6-李金玉-水工结构混凝土研究进展.ppt

冻融环境下混凝土结构耐久性设计与施工指南 中国水利水电科学研究院 2002年11月 冻融环境下混凝土结构耐久性 设计与施工指南 一、绪论 二、混凝土结构冻融环境条件下耐久性 定量化设计的模式 三、混凝土冻融的试验方法 四、混凝土冻融破坏标准的探讨 五、混凝土冻融损伤室内外关系的初步研究 六、我国混凝土抗冻耐久性的定量化设计 七、混凝土抗冻耐久性定量化设计的技术条件 八、结语 * 一、绪论 混凝土建筑物所处环境凡是有正负温交替，和混凝土内部含有较多水的情况下，混凝土都会发生冻融循环，以至疲劳破坏，因此混凝土的冻融破坏是混凝土耐久性的最具代表性的指标，为此国内外众多学者在混凝土冻融性能上，从宏观到亚微观（气泡参数等）均作了大量的研究，也制订了混凝土建筑物在不同环境运行条件下的抗冻耐久性设计要求，美国、日本等国在混凝土抗冻性设计要求上，实行了统一模式制，即无论环境条件如何，混凝土耐久性的要求就是300次冻融循环，相对耐久性指数≥80%（统一模式制）而欧洲和我国等都是根据建筑物所处的环境条件设立不同抗冻等级的设计要求（等级模式制），两种设计模式各有特点。 但是无论是美、日的统一模式制和欧洲及我国的等级模式制，均是对混凝土抗冻耐久性的相对定性要求，都不能说明按此设计要求，混凝土结构在冻融环境下的安全运行年限，因此从二十世纪九十年代开始，美国、日本、欧洲等国开始了以安全运行寿命为目标的抗冻耐久性设计的研究，也即混凝土耐久性定量化设计的研究。如美国加州公路局提出了道路混凝土安全运行30年的设计要求，英国建筑研究所提出了工业混凝土建筑物安全运行50年设计标准的研究，1996年以芬兰专家A.Sarja 和E.Vesikari为首的材料及结构试验室国际联合会（RILEM），组织荷兰、瑞士、法国、挪威、西班牙、日本等国的混凝土专家组成专家委员会，编写并出版了“混凝土结构的耐久性设计”一书 初步提出了与安全运行寿命相关的混凝土耐久性定量化设计方法，我国新颁布的“混凝土结构设计规范GB50010-2002”在“基本设计规定”中提出了在室内正常规境（一类环境）下，使用寿命100年时主要的相关技术要求，[5]但对其它环境如室内潮湿环境，露天环境，严寒或寒冷环境，海水和有除冰盐环境等等（二、三、四、五类环境）尚未提出具体要求。正由于对混凝土结构以寿命为目标的耐久性设计的迫切性和复杂性，因此，混凝土耐久性定量化设计的研究已逐步成为了国内外混凝土结构耐久性研究的热点，而真正要实现混凝土结构以寿命为目标的耐久性定量化设计，必须解决以下问题。 1、混凝土结构的建筑物等级及安全使用年限指标的合理确定，这一问题主要由建设单位、政府部门等统筹规划而确定。 2、混凝土结构运行条件及衰变规律的确定 运行条件既包括荷载条件又包括环境条件，荷载条件主要与结构的功能有关，而环境条件主要包括结构所处环境的温度、湿度、年冻融循环次数，有否侵蚀性介质及侵蚀介质的类别含量等等，结构的运行条件是决定混凝土衰变老化直至破坏的外部因素，也是混凝土以寿命为目标的定量化设计的关键依据，而混凝土结构在不同运行条件下的衰变规律及其数值化（往往是多因素作用下的衰变规律），目前国内外虽已取得了初步的研究成果，但尚在深入的广泛研究之中。 3、混凝土结构耐久性安全运行年限破坏标准的确定 一般认为混凝土结构在一定环境条件下，满足设计功能要求安全运行而不大修的年限，为其耐久性安全运行寿命，这里有三个必要条件，一是在一定的环境条件，二是满足设计功能要求，三是不包括大修（不修不足以确保工程安全运行的修补工作）以后的运行年限，因此针对不同混凝土结构、不同的运行条件，会有不同的破坏标准，而破坏标准的如何确定，目前尚处于研究阶段。 4、室内标准试验方法的确定以及室内外关系的确定 标准的室内试验方法是耐久性设计具体指标的检测标准，而室内试验与混凝土结构在运行条件下衰变规律的关系又是耐久性定量化设计的关键依据。 正由于混凝土定量化设计必须解决以上几方面的主要问题，而以上问题虽有初步研究成果又处于需深入研究和实践检验的阶段，因此目前提出的混凝土结构耐久性设计及施工指南尚属初级阶段。 5、达到定量化设计要求时混凝土材料的技术要求 通过经验的积累和深入的研究，提出按耐久性寿命设计要求的混凝土材料技术要求，包括原材料和配合比及主要的施工技术措施。 6、按运行年限