混凝土结构的耐久性 [基于混凝土结构的耐久性分析及评价研究]

时间：2019-05-26 03:27:48　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：混凝土结构在长期自然环境和使用条件下会逐渐老化、损伤甚至破坏，影响到结构物使用功能和安全。为此，本文针对建筑物介绍了检测的方法和评估步骤，预测其剩余使用寿命。对新建的建筑物介绍了耐久性设计、施工和现场管理的防范技术措施。
　　关键词：钢筋混凝土; 耐久性；保护层厚度
　　Abstract：Concrete structure in the long-term natural environment and conditions of use will gradually aging, damage or even destroy, affect the structure function and safety. Therefore, this article introduces for building detection methods and evaluation procedures, to predict the remaining useful life. Durability design, construction and site management to prevent technical measures for new buildings.
　　Keywords: reinforced concrete; durability; protective layer thickness
　　中图分类号：文献标识码：A 文章编号：
　　引言
　　由于混凝土结构耐久性涉及的学科范围广泛和问题复杂，通过本文的研究可以了解混凝土结构耐久性的技术措施、耐久性设计思路，在确保结构安全、耐久的前提下考虑如何降低建设成本或投资效益问题。
　　
　　一、混凝土结构耐久性研究的重要意义
　　随着我国经济建设飞速发展，人们生活水平不断提高，特别对房屋的耐久性问题非常关注。以往人们普遍认为，钢筋混凝土是耐久性材料，钢筋混凝土结构或构件是无比坚固、不会自然损坏和失效的，但是有许多房屋和桥梁因混凝土结构耐久性问题而引起倒塌。另外，因碱-骨料反应引起混凝土表面开裂，俗称“混凝土癌症”，从而使混凝土耐久性失效.
　　我国混凝土结构耐久性问题不容忽视，近几年房屋开发中反映的质量问题很突出，不少新建好的商品房，未使用几年需要修复，给国家造成极大浪费。
　　由于我国财力有限，能源短缺，因此要有效地利用资金、节约能源，既要科学地设计出安全、适用、又耐久的新建工程项目，还要充分地、合理地、安全地延续利用现有房屋资源和工程设施，因此，加强混凝土结构耐久性研究，提高设计质量，延长结构使用寿命，本文的研究应具有极其重要意义。
　　
　　二、混凝土结构耐久性设计及其评估
　　 1、混凝土结构耐久性极限状态设计
　　混凝土结构耐久性设计方法至今尚未形成统一的、公认的、最合理的、最科学的方法，基于对耐久性定义理解的不同，现有一些不同的设计方法。极限状态设计方法是其中之一。基本思路是：
　　 (1)确定结构设计使用年限是进行耐久性设计的前提;
　　 (2)确定结构工作环境和耐久性等级是建立耐久性极限状态方程的依据:
　　 (3)建立在设计使用年限内结构抵抗环境作用的内力大于环境对结构作用效应的耐久性极限方程。
　　 3混凝土结构的全寿命设计
　　从设计出发点来看，保证在设计基准期内，结构不发生耐久性失效，但是，服役满设计基准期之后，结构多发生耐久性失效，造成结构的功能下降，为继续安全使用带来隐患。理论上讲，如果更换结构的费用较高，一般多考虑维修来延续结构的生命。在用的服役期较长的结构，多是正在起着重要作用，其更换的间接费用较大，决策者对结构的更换非常慎重，一般采用维修来延续它们的使用寿命。人们一直在试图寻求合适、经济、科学的修理方法，来极大程度地延续正在服役结构的寿命。
　　（1）耐久寿命的延长对结构失效概率的影响
　　从目前对混凝土结构抗力的经时变化规律的认识来看，混凝土的强度一般随水泥水化的继续发展而提高，混凝土的碳化可导致混凝土的强度提高、延性下降，如果混凝土结构不发生耐久性失效和截面剥蚀现象，混凝土结构的抗力一般不下降，可以接受。混凝土结构从竣工至混凝土结构服役到混凝土发生因钢筋锈蚀胀裂，结构的抗力不降。从目前在用的旧混凝土结构的工作状态来看，如果适当地使用，混凝土结构的使用寿命可以达到100多年。
　　 (2)投资效益分析
　　综合年均投资额的比较，是个动态的经济比较问题，一要考虑投资贷款利率，二要考虑通货膨胀因素，三要考虑投资风险。因为所讨论的结构是必建结构，一般情况下，现行方法设计的结构，都是满足设计基准期的最经济的结构，是否愿意追加(耐久性)投资来延长使用寿命，就看利润是否丰厚。
　　
　　三、现存混凝土结构耐久性评估方法
　　(l)根据该混凝土结构施工验收的竣工图，按当时规范的荷载与抗力取值，计算出该结构的初始可靠度指标。
　　(2)对该混凝土结构进行实测，计算出目前该结构的可靠度指标。
　　(3)进行现场及市政条件调研，找出该结构所处环境中对混凝土结构耐久性影响的主要因素，分析出这些因素引起的混凝土结构强度降低过程。
　　(4)运用抗力-荷载全随机过程计算方法，计算出结构过去、目前和将来各个时期的可靠度指标。如果计算结果与第(2)步实测值差别很大，则须返回到(3)步重新分析影响该结构耐久性的因素及强度降低随机过程，直至两者基本吻合。
　　 (5)根据上述分析出的该结构可靠度指标初始值、过去各个时期值、目前值和将来各点值，回归出该结构的可靠度指标降低函数(曲线):
　　(1)
　　最终利用上式预测该结构将来可靠度指标变化过程，以达到耐久性评估目的。
　　（6）用计算机模拟法求现存混凝土结构的可靠度
　　计算机模拟法是用计算机研究随机变量的分布，或者利用子样来估计待定参数数值，只要观测子样足够大，计算机就会得到足够精确的结果。具体公式见下式：
　　(2)
　　上式可理解为：结构、构件或构件某一截面的极限状态方程。对于现存混凝土结构，Ri(1=1，2，。二，m)比设计阶段有了降低，这一下降量可通过确定过程或随机过程的理论推导和实际结构实测得出，在求得了Ri的概率密度函数后，通过(2)式用计算机模拟法可求得总抗力R的概率密度函数。若假设在设计基准期一定的条件下，结构荷载Sj(j=l，2，…，n)的概率密度函数fsj的形式不随时间发生变化，可最终通过(2）式用计算机模拟法可求得总荷载fs。但是对于现存混凝土结构，特别要注意的是还应考虑使用荷载a己发生这一事实。
　　
　　图1 现存混凝土结果的抗力下降
　　最终用计算机模拟法求出Z=R-S分布的平均值和均方差，从而可得现存混凝土的可靠指标:
　　，
　　 (3)
　　在用计算机模拟法求可靠度指标时，己发生的影响是通过限制(4)式实现的，即如果某次试验得到的R与S满足(4)式，则这次试验有效，否则舍去不计。
　　(4)
　　结论
　　混凝土结构耐久性分析与评估是关系到结构可靠性与合理性的重要课题，它涉及到混凝土材料耐久腐蚀理论、建筑结构可靠度设计准则、混凝土结构维修加固等诸多方面知识，其分析与应用方法的研究对实际工程建设起着关键作用。
　　
　　参考文献
　　【1】周履.高性能混凝土(HPC)发展的综合评述[J].建筑结构，2004(6):65~72

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