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1、 城攜 設(shè) 文章編號(hào)1672-7045(2008)09-0069-02 摘要：本文從合理的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)角度出發(fā)，論述混凝土結(jié)構(gòu)耐久 性及保證耐久性的技術(shù)措施，對(duì)實(shí) 際混凝土工作耐久性設(shè)計(jì)提供借 鑒。 關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)耐 陛 鋼筋腐蝕 中圖分類號(hào)TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B 混凝土曾經(jīng)被人們認(rèn)為是具有 良好耐久性的結(jié)構(gòu)用材，但大量的 工程案例說明這樣的認(rèn)識(shí)是有偏頗 的。長期粗放式的設(shè)計(jì)與施工導(dǎo)致 許多混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性并沒有達(dá) 到設(shè)計(jì)要求的功能標(biāo)準(zhǔn)，不少工程 因耐久性不足不得不拆毀重建。以 下從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，探討混凝土 結(jié)構(gòu)的耐久性問題。 1對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久JI生的認(rèn)識(shí) 11鋼筋腐蝕原理 配置在混凝

2、土內(nèi)部的鋼筋表 面，由于外部的混凝土?xí)纬梢粚?高堿性的鈍化膜，有效地抑制鋼筋 的腐蝕，當(dāng)鈍化膜破壞，同時(shí)空氣中 的氧和水滲入到鋼筋，就會(huì)發(fā)生腐 蝕，如圖I所示。 12影響鋼筋腐蝕速度的因素 產(chǎn)生鋼筋銹蝕的關(guān)鍵是因?yàn)橛?害離子如氯離子和c0。等滲透到混 凝土內(nèi)部。大量試驗(yàn)表明碳化深度 及氯離子的侵入深度與時(shí)間的平方 根是呈正比關(guān)系的。即： De=僅t 2 (式中， 不是常數(shù)值，若混凝 土的密實(shí)性降低或者大氣的相對(duì)濕 度加大，各種物質(zhì)的侵入速度會(huì)增 大，的值也增大。) 由此得出，表層混凝土滲透性 的強(qiáng)弱決定了鋼筋腐蝕速度。具體 地說，即保護(hù)層的質(zhì)(密實(shí)度)和量 (厚度)是影響鋼筋腐蝕的至關(guān)重要

3、的兩大因素。 混凝土是多孔材料，各種物質(zhì) 的侵入在所難免。在其他條件完全 相同的情況下，正常壽命為5O年的 建筑物，若保護(hù)層厚度減為原來的 一半，建筑物的壽命就會(huì)減少為 125年，若保護(hù)層厚度減為原來的 i4，則建筑物的壽命就會(huì)減少為 3125年。 2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 采用提高 耐久性的鋼材 211高強(qiáng)、高 性能混凝土 水灰比對(duì)昆凝土的滲透性有決 定性的影響。高強(qiáng)、高性能混凝土 水灰比較小，多余的水量少，內(nèi)部形 成的毛細(xì)孔減少，滲透性減弱，顯示 了極其良好的特點(diǎn)。而水灰比減 小，意味著細(xì)摻料細(xì)度更細(xì)，級(jí)配也 更合理，因此具有很高的表面活性 能，并且骨料與水泥凝膠體的接觸 面被減小，孔隙率下降，原

4、生裂縫很 少，耐久性必然得到提高。此外，高 強(qiáng)、高性能混凝土變異性大，自收 縮、塑性收縮比普通?昆凝土更容易 發(fā)生。而且，高性能混凝土抗拉強(qiáng) 度較高，彈性模量也高。 212對(duì)腐蝕輕微敏感的鋼材 熱軋鋼筋是普通鋼筋t昆凝土結(jié) 構(gòu)中采用的一種對(duì)腐蝕輕微敏感的 鋼材，現(xiàn)在工程中逐步推行的 HRB400級(jí)鋼筋具有高強(qiáng)度、高延性 及高粘結(jié)性的技術(shù)特點(diǎn)，性能質(zhì)量 均較以往有很大提高。另外，焊接 鋼筋網(wǎng)能抑制裂縫的開展寬度，在 抑制裂縫方面有明顯優(yōu)勢(shì)，也是值 得推廣的鋼筋類型。 22合理的配筋設(shè)計(jì) 221調(diào)幅法 對(duì)于鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)， 如果采用塑性理論來計(jì)算結(jié)構(gòu)，某 一個(gè)截面屈服，只是認(rèn)為該處出現(xiàn) 一個(gè)

5、塑性鉸，即超靜定結(jié)構(gòu)減少一 個(gè)約束，并不會(huì)使其到達(dá)承載能力 的極限狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)足夠數(shù)量的塑 性鉸而使結(jié)構(gòu)成為幾何可變體系時(shí) 結(jié)構(gòu)才達(dá)到破壞狀態(tài)。通過調(diào)整配 圖1 廣移城糖建設(shè) 筋，減少支座上部承受負(fù)彎矩的鋼 筋，應(yīng)力求使各跨中最大正彎矩與 支座彎矩值接近相等。即調(diào)整構(gòu)件 各截面的極限彎矩，可以控制塑性 鉸出現(xiàn)的位置以及時(shí)間。這種方法 稱之為調(diào)幅法。 運(yùn)用該法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)把握好 兩點(diǎn)：下調(diào)的幅度應(yīng)不大于30； 嚴(yán)格控制配筋率，配筋率提高，塑 性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)能力下降，截面壓區(qū)?昆凝 土將過早破壞，截面不能實(shí)現(xiàn)塑性 內(nèi)力的充分重分布。根據(jù)規(guī)范規(guī)定 虧035，截面的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力一 般能滿足調(diào)幅30的要求。

6、在設(shè)計(jì)抗震框架梁時(shí)，在水平 荷載起控制作用的情況下，端部往 往會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩。為了獲得 足夠的塑性鉸變形能力，對(duì)可能出 項(xiàng)塑性鉸的部位抗震框架梁的 端截面應(yīng)設(shè)計(jì)為混凝土受壓區(qū)相對(duì) 高度較小的適筋梁。但框架梁一般 只可做小幅調(diào)整，大約可以乘以 0809的系數(shù)，同時(shí)加大正彎矩 的數(shù)值。這樣既能控制塑性鉸出現(xiàn) 在端部，又能調(diào)減負(fù)彎筋的實(shí)際配 置量，平衡框架梁的上下配筋梁量， 保證混凝土的澆筑質(zhì)量。 222并筋法 采用并筋方法也可以減輕鋼筋 密集度，但由于規(guī)范在這方面未作 規(guī)定，如何應(yīng)用才能滿足粘結(jié)的要 求，還須做進(jìn)一步的深入研究。在 工程中應(yīng)避免對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算所得的配 筋量過于保守地加大。 23合理

7、設(shè)計(jì)各結(jié)構(gòu)構(gòu)件 混凝土的澆搗質(zhì)量往往受到構(gòu) 件具體構(gòu)造的影響。為此，應(yīng)注意 以下要點(diǎn)：構(gòu)件截面外形、尺寸應(yīng) 考慮構(gòu)件的受力特點(diǎn)及大小進(jìn)行設(shè) 計(jì)，同時(shí)要滿足施工條件的要求； 鋼筋的間距應(yīng)視工程承載情況確 定，但也要從耐久性角度選擇安全 與經(jīng)濟(jì)之間的合理性；鋼筋連接 采用焊接連接或者機(jī)械連接方式， 搭接長度按規(guī)定應(yīng)采用121a，避免 鋼筋直徑大，鋼筋數(shù)量增倍后，振動(dòng) 棒無法正常插入振搗；選擇利于 混凝土澆搗的箍筋類型；比如，在抗 震結(jié)構(gòu)中使用復(fù)式箍，規(guī)范中對(duì)肢 距都有相關(guān)規(guī)定，一級(jí)抗震結(jié)構(gòu)不 大于200mm，二三級(jí)不大于250mm， 四級(jí)不大于300mm，肢距即無支長 度，內(nèi)部若選擇方形內(nèi)箍(圖2

8、a)，則 澆筑質(zhì)量容易受到影響，此時(shí)，若設(shè) 計(jì)采用斜形內(nèi)箍(圖2b)，則混凝土 可以通過導(dǎo)管順利完成澆筑；慎 重采用大直徑鋼筋(d32mm)，大直 徑鋼筋需有較大的保護(hù)層厚度，否 則會(huì)因粘結(jié)強(qiáng)度不足而出現(xiàn)縱向劈 裂裂縫，同時(shí)鋼筋存在有效約束區(qū)， 較小的鋼筋直徑，較小的間距分布， 可以減小裂縫寬度，若采用大直徑 鋼筋，然后設(shè)置防裂表層鋼筋網(wǎng)，則 兩者的優(yōu)點(diǎn)能得到較好的結(jié)合； 加強(qiáng)混凝土最小保護(hù)層厚度，從結(jié) 構(gòu)受力角度考慮，采用最小保護(hù)層 厚度是經(jīng)濟(jì)的，但從耐久性角度考 慮，保護(hù)層有必要做一定程度的加 大。 24控制裂縫寬度 大影響。 縱向裂縫與腐蝕的關(guān)系是復(fù)雜 的，一種是“先銹后裂”，另一種是

9、“先裂后銹”?！跋蠕P后裂”是由于表 層混凝土質(zhì)量差，致使鋼筋多處脫 鈍產(chǎn)生腐蝕，銹蝕產(chǎn)物體積的增大 產(chǎn)生縱向劈裂裂縫，甚至?xí)贡Ｗo(hù) 層脫落，使鋼筋失去保護(hù)?！跋攘押?銹”則多為沿箍筋發(fā)展的裂縫、板中 沿與主筋垂直的橫向鋼筋發(fā)展的裂 縫以及塑性混凝土下沉產(chǎn)生的鋼筋 頂部順筋裂縫。這種裂縫會(huì)使一定 長度的鋼筋出現(xiàn)脫鈍而產(chǎn)生腐蝕， 最終由于銹蝕產(chǎn)物體積增大又進(jìn)一 步加劇裂縫的發(fā)展。 3結(jié)束語 綜上所述，保護(hù)層的質(zhì)與量是 混凝土耐久性設(shè)計(jì)的核心問題，合 理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)保證混凝土的耐久 性起著很重要的作用。當(dāng)然，保護(hù) 層的質(zhì)量與材料及施工質(zhì)量的控制 也是密切相關(guān)的。 參考文獻(xiàn) 1】GB50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)規(guī)范【s】 【2騰智明，朱金銓混凝土結(jié) 構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)M】北京：中國建筑 工業(yè)出版社2003 3】建筑施工手冊(cè)編寫組建筑 施工手冊(cè)(第四版)M】北京：中國 建筑工業(yè)出版社，2003 裂縫產(chǎn)生的原因是多 (作者單位：1 廣西柳州正宇工 方面的，從裂縫的位置可以 程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，廣西 分為橫向裂縫和縱向裂縫 柳州545002；2 柳州市房地產(chǎn) 兩種，試驗(yàn)和實(shí)踐證明，與 開發(fā)有限責(zé)任公司，廣西柳州 鋼筋垂直的橫向裂縫不會(huì) 545002) 形成明顯的鋼筋腐蝕，與鋼 筋平行的縱向裂縫會(huì)對(duì)混 凝土結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生極 ：