清华大学《建筑材料》课件3-5混凝土耐久性.ppt

建筑材料的耐久性 材料的耐久性——在长期使用过程中维持其内部结构和使用性能在一个可以接受的水平的能力。 结构耐久性——结构及其构件在环境作用下长期维持其所需性能的能力。 问题 在21世纪建造耐久的结构物 以往，通常认为结构物的耐久性不足，既不是设计，也不是材料的原因所引起。大多数情况下，都认为是施工操作不当的责任。混凝土捣实与养护不良、钢筋保护层不足以及接缝漏水是施工存在问题的一些例子。 发生开裂的主要原因 现今混凝土的水灰比减小使得自生收缩加大；早期强度迅速增长引起弹性模量相应快速增大、徐变系数减小，这对混凝土的延伸率又产生不利影响，这就是为什么高早强混凝土比中等和低强度混凝土更易于开裂的原因。 式中: P为 X方向物体单位面积上的传输速率； 为浓度梯度， D为扩散系数，量纲为m2/s。 与渗透系数K类似，D取决于混凝土的孔结构和扩散介质两方面。 盐结晶引起开裂 产生硫酸盐腐蚀的三个条件 体系中存在硫酸盐（内部存在或外部侵入）； 足够的水分； 预先存在的空隙。 3.5.3 混凝土中钢材的锈蚀 影响结构物寿命的第一大因素。 混凝土中钢材的钝化膜由于下列原因而被破坏 1）混凝土中的Ca(OH)2被空气里的SO2、NO2、CO2等酸性氧化物中和（pH＜9）而失去碱性； 2）海水或道面撒除冰盐所引入的氯离子的作用。 钢筋混凝土的使用寿命 对于重要结构物，常用t0作为设计寿命； 对于一般结构物，可用t1作为设计寿命，但应有定期的维护制度。 耐久性设计的极限状态 钢筋锈蚀 预应力钢筋－ 开始锈蚀 普通钢筋－混凝土表面锈痕， 顺筋开裂（0.1mm, ---,1mm） 保护层剥落 混凝土腐蚀 轻微，不影响混凝土对钢筋的保护 ???????传统方法 Deem-to-satisfy Method 针对不同环境类别和环境作用等级，对混凝土材料和结构构造规定不同要求。 （ 回避使用寿命要求） 混凝土原材料（水泥、掺合料、外加剂、－－） 混凝土配合比（最大水胶比、最低胶凝材料用量－－） 混凝土最低强度等级，抗冻等级，－－－ 结构构造（保护层最小厚度，－－－） 改进趋向――细化环境类别及其作用等级 提出不同使用年限的不同要求 指数（评分）法 Index Method 日本土木工程学会1990年提出 ? 环境指数S ≤ 耐久性指数R S＝S0 ＋ ∑Si S0 ——正常环境指数（ 50年设计寿命 取100） Si——恶劣环境增量指数（冻融10-40，盐蚀10-70） R＝ R0 + ∑ Ri R0 ——常数，取50 Ri —— i = 1-8 , 共8类，包括32个因素，分别评分后 相加 (按95％保证率考虑) 因子法 Factor Method ISO15686-1 建筑物与设备使用年限规划 用于构件耐久性使用年限评估 te= tg·A·B·C·D·E·F·G A——构件质量（水胶比、强度等级、含气量） B——设计水平（结构构造） C——施工质量 D——室内环境 E——室外环境 F——使用状态 G——维修保养水平 基于材料劣化模型的计算方法 RILEM-130 委员会报告 《混凝土结构耐久性设计》1996 DuraCrete 《混凝土耐久性设计指南》2000 ACI Life-365 Computer Program 2000 日本土木学会标准示方书 2002 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》 2003 “耐久性预测不可能是一门精确的科学，结构使用寿命的预测只能是个估计”