混凝土结构的耐久性设计方式方法

城市建筑ｌ建筑结构Ｉ　ＵＲＢＡＮＩＳＭ　ＡＮＤ　ＡＲｃＨｌＴＥｃＴｕＲＥ　Ｉ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＡＬ　ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ　混凝土结构的耐久性设计方式方法　Ｔｈｅ　Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｗａｙｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　■冯涛一Ｆｅｎｇ　Ｔａｏ　【摘要】混凝土结构是应用最广泛的结构形式，在我国的土　木工程建筑中，混凝土结构居主体地位。但由于其自身特　凝土的表层都处于碳化中，但混凝土的碳化本身对　工程表层并无破坏作用。它的主要危害表现在使混　凝土的碱性下降。混凝土的致密氧化膜在遇到高碱　环境时可能产生锈蚀，容易遭到破坏。相比混凝土　的碳化，混凝土碱集料反应则严重多了，它被多位　学者称为混凝土的“癌症”。碱集料反应主要是一种　化学反应，指混凝土集料的某些活性矿物与混凝土　微孔中存在的碱性液体发生作用，产生反应，进而　破坏混凝土结构。碱集料反应会产生碱硅胶盐，它　遇水膨胀，在混凝土里面产生比较大的力量，导致　混凝土表层裂开。混凝土的冻融破坏主要指在受冻　低温且处于潮湿、浸水的条件下，内部的毛细孔处　水结冰，体积膨胀，其它处于冷状态的水分向毛细　孔中冰的界面渗透而产生渗透压力的现象。在毛细　孔的膨胀压力和渗透压力下，混凝土会产生裂缝等　损伤、时间久、次数多后，就会引起混凝土结构破　坏，且发展速度比较快。　三、混凝土结构耐久性设计方法分析　１．基于实验理论经验的耐久性设计方法　现在通用的耐久设计方法有多种，如环境指数　评定法、基于时变可靠度耐久设计法以及基于实验　理论或经验的设计方法等，它们各自都有其独特的　特点，笔者不一一论述。下面，主要以最后一种方　法为例来具体分析。这种方法是指通过实验或者理　论的模型来进行使用寿命的预测。因为计算、实验　以及构造要求都是混凝土结构耐久性设计的组成部　分，有学者据此提出了如下理论：Ｓ≤１ｌＲ，其中Ｓ　点和使用环境等原因，混凝土结构也存在耐久性问题。以　下，本文就对混凝土结构的耐久性设计进行了探讨。　ｆ关键词】混凝土结构耐久性设计方法　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】１．ｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｆｏｒｍ　ｔｈａｔ　ｗａｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ，ｔｈｅ　ｃｉｖｉｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏ－　确定结构的使用年限，再根据工程的工作环境来决　定腐蚀的级别，据此设计出在规定时间内使用的次　数。然后设计出结构抵抗作用能力大于环境对结构　作用准备应力耐久性的极限方程，利用极限去设计　工程。这种方法主要将有害物质对钢筋表层的或混　泥土保护层的胀裂作为极限状态，主要用在混凝土　常规指标、组成、保护层厚度强度等级等方面。它　要求在实验室的环境下，按照一定的标准式样去确　定混凝土结构的耐久性指标，如扩散系数、抗冻等　ｎｃｒｅｔｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｓｕｂｊｅｃｔ　ｓｔａｔｕｓ　ｉｎ　ｏｕｔ　ｃｏｕｎｔｒｙ，ｗｈｉｌｅ　ｂｅｃ－　ａｕｓｅ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｏｗｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｅａｓｏｎｓ，ｔｈｅ　ｒｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｒｅ　ｓｔｉｌｌ　ｅｘｉｓｔ．Ｉｎ　ｔｉｓｈ　ａｒｔ—　ｉｃｌｅ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｅｘｐｌｏｒｅｓ　ｈｅ　ｔｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｔｒｕ－　ｃｔｕｔｅｓ．　级等。这一类方法解决了施工技术的要求以及耐久　性的构造要求。　３．基于耐久性的优化设计方式　ＩＫｅｙｗｏｒｄｓ】ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ，ｄｅｓｉｎ　ｇｍｅｔｈｏｄ　从第一批混凝土问世到现在已历经了多年历　史，经过时间的检验，大量的钢筋混凝土结构在自　然环境作用下，其耐久性与安全问题摆在了人们的　面前。这些问题除了关系到耐久性、安全性等，也　关系到资源、环境、国计民生等一系列重大社会经　济问题。在这些问题的背景下，混凝土结构的耐久　性设计引起各方的广泛重视。　混凝土耐久性的定义　般而言，混凝土结构耐久性包含三个基本要　一结构可靠度的研究引起了很多专家学者的研　究，他们在这一方面作了大量的研究工作。经济结　构优化主要是从工程造价与倒塌损失的期望值和最　小角度着眼考虑的。可是调查表明，因为混凝土结　构的耐久性不足，结构初始时的造价费用甚至低于　设计使用期的支出。在此种情况之下，设计在寿命　周期以内，考虑用初始造价、倒塌损失、维修费用　总和的分析方法来进行耐久性的优化设计就显得迫　在眉睫了。在经济优化设计过程中，结构损失倒塌　是难以估计的。它除了可预测因素之外，还有诸多　不可预测因素，而且这方面可供参考的资料并不多。　另外，当前的可靠度分析只局限于构建水平，不可　以完全将整体可靠度的本质反应出来。且结构的倒　塌损失与它的实效模式相关，不同实效模式所造成　的损失也会不尽相同。所以，这种经济优化型的耐　久性设计方法只是一个研究中的概念，但却仍然对　混凝土结构耐久性设计具有比较重要的指导意义。　四、结语　混凝土结构涉及多个学科领域，如物理、化学、　电化学等多方面，采用单一的方法完成则有一定难　度。在设计耐久性结构时，应根据不同环境以及建　筑的要求，充分考虑到公共社会利益等问题，分阶　、一素。首先是环境，包括自然环境和使用环境。混凝　土处于一种特定的环境中，受它的侵蚀；其次，是　它的功能。混凝土结构的耐久性是一个结构功能（包　括安全功能、适用功能等）与它的使用时间寿命相　关的函数；再有，就是经济角度。混凝土结构在正　常时间寿命使用过程中不应该有过大的修理。混凝　土结构定义中的工作环境或者内部因素作用，指的　是化学或物理影响下的表现。通常，混凝土结构的　工作环境可以分成六类：大气环境、海洋环境、土　壤环境、化学物质侵蚀后的环境、受水影响的环境　以及特殊的工作环境，这些环境因素是影响混凝土　结构耐久性的主要因素。　二、影响混凝土结构耐久性设计的因素　耐久性问题是影响混凝土结构使用寿命的最重　要和最关键因素，它也关系到我国混凝土结构工程　的持续健康发展。影响混凝土结构耐久性设计的因　素有很多种，包括混凝土碳化、混凝土碱集料反应、　混凝土的冻融破坏等。混凝土的碳化又叫混凝土中　性化，碳化过程几乎是无处不在的。差不多所有混　（上接第４４页）　是内力设计值，Ｒ是结构件抗力设计值，ｕ是耐久　性的设计系数，也是结构指标函数，１ｌ＝ｆ［Ｐ（ｔ）］。　该设计方式具有耐久性明确的特点，与《混凝土结　构设计规范》使用的极限状态设计方法一致。而且，　可以令技术人员接受并掌握其优点。但是，上面公　式中可靠度指标变化规律的分析方法则需要建立实　际结构的抗力衰减过程分析模型。因为环境原因，　不同地区的抗力衰减规律也不一样。它的规律把握　比较困难，耐久性系数的设计也不容易。　２．基于概率极限状态理论的耐久性方法　耐久性设计应该相对独立，将可靠度理论方法　引入环境指数评定，以概率极限状态理论的耐久性　设计是探索耐久性设计的必选过程。极限状态模式　段、分层次进行合理设计。　参考文献　［１］刘涛，姚继涛，牛荻涛．一般大气环境下既有混凝　土结构的耐久性评定与剩余寿命预测［Ｊ］．建筑结构　学报，２００９（０２）．　［２］黄煜镔，钱觉时，汪洪涛．混凝土结构耐久性预估　研究进展［Ｊ］．材料导报，２Ｏ１０（儿）．　［３］孙志胜，贾伟，王新君．基于概率极限状态理论的　混凝土结构耐久性设计方法［Ｊ］．价值工　程，２０１０（２１）．　（作者单位：北京中联环建文建筑设计有限公司）　土结构加固设计规范［Ｓ］，２００６．　［２］中华人民共和国国家标准．ＧＢ５００１０—２００２，混凝　土结构设计规范［Ｓ］，２００２．　［３］中华人民共和国国家标准．ＧＢ５０００９—２００１，建筑　结构荷载规范［Ｓ］，２００１．　（作者单位：韶关市新城兴建筑工程有限公司。韶　关５１２０００）　失效概率的意义与结构承载能力的极限状态相似。　主要表现在以高效的作用及材料抵抗环境作用力，　并作为基本的变量。然后将环境作用和构建材料抵　抗环境的作用力作为随机变量，产生Ｒ与ｓ，然后　限制Ｒ－Ｓ≤０的概率。具体方法要求根据工程的实际　中保管和使用，以免材料失效；固化剂和促进剂避　免太阳暴晒和混合，以免发生爆炸；钢板各项力学　指标必须达到国家标准。　４．健全质量保证体系，建立高效、有序的施工　项目管理组织。抓好科学管理，严格按施工规范进　行施工。　四、柱加固施工质量控制　１．所有材料必须具有生产厂合格证、质量保　证，并必须满足国家有关规范要求的质量标准。　２．所有工程材料的性能必须满足设计和工程　施工要求。　３．高分子化学灌浆材料应密封保存于阴凉处；　所有加固材料均须在无雨和湿度不大于７０％的环境　参考文献　［１］中华人民共和国国家标准．ＧＢ５０３６７—２００６，混凝　４５