1-黄士元-混凝土结构抗冻融耐久性设计.ppt

混凝土结构抗冻融（包括盐冻）侵蚀耐久性设计的建议黄士元 1． 前言 目前我国混凝土基本上是“按强度设计”。 国外提出“按耐久性设计”的概念已有20—30年的历史。 我国港工水工结构设计规程耐久性条款，其他如道路、桥梁、机场跑道、给排水建筑、热电站、工民耐久性建筑是空白。 工程实际证明，多数混凝土结构的破坏原因是混凝土性能经时劣化（耐久性不够）。 编制“耐久性设计指南”是当务之急，功在千秋，造福子孙后代的大事。 现在主要问题： 1）无法可依 2）有法不依 3）知识 2． 北方地区混凝土结构冻融破坏情况冻融破坏的三个必要条件：1） 混凝土经常处于水或潮湿环境，含水量接近饱和2） 所处环境温度正负交替3） 没有采取抗冻技术措施（如加引气剂） 所谓盐冻 盐和冻共同作用（海水、除冰盐、盐碱地）是最严酷的冻融破坏。 工程实例黑龙江省路桥调查（郭荣泰、刘信昌）北京立交桥黑龙江省三个热电站冷却塔（朱卫中）东北地区的建筑阳台青藏公路北方机场跑道塘沽海港 钢砼电杆完全露筋 破坏特征 一般冻融 开始 表面剥落 2-3mm 由小变大 由mm扩大至几cm，由表及里，然后发展快直至破坏盐冻（1）???? 表面剥落，内部砼仍然完好（2）???? 发展非常快，少则一年，多则几年（3）???? 裂纹中有盐结晶（4）???? 钢锈、顺筋裂纹? 3． 冻融破坏机理 简单讲：水结冰体积增大9%。一杯封闭水，水91%，杯冻碎，极限饱水度为0.91。 混凝土饱水程度（S）超过极限饱水程度（SCR）几次冻融即坏，混凝土SCR=0.8-0.9。S SCR不会冻坏。 引入空气减小毛细管吸水率S0。SCR- S0越大，抗冻性越好，寿命越长。引入空气蓄水池作用。因为砼内小气孔永远不会充满水。 认识误区 高强高抗冻，低强低抗冻 影响抗冻性 第一位是含气量，第二位才是强度 C50-60不引气，抗冻性100-150次左右，引气C20-30可能达300次。C40-80以上可以不引气。 混凝土吸水过程曲线图 Fagerlund评价混凝土抗冻性的模型 水灰比对抗冻性的影响 4． 抗冻性设计指南 要解决的问题： 1） 统一试验方法 2） 气候及环境严酷程度分级 3） 抗冻性要求的标准1） 试验方法 ASTM C666-86-A,快冻、水冻水融、DF值 DF=PN/300，PN--N次冻融动弹模量剩余值。 冻融次数 100 200 300 400 DF 0.2 0.4 0.6 0.8 2） 环境分级及抗冻要求 美国及加拿大（ACI 201 2R-92） 环境 中等 严酷（盐冻） 含气量要求 3-6% 4-7.5%  （根据最大集料粒径） ? 欧洲（CEB/FIB Mode Code 1990） 无冻害 有冻害 无盐 盐冻 含气量 不作规定 4% --- 6% （根据集料最大粒径） ? 我国水工 气候分级 5级 结构部位 5级 抗冻性要求 50,100,150,200,300次港工 气候分级 3级 结构 潮汐区和非潮汐区 要求 100-350次 海水工程要求严格 做海水冻融试验?国外分级组 要求较严我国 气候、结构部门分级 要求较宽松? 表1. 混凝土结构的暴露条件与对混凝土抗冻性要求 ?指导思想： 1． 根据我国地域辽阔的具体情况，分级较国外细一些 2． 确保耐久和安全，但对微冻及轻微暴露条件、抗冻要求比欧美放宽一些。要说明的问题： 1． 关于气候分级气候分级有种意见以每年冻融交替次数划分最冷月平均气温略高于00C的地区，要不要抗冻设防 2． 关于暴露条件分级 轻微程度 暴