研究荷载与环境综合作用下混凝土结构耐久性问题对实际工程更具有意义。 混凝土结构在荷载与一般大气环境综合作用下，荷载对混凝土碳化影响不容忽视，混凝土碳化与荷载大小(应力水平)和荷载形式(拉、压应力)等有关。当荷载应力抑制混凝土内部微裂缝发展时，混凝土碳化减缓; 而当荷载应力扩展混凝土内部微裂缝时，混凝土碳化加速。 荷载与特定大气环境( 如人工气候环境、盐雾大气环境、海洋大气环境等) 综合作用下构件耐久性研究成果甚少。张俊芝等试验研究了人工气候环境下承受荷载作用混凝土梁受压
文章编号:1000-6869(2007)01-0007-07 混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展 金伟良,吕清芳,赵羽习,干伟忠 (浙江大学结构工程研究所,浙江杭州310027) 摘要:由混凝土结构耐久性定义入手,首先评述现有的混凝土结构耐久性设计方法,提出耐久性设计的发展应结合结构全生命周期成本(SLCC)的理念;其次总结了结构耐久性的评估和寿命预测方法的研究现状,认为耐久性的评估与寿命预测需要研究确立反映结构使用寿命的耐久性指标,并建立基于动态评估方法的寿命评估体系;最后提出上述方面发展领域尚待解决的一些基本问题,包括:界定给定环境和使用要求下的混凝土结构耐久性失效极限状态;确定表征材料与结构耐久特征的指标与参数;建立耐久性动态检测数据分析理论等。关键词:混凝土结构;耐久性;结构全生命周期成本(S LCC);综述中图分类号:TU375 文献标识码:A Research progress on the durability design and life prediction of concrete structures JI N Weiliang,L B Qingfang,ZHAO Yuxi,GAN Weizhong (Department of Civil Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China) Abstract:This paper starts with the definition of concrete -struc tural durability.Then it presents that durability design method should be combined with the theory of Structural Life -Cycle C ost(SLC C)based on the survey of the recent durability design theories.Moreover,the current situation of evaluation and life prediction of durable concre te structures are summarized,which makes it necessary to determine a durability index reflecting service life and a dynamic life -assessment https://www.doczj.com/doc/eb15804726.html,st,several basic problems in this domain are brought forth,including definition of durability limit state for c oncrete structures under given environmental condition and usage require ment,determination of inde xes and parameters representing the durability characters of materials as well as structures and establishment of theory for analysis of durability dynamic detection data.Keywords:concrete structure;durability;structural life -cycle cost(SLCC);summary 基金项目:国家自然科学基金重点项目/氯盐侵蚀环境的混凝 土结构耐久性设计与评估基础理论研究0(50538070) 资助。 作者简介:金伟良(1961) ),男,浙江大学结构工程研究所所 长,教授。 收稿日期:2006年8月 0 概述 混凝土结构是目前使用最为广泛的结构形式,由于混凝土结构材料自身和使用环境的特点,使混凝土 结构不可避免地存在耐久性问题。自混凝土结构问世 以来,大量的混凝土结构提前失效大多源于混凝土结构耐久性的不足。当前欧美等发达国家每年用于已有工程的维修费用都已占到当年土建费用总支出的1/2以上。我国在役以混凝土为主体的结构在数量上居于绝对支配地位,混凝土结构耐久性问题更加突出,存在着/南锈北冻0的耐久性破坏特征。5中国腐蚀调查报告6[1]指出,建筑部门的腐蚀年损失约为1000亿人民币,其经济损失以及对社会安定性的冲击力之大不言而喻。 随着我国东部地区经济的持续增长和西部大开发发展战略的实施,我国正以前所未有的巨大投资进行 7 第28卷第1期建 筑 结 构 学 报 Vol 128,No 112007年2月 Journal of Building Structures Feb 12007
高耐久性混凝土施工技术 高耐久性混凝土程混凝土施工具有配合比设计难度大、施工控制要求高等特点。因此，从原材料、混凝土配置关键环节、配合比设计三个方面进行配合比试验，并从把握原材料质量、计量、搅拌、振捣与抹面和养护等方面介绍施工控制措施。 一、高耐久性混凝土配制关键环节 对高耐久性混凝土的要求很高，其所处环境及工程的特点又有许多不利因素，超出了现行的一般规范标准。耐久混凝土的配合比设计应采用试验-计算的方法。 二、高耐久性混凝土配合比设计 1、混凝土原材料选择 对于高耐久性混凝土水泥、水、骨料、外加剂应符合现行国家标准，同时符合设计要求。 2、配合比计量 经过实验室试验确定试验设计配合比。由国家建筑材料质量监督检验测试中心对混凝土配合比试验。在施工过程中采取如下控制配合比计量措施：1）由检测机构对搅拌站的计量器具进行测试，确保测试合格，出具检测报告； 2）施工过程中派遣两名经验丰富、责任心比较强的质量检查员，进驻搅拌站，进行旁站计量，适时测试砂石子的含水率，及时调整施工配合比，确保计量准确，配比正确； 3）认真进行开盘鉴定，每调整一次施工配合比，必须进行一次开盘鉴定。 三、高耐久性混凝土施工过程管理
混凝土采用预拌混凝土，混凝土罐车运输至施工现场，汽车泵泵送混凝土到浇筑地点。 1、原材料控制 实际使用的各种原材料必须与配合比设计相一致。材料进场后，按材料控制程序进行登记，并收集、保留相关资料。所有原材料做到先检后用；集料堆放场地先硬化、分仓，后堆放原材料；粗骨料按要求分级采购、分级运输、分级堆放、分级计量，并对其检验状态进行标识；胶凝材料、外加剂储存罐采用顶部搭设遮阳棚和四周棉被包裹防晒。骨料在使用前必须进行筛洗，严格控制含泥量、级配，并用钢结构雨棚覆盖，降低集料的含水量差异和温度。 2、拌合过程控制 依据试验配合比和施工配合比，核查各种材料质量、搅拌设备系统及仪表精度。对微机控制搅拌站计量参数资料要及时分析，动态校正计量。验证混凝土的和易性、可泵性，测试坍落度。 混凝土搅拌工艺：细骨料、水泥、粉煤灰、外加剂（第一搅拌阶段）→加水（第二搅拌阶段）→加粗骨料（第三搅拌阶段）→搅拌出料。搅拌时按上述顺序投料。每一搅拌阶段不少于30s，总搅拌时间为3min。拌制第一盘混凝土时，增加水泥和细骨料用量10%，保持水胶比不变以便搅拌机持浆。操作手进行岗前培训，持证上岗。拌合时，有技术人员在搅拌站全过程值班，随时处理出现的各种情况。 3、运输及泵送过程控制 本工程混凝土运输采用混凝土输送泵泵送和混凝土搅拌车运输两种形式。混凝土搅拌车通过施工道路运输，要求保持运输混凝土的道路平坦畅通，保证混凝土在运输过程中保持均匀性，运到浇筑地点时不分层、不离析、不漏浆，并应