第三章混凝土结构的耐久性设计课件.ppt

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62 — 2004）学 习 与 应 用 讲 评 张树仁 哈尔滨工业大学 二零零四年 第三章 混凝土结构的耐久性设计 新颁布的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范》(JTG D62-2004)(以下简称《桥规 JTG D62》)在总则中增加了耐久性设计内容，提出了公路桥涵结构应根据所处的环境条件进行耐久性设计的概念。2004年5月出版的中国土木工程学会标准《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(CCES01-2004)(以下简称《耐久性设计与施工指南CCES01》)进一步提出了混凝土结构及其构件的耐久性应根据不同的设计年限及相应的极限状态和不同的环境类别及其作用等级进行设计的概念，明确提出了环境作用下混凝土结构耐久性设计与施工的基本原则与要求。 长期以来，人们受混凝土是一种耐久性能良好的建筑料这一认识的影响，忽视了钢筋混凝土结构耐久性问题，造成了钢筋混凝土结构耐久性研究的相对滞后，并为此付出了巨大的代价。国内外大量调查分析发现，引起混凝土结构耐久性失效的原因存在于结构设计、施工及维修的各个环节。虽然在许多国家的设计规范中都明确规定钢筋混凝土结构的耐久性要求，但是，这一宗旨并没有充分地体在具体设计条文中，致使在以往的乃至现在的工程设计中普遍存在重视强度设计而轻视耐久性设计的现象。我国1989年颁布的《混凝土结构设计规范》和1985年颁布的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》涉及结构耐久性的内容很少，除了一些保证结构耐久性的构造措施的一般规定之外，只对影响混凝土耐久性的裂缝宽度加以控制。 实践证明，裂缝控制对结构耐久性设计并不起决定性作用。新颁布的《桥规 JTG D62》增加了耐久性设计内容，特别是《耐久性设计与施工指南CCES01》提出的混凝土结构应根据不同设计年限及相应的极限状态和不同的环境进行类别及其作用等级进行耐久性设计的概念。明确提出了环境作用下混凝土结构的耐久性设计与施工的基本原则与要求，是结构设计理念上的重大突破，是工程结构科学的重大技术进步，对提高设计质量具有指导意义。 影响混凝土结构耐久性的因素十分复杂，主要取决于以下四个方面： （1）混凝土材料的自身特性； （2）混凝土结构的设计与施工质量； （3）混凝土结构所处的环境条件； （4）混凝土结构的使用条件和防护措施。 混凝土材料的自身特性和结构的设计与施工质量是决定其耐久性的内因。混凝土的材料组成，如水灰比、水泥品种和数量，骨料的种类与级配都直接影响混凝土结构的耐久性。混凝土的缺陷（例如裂缝，气泡，空穴等）都会造成水分和侵蚀性物质渗入混凝土内部，与混凝土发生物理化学作用，影响混凝土结构的耐久性。 注：1、水胶比：混凝土配制时的用水量与胶凝材料（水泥加矿物掺和料）总量之比。在耐久混凝土的配合比中，常以胶凝材料用量的概念取代传统的水泥用量，并以水胶比取代传统的水灰比作为判断混凝土密实性或耐久性的一个宏观指标。。 2、桥梁结构处于露天环境，非寒冷地区环境作用等级一般取B级，寒冷及严寒地区一般取D级或C级，除冰盐、冻融环境一般取D级或E级，近海或海洋环境一般取D或F级。 应该指出，表2或表3中给出的影响结构混凝土耐久性的各项限值规定中，控制混凝土的最大水灰比(或水胶比)和最小水泥(或胶凝材料)用量是十分重要的。水灰比(或水胶比)和水泥(或胶凝材料)用量不仅影响混凝土的强度，而且是影响混凝土耐久性的主要因素。为了防止钢筋腐蚀以及提高混凝土的抗冻性，混凝土应尽可能地密实，使其具有良好的抗渗透性能。 为此，除了选择级配良好的集料和精心施工保证混凝土充分捣实和水泥充分水化外，水灰比是影响混凝土密实性的最重要的条件。为了保证混凝土有足够的耐久性，控制最低水泥用量也很重要的，因为单位水泥用量较高的混凝土，混凝土拌合物比较均匀，可减少混凝土捣实中出现的局部缺陷。混凝土抗冻融的能力与其含气量有密切关系，因此，有抗冻要求的结构混凝土应掺入适量的引气剂。 2．加大钢筋的混凝土保护层厚度 混凝土碳化是钢筋锈蚀的前提。就一般情况而言，只有保护层混凝土碳化，钢筋表层钝化膜破坏，钢筋才有可能锈蚀。因此，加大钢筋的混凝土保护层厚度，是保护钢筋免于锈蚀，提高混凝土结构耐久性的最重要的措施之一。 《桥规JTG D62》给出的钢筋最小混凝土保护层厚度列于表4。 表4 普通钢筋和预应力直线钢筋最小混凝土保护层厚度（mm） 注：1. 对于环氧树脂涂层钢筋，可按环境类别Ⅰ取用； 2.保护层厚度大于50mm时，亦在保护层内设置钢筋网。 《耐久性设计与施工CCES01》规定，钢筋的混凝土保护层厚度C一般应不小于表给出的最小保护层厚度与保