混凝土結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算

6混凝土結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算6.1概述外觀感覺(jué)?íì裂縫過(guò)寬：鋼筋銹蝕導(dǎo)致承載力降低，影響使用壽命耐久性—心理承受：不安全感，振動(dòng)噪聲對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響：門(mén)窗開(kāi)關(guān)，隔墻開(kāi)裂等振動(dòng)、變形過(guò)大對(duì)其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響???????íì影響正常使用：如吊車(chē)、精密儀器適用性—承載能力極限狀態(tài)安全性—?????????????????íì—結(jié)構(gòu)的功能

對(duì)于超過(guò)正常使用極限狀態(tài)的情況，由于其對(duì)生命財(cái)產(chǎn)的危害性比超過(guò)承載力極限狀態(tài)要小，因此相應(yīng)的可靠度水平可比承載力極限狀態(tài)低一些。正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算表達(dá)式為，Sk：作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值，如撓度變形和裂縫寬度，應(yīng)根據(jù)荷載標(biāo)準(zhǔn)值和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定。以受彎構(gòu)件為例，在荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩可表示為，

Mk=CGGk+CQQk由于活荷載達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)值Qk的作用時(shí)間較短，故Mk稱為短期彎矩，其值約為彎矩設(shè)計(jì)值的50%~70%。由于在荷載的長(zhǎng)期作用下，構(gòu)件的變形和裂縫寬度隨時(shí)間增長(zhǎng)，因此需要考慮長(zhǎng)期荷載的影響，長(zhǎng)期彎矩可表示為，

Mq=CGGk+yqCQQkyq為活荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)6.2產(chǎn)生裂縫原因及其控制措施6.2.1產(chǎn)生裂縫原因◆

混凝土結(jié)構(gòu)中存在拉應(yīng)力是產(chǎn)生裂縫的必要條件。◆

除荷載作用外，結(jié)構(gòu)的不均勻沉降、收縮、溫度變化，以及在混凝土凝結(jié)、硬化階段等都會(huì)引起拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫?！艚Y(jié)構(gòu)中主拉應(yīng)力達(dá)到混凝土（當(dāng)時(shí)）的抗拉強(qiáng)度時(shí)，并不立即產(chǎn)生裂縫，而是當(dāng)拉應(yīng)變達(dá)到極限拉應(yīng)變etu時(shí)才出現(xiàn)裂縫?！粲不蟮幕炷翗O限拉應(yīng)變etu約為150×10-6，即10m長(zhǎng)的構(gòu)件，產(chǎn)生1.5mm的很小受拉變形即會(huì)產(chǎn)生裂縫?！粲捎诨炷敛牧系牟痪鶆蛐?，裂縫首先在強(qiáng)度最小的位置發(fā)生。裂縫發(fā)生前瞬間的應(yīng)變分布會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變集中?！舨煌g期的混凝土，其裂縫斷面狀況有較大差別。齡期很短的混凝土，裂縫斷面較為光滑，兩裂縫不能完全閉合。而充分硬化后的混凝土，裂縫斷面則呈不規(guī)則較為鋒銳狀態(tài)，兩斷面可以閉合。一、材料原因水泥異常凝結(jié)引起的裂縫受風(fēng)化的水泥，其品質(zhì)很不安定?；炷翝仓筮_(dá)到一定強(qiáng)度前，在凝結(jié)硬化階段會(huì)產(chǎn)生如圖所示的短小的不規(guī)則裂縫。隨著水泥品質(zhì)的改善，這種裂縫目前較少見(jiàn)到。1、水泥方面構(gòu)件的最小尺寸大于800mm時(shí)，通?？烧J(rèn)為是大體積混凝土。對(duì)于大體積混凝土，內(nèi)部溫度較大，構(gòu)件外周溫度較低，內(nèi)外溫差很大，引起內(nèi)外混凝土膨脹變形差異。內(nèi)部混凝土膨脹受到外部混凝土的變形約束，而使構(gòu)件表面產(chǎn)生裂縫。這種裂縫在構(gòu)件表面通常呈直交狀況，大型構(gòu)件與小尺寸構(gòu)件共同組成的結(jié)構(gòu)（如基礎(chǔ)梁與薄墻板、大尺寸梁與薄樓板等），以及梁柱框架結(jié)構(gòu)中均可能因溫差的影響產(chǎn)生裂縫。2、骨料方面混凝土下沉和泌水混凝土澆筑后，在凝結(jié)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生下沉和泌水，下沉量約為澆筑高度的1%。當(dāng)下沉受到鋼筋或周?chē)炷恋募s束也會(huì)產(chǎn)生裂縫。二、施工原因(a)材料混合不均勻(b)長(zhǎng)時(shí)間攪拌(c)快速澆筑(d)先后澆筑時(shí)差過(guò)長(zhǎng)混合材料不均勻：由于攪拌不均勻，材料的膨脹性和收縮的差異，引起局部的一些裂縫。長(zhǎng)時(shí)間攪拌：混凝土運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間攪拌突然停止后很快硬化產(chǎn)生的異常凝結(jié)，引起網(wǎng)狀裂縫。二、施工原因(a)材料混合不均勻(b)長(zhǎng)時(shí)間攪拌(c)快速澆筑(d)先后澆筑時(shí)差過(guò)長(zhǎng)澆筑速度過(guò)快：當(dāng)構(gòu)件高度較大，如一次快速澆筑混凝土，因下部混凝土尚未充分硬化，產(chǎn)生下沉，引起裂縫。交接縫：澆筑先后時(shí)差過(guò)長(zhǎng)，先澆筑的混凝土已硬化，導(dǎo)致交接縫混凝土不連續(xù)，這是結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的起始位置，將成為結(jié)構(gòu)承載力和耐久性的缺陷。(e)模板變形(f)支撐下沉(g)支撐下沉三、荷載產(chǎn)生的裂縫四、收縮裂縫五、溫度裂縫六、不均勻沉降產(chǎn)生裂縫(a)混凝土開(kāi)裂七、鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫七、鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫(b)水、CO2侵入七、鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫(c)開(kāi)始銹蝕七、鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫使鋼筋產(chǎn)生銹蝕的原因有：骨料中含氯化鹽；外部進(jìn)入氯化鹽；混凝土碳化；保護(hù)層不足；過(guò)大的裂縫寬度。鋼筋銹蝕產(chǎn)生體積膨脹可達(dá)原體積的數(shù)倍，使鋼筋位置處的混凝土受到內(nèi)壓力而產(chǎn)生裂縫，并隨之剝落。這種裂縫沿鋼筋方向發(fā)展，且隨著銹蝕的發(fā)展混凝土剝離產(chǎn)生空隙，這可從敲擊產(chǎn)生的空洞聲得到判別。(d)鋼筋體積膨脹碳化引起的銹蝕氯離子引起的銹蝕鋼筋阻銹劑形成保護(hù)膜在陽(yáng)極，保護(hù)膜阻止鐵離子的流失在陰極，保護(hù)膜形成對(duì)氧的屏障八、凍結(jié)溶解產(chǎn)生的裂縫6.2.2裂縫控制及裂縫寬度計(jì)算裂縫及裂縫寬度裂縫的開(kāi)展是由于混凝土的回縮，鋼筋的伸長(zhǎng)，導(dǎo)致混凝土與鋼筋之間產(chǎn)生相對(duì)滑移的結(jié)果。裂縫寬度等于混凝土在開(kāi)裂截面的回縮量。裂縫控制等級(jí)《規(guī)范》將裂縫控制分為三個(gè)等級(jí)：一級(jí)：嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。

要求：按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土的拉應(yīng)力。二級(jí)：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。

要求

：按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土的拉應(yīng)力。

三級(jí)：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。要求對(duì)環(huán)境類別為二a類的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，尚應(yīng)：最大裂縫寬度限值確定最大裂縫寬度限值，主要考慮兩個(gè)方面：外觀要求：從外觀要求考慮，裂縫過(guò)寬將給人以不安全感，同時(shí)也影響對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的評(píng)價(jià)。耐久性要求：裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性是非常不利的。

處于室內(nèi)正常環(huán)境，裂縫寬度限值可放寬些，但應(yīng)按構(gòu)件的工作條件加以區(qū)分:直接受雨淋的構(gòu)件，無(wú)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的房屋中經(jīng)常受雨淋的構(gòu)件，經(jīng)常受蒸汽或凝結(jié)水作用的室內(nèi)構(gòu)件（如浴室等），以及與土壤直接接觸的構(gòu)件（如基礎(chǔ)等），都具備鋼筋銹蝕的必要和充分條件，因而都應(yīng)嚴(yán)格限制裂縫寬度。最大裂縫寬度限值環(huán)境類別鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制等級(jí)裂縫控制等級(jí)一三級(jí)0.30(0.40)三級(jí)0.20二a0.200.10二b二級(jí)-----三a、三b一級(jí)-----結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)及最大裂縫寬度限值裂縫寬度計(jì)算基本公式根據(jù)試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)分析，并考慮受力特征的影響，對(duì)于常用的帶肋鋼筋，《規(guī)范》給出的按荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合（普通混凝土構(gòu)件）或按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合（預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件）裂縫寬度計(jì)算公式為：§6.3變形驗(yàn)算6.3.1變形控制要求目的

1、保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求。過(guò)大的變形將影響甚至喪失其使用功能，如支承精密儀器設(shè)備的梁板結(jié)構(gòu)撓度過(guò)大，將難以使儀器保持水平；屋面結(jié)構(gòu)撓度過(guò)大會(huì)造成積水而產(chǎn)生滲漏；吊車(chē)梁和橋梁的過(guò)大變形會(huì)妨礙吊車(chē)和車(chē)輛的正常運(yùn)行等。2、防止對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。如支承在磚墻上的梁端產(chǎn)生過(guò)大轉(zhuǎn)角，將使支承面積減小、支承反力偏心增大，并會(huì)引起墻體開(kāi)裂。3、防止對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。結(jié)構(gòu)變形過(guò)大會(huì)使門(mén)窗等不能正常開(kāi)關(guān)，也會(huì)導(dǎo)致隔墻、天花板的開(kāi)裂或損壞。4、保證使用者的感覺(jué)在可接受的程度之內(nèi)。過(guò)大振動(dòng)、變形會(huì)引起使用者的不適或不安全感。

要求f≤[f][f]鋼筋混凝土梁的抗彎剛度B截面抗彎剛度EI體現(xiàn)了截面抵抗彎曲變形的能力，同時(shí)也反映了截面彎矩與曲率之間的物理關(guān)系。對(duì)于彈性均質(zhì)材料截面，EI為常數(shù)，M-f

關(guān)系為直線。6.3.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度計(jì)算對(duì)勻質(zhì)彈性材料梁=（兩端剛接）水平力-側(cè)移：d312hEIV××=（集中荷載）荷載-撓度：48f3l0EIP×=彎矩-曲率：fEIM=應(yīng)力-應(yīng)變：esE剛度是反映力與變形之間的關(guān)系：

由于混凝土開(kāi)裂、彈塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和鋼筋屈服等影響，鋼筋混凝土適筋梁的M-f關(guān)系不再是直線，而是隨彎矩增大，截面曲率呈曲線變化。對(duì)鋼筋混凝土梁MyMkMcr0.85EcI0BsMf短期彎矩Mk一般處于第Ⅱ階段，剛度計(jì)算需要研究構(gòu)件帶裂縫時(shí)的工作情況。對(duì)鋼筋混凝土梁短期剛度的計(jì)算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件長(zhǎng)期荷載作用下的抗彎剛度

在長(zhǎng)期荷載作用下，由于混凝土的徐變，會(huì)使梁的撓度隨時(shí)間增長(zhǎng)。此外，鋼筋與混凝土間粘結(jié)滑移徐變、混凝土收縮等也會(huì)導(dǎo)致梁的撓度增大。根據(jù)長(zhǎng)期試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果，長(zhǎng)期撓度與短期撓度的比值q可按下式計(jì)算，采用荷載標(biāo)準(zhǔn)組合采用荷載準(zhǔn)永久組合受彎構(gòu)件的撓度變形驗(yàn)算◆由于彎矩沿梁長(zhǎng)的變化的，抗彎剛度沿梁長(zhǎng)也是變化的。但按變剛度梁來(lái)計(jì)算撓度變形很麻煩?！?/p>

《規(guī)范》為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，取同號(hào)彎矩區(qū)段的最大彎矩截面處的最小剛度Bmin，按等剛度梁來(lái)計(jì)算◆這樣撓度的簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)果比按變剛度梁的理論值略偏大?！舻拷ё幍那收`差對(duì)梁的最大撓度影響很小，且撓度計(jì)算僅考慮彎曲變形的影響，實(shí)際上還存在一些剪切變形，因此按最小剛度Bmin計(jì)算的結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果的誤差很小?！白钚偠葎偠仍瓌t”6.4混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性◆混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)能在自然和人為環(huán)境的化學(xué)和物理作用下，滿足在規(guī)定的設(shè)計(jì)工作壽命內(nèi)不出現(xiàn)無(wú)法接受的承載力減小、使用功能降低和不能接受的外觀破損等的耐久性要求。◆耐久性是指結(jié)構(gòu)在預(yù)定設(shè)計(jì)工作壽命期內(nèi)，在正常維護(hù)條件下，不需要進(jìn)行大修和加固滿足，而滿足正常使用和安全功能要求的能力?！魧?duì)于一般建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)工作壽命為50年，重要的建筑物可取100年?！艚陙?lái)，隨著建筑市場(chǎng)化的發(fā)展，業(yè)主也可以對(duì)建筑的壽命提出更高要求。對(duì)于其它土木工程結(jié)構(gòu)，根據(jù)其功能要求，設(shè)計(jì)工作壽命也有差別，如橋梁工程一般要求在100年以上。世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的工程建設(shè)大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段：⑴大規(guī)模建設(shè)；⑵新建與改建、維修并重；⑶重點(diǎn)轉(zhuǎn)向既有建筑物的維修改造。目前經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家處于第三階段，結(jié)構(gòu)因耐久性不足而失效，或?yàn)楸ＷC繼續(xù)正常使用而付出巨大維修代價(jià)，這使得耐久性問(wèn)題變得十分重要。我國(guó)50年代開(kāi)始大規(guī)模建設(shè)的工程項(xiàng)目，由于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，材料標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)都較低，除一些重要的工程項(xiàng)目目前需要繼續(xù)維持其使用外，其它大部分工程已達(dá)到其使用壽命。我國(guó)真正進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)是在改革開(kāi)放以后，因此國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在耐久性上所遇到的問(wèn)題應(yīng)引起我國(guó)工程技術(shù)人員的足夠重視，避免重蹈發(fā)達(dá)國(guó)家的覆轍，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)造成巨大浪費(fèi)。碳化一、影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素內(nèi)部因素：混凝土強(qiáng)度滲透性保護(hù)層厚度水泥品種標(biāo)號(hào)和用量外加濟(jì)等外部因素：環(huán)境溫度濕度

CO2含量侵蝕性介質(zhì)等1、混凝土的凍融破壞◆

混凝土水化結(jié)硬后，內(nèi)部有很多毛細(xì)孔。在澆筑混凝土?xí)r，為得到必要的和易性，往往會(huì)比水泥水化所需要的水多些。◆

多余的水份滯留在混凝土毛細(xì)孔中。低溫時(shí)水份因結(jié)冰產(chǎn)生體積膨脹，引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞?！舴磸?fù)凍融多次，就會(huì)使混凝土的損傷累積達(dá)到一定程度而引起結(jié)構(gòu)破壞?！舴乐够炷羶鋈谄茐牡闹饕胧┦墙档退冶龋瑴p少混凝土中多余的水份?！舳臼┕r(shí)，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止早期受凍，并摻入防凍劑等。2、混凝土的堿集料反應(yīng)◆混凝土集料中的某些活性礦物與混凝土微孔中的堿性溶液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)稱為堿集料反應(yīng)?！魤A集料反應(yīng)產(chǎn)生的堿-硅酸鹽凝膠，吸水后會(huì)產(chǎn)生膨脹，體積可增大3~4倍，從而混凝土的剝落、開(kāi)裂、強(qiáng)度降低，甚至導(dǎo)致破壞?！粢饓A集料反應(yīng)有三個(gè)條件：⑴混凝土的凝膠中有堿性物質(zhì)。這種堿性物質(zhì)主要來(lái)自于水泥，若水泥中的含堿量（Na2O，K2O）大于0.6%以上時(shí)，則會(huì)很快析出到水溶液中，遇到活性骨料則會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)；⑵骨料中有活性骨料，如蛋白石、黑硅石、燧石、玻璃質(zhì)火山石、安山石等含SiO2的骨料；⑶水分。堿骨料反應(yīng)的充分條件是有水分，在干燥環(huán)境下很難發(fā)生堿骨料反應(yīng)。3、侵蝕性介質(zhì)的腐蝕⑴硫酸鹽腐蝕：硫酸鹽溶液與水泥石中的氫氧化鈣及水化鋁酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成石膏和硫鋁酸鈣，產(chǎn)生體積膨脹，使混凝土破壞。硫酸鹽除在一些化工企業(yè)存在外，海水及一些土壤中也存在。當(dāng)硫酸鹽的濃度（以SO2的含量表示）達(dá)到2‰時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。⑵酸腐蝕：混凝土是堿性材料，遇到酸性物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝土產(chǎn)生裂縫、脫落，并導(dǎo)致破壞。酸不僅存在于化工企業(yè)，在地下水，特別是沼澤地區(qū)或泥炭地區(qū)廣泛存在碳酸及溶有CO2的水。此外有些油脂、腐植質(zhì)也呈酸性，對(duì)混凝土有腐蝕作用。⑶海水腐蝕：在海港、近海結(jié)構(gòu)中的混凝土構(gòu)筑物，經(jīng)常收到海水的侵蝕。海水中的NaCl、MgCl2、MgSO4、K2SO4等成分，尤其是Cl-和硫酸鎂對(duì)混凝土有較強(qiáng)的腐蝕作用。在海岸飛濺區(qū)，受到干濕的物理作用，也有利于Cl-和SO4的滲入，極易造成鋼筋銹蝕。4、混凝土的碳化◆混凝土中堿性物質(zhì)（Ca(OH)2）使混凝土內(nèi)的鋼筋表明形成氧化膜，它能有效地保護(hù)鋼筋，防止鋼筋銹蝕?！舻捎诖髿庵械亩趸迹–O2）與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使混凝土的Ph值降低。其他物質(zhì)，如SO2、H2S，也能與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生類似的反應(yīng)，使混凝土的Ph值降低，這就是混凝土的碳化。◆當(dāng)混凝土保護(hù)層被碳化到鋼筋表面時(shí)，將破壞鋼筋表面的氧化膜，引起鋼筋的銹蝕。此外，碳化還會(huì)加劇混凝土的收縮，可導(dǎo)致混凝土的開(kāi)裂。◆因此，混凝土的碳化是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要問(wèn)題?！艋炷恋奶蓟瘡臉?gòu)件表面開(kāi)始向內(nèi)發(fā)展，到保護(hù)層完全碳化，所需要的時(shí)間與碳化速度、混凝土保護(hù)層厚度、混凝土密實(shí)性以及覆蓋層情況等因素有關(guān)。[1]環(huán)境因素◆碳化速度主要取決于空氣中的CO2濃度和向混凝土中的擴(kuò)散速度?？諝庵械腃O2濃度大，混凝土內(nèi)外CO2濃度梯度也愈大，因而CO2向混凝土內(nèi)的滲透速度快，碳化反應(yīng)也快?！艨諝鉂穸群蜏囟葘?duì)碳化反應(yīng)速度有較大影響。因?yàn)樘蓟磻?yīng)要產(chǎn)生水份向外擴(kuò)散，濕度越大，水份擴(kuò)散越慢。當(dāng)空氣相對(duì)濕度大于80%，碳化反應(yīng)的附加水份幾乎無(wú)法向外擴(kuò)散，使碳化反應(yīng)大大降低?！舳跇O干燥環(huán)境下，空氣中的CO2無(wú)法溶于混凝土中的孔隙水中，碳化反應(yīng)也無(wú)法進(jìn)行。◆試驗(yàn)表明，當(dāng)混凝土周?chē)橘|(zhì)的相對(duì)濕度為50%~75%時(shí)，混凝土碳化速度最快。環(huán)境溫度越高，碳化的化學(xué)反應(yīng)速度越快，且CO2向混凝土內(nèi)的擴(kuò)散速度也越快。[2]材料因素◆水泥是混凝土中最活躍的成分，其品種和用量決定了單位體積中可碳化物質(zhì)的含量，因而對(duì)混凝土碳化有重要影響?！魡挝惑w積中水泥的用量越多，會(huì)提高混凝土的強(qiáng)度，又會(huì)提高混凝土的抗碳化性能。◆水灰比也是影響碳化的主要因素。在水泥用量不變的條件下，水灰比越大，混凝土內(nèi)部的孔隙率也越大，密實(shí)性就越差，CO2的滲入速度越快，因而碳化的速度也越快?！羲冶却髸?huì)使混凝土孔隙中游離水增多，有利于碳化反應(yīng)?！艋炷林型饧訐胶狭虾凸橇掀贩N對(duì)碳化也有一定的影響。[3]施工養(yǎng)護(hù)條件混凝土攪拌、振搗和養(yǎng)護(hù)條件影響混凝土的密實(shí)性，因而對(duì)碳化有較大影響。此外，養(yǎng)護(hù)方法與齡期對(duì)水泥的水化程度有影響，進(jìn)而影響混凝土的碳化。所以保證混凝土施工質(zhì)量對(duì)提高混凝土的抗碳化性能十分重要。[4]覆蓋層不同飾面材料的碳化深度比5、鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最關(guān)鍵問(wèn)題。◆當(dāng)混凝土未碳化時(shí)，由于水泥的高堿性，鋼筋表面形成一層致密的氧化膜，阻止了鋼筋銹蝕電化學(xué)過(guò)程?！舢?dāng)混凝土被碳化，鋼筋表面的氧化膜被破壞，在有水份和氧氣的條件下，就會(huì)發(fā)生銹蝕的電化學(xué)反應(yīng)?！翡摻钿P蝕產(chǎn)生的鐵銹（氫氧化亞鐵Fe(OH)3），體積比鐵增加2~6倍，保護(hù)層被擠裂，使空氣中的水份更易進(jìn)入，促使銹蝕加快發(fā)展?！粞鯕夂退菔卿摻钿P蝕必要條件，混凝土的碳化僅是為鋼筋銹蝕提供了可能?！舢?dāng)構(gòu)件使用環(huán)境很干燥（濕度<40%），或完全處于水中，鋼筋的銹蝕極慢，幾乎不發(fā)生銹蝕?！舳芽p的發(fā)生為氧氣和水份的浸入創(chuàng)造了條件，同時(shí)也使混凝土的碳化形成立體發(fā)展?！舻陙?lái)的研究發(fā)現(xiàn)，銹蝕程度與荷載產(chǎn)生的橫向裂縫寬度無(wú)明顯關(guān)系，在一般大氣環(huán)境下，裂縫寬度即便達(dá)到0.3mm，也只是在裂縫處產(chǎn)生銹點(diǎn)?！暨@是由于鋼筋銹蝕是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程，因此銹蝕主要取決于氧氣通過(guò)混凝土保護(hù)層向鋼筋表面的陰極的擴(kuò)散速度，而這種擴(kuò)散速度主要取決于混凝土的密實(shí)度。◆裂縫的出現(xiàn)僅是使裂縫處鋼筋局部脫鈍，使銹蝕過(guò)程得以開(kāi)始，但它對(duì)銹蝕速度不起控制作用?！粢虼?，防止鋼筋銹蝕最重要的措施是在增加混凝土的密實(shí)性和混凝土的保護(hù)層厚度。鋼筋銹蝕引起混凝土結(jié)構(gòu)損傷過(guò)程如下，首先在裂縫寬度較大處發(fā)生個(gè)別點(diǎn)的“坑蝕”，繼而逐漸形成“環(huán)蝕”，同時(shí)向裂縫兩邊擴(kuò)展，形成銹蝕面，使鋼筋有效面積減小。嚴(yán)重銹蝕時(shí)，會(huì)導(dǎo)致沿鋼筋長(zhǎng)度出現(xiàn)縱向裂縫，甚至導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脫落，習(xí)稱“暴筋”，從而導(dǎo)致截面承載力下降，直至最終引起結(jié)構(gòu)破壞。鋼筋銹蝕引起混凝土結(jié)構(gòu)損傷過(guò)程如下，首先在裂縫寬度較大處發(fā)生個(gè)別點(diǎn)的“坑蝕”，繼而逐漸形成“環(huán)蝕”，同時(shí)向裂縫兩邊擴(kuò)展，形成銹蝕面，使鋼筋有效面積減小。嚴(yán)重銹蝕時(shí)，會(huì)導(dǎo)致沿鋼筋長(zhǎng)度出現(xiàn)縱向裂縫，甚至導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脫落，習(xí)稱“暴筋”，從而導(dǎo)致截面承載力下降，直至最終引起結(jié)構(gòu)破壞。面積減小屈服強(qiáng)度降低粘結(jié)力降低鋼筋銹蝕引起混凝土結(jié)構(gòu)損傷過(guò)程如下，首先在裂縫寬度較大處發(fā)生個(gè)別點(diǎn)的“坑蝕”，繼而逐漸形成“環(huán)蝕”，同時(shí)向裂縫兩邊擴(kuò)展，形成銹蝕面，使鋼筋有效面積減小。嚴(yán)重銹蝕時(shí)，會(huì)導(dǎo)致沿鋼筋長(zhǎng)度出現(xiàn)縱向裂縫，甚至導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脫落，習(xí)稱“暴筋”，從而導(dǎo)致截面承載力下降，直至最終引起結(jié)構(gòu)破壞。除增加混凝土的密實(shí)度和保護(hù)層厚度外，采用涂面層、鋼筋阻銹劑、涂層鋼筋等措施來(lái)防止鋼筋的銹蝕。二、結(jié)構(gòu)工作環(huán)境類別◆混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與結(jié)構(gòu)工作的環(huán)境有密切關(guān)系?！敉唤Y(jié)構(gòu)在強(qiáng)腐蝕環(huán)境中要比一般大氣環(huán)境中的使用壽命短?！魧?duì)于不同環(huán)境，可以采取不同措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)使用壽命?！羧缭趷毫迎h(huán)境，一味增加混凝土保護(hù)層是不經(jīng)濟(jì)的，效果也不一定好?？稍跇?gòu)件表面采用防護(hù)涂層。三、耐久性極限狀態(tài)與耐久性設(shè)計(jì)◆混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性極限狀態(tài)，是指經(jīng)過(guò)一定使用年限后，結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)某一部分達(dá)到或超過(guò)某種特定狀態(tài)，以致結(jié)構(gòu)不能滿足預(yù)定功能的要求?！舻?jīng)過(guò)簡(jiǎn)單修補(bǔ)、維修，費(fèi)用不大，可恢復(fù)使用要求的情況，可以認(rèn)為沒(méi)有達(dá)到耐久性極限狀態(tài)?！糁挥挟?dāng)嚴(yán)重超出正常維修費(fèi)允許范圍時(shí)，結(jié)構(gòu)的使用壽命才終止。三、耐久性極限狀態(tài)與耐久性設(shè)計(jì)[1]

對(duì)于不允許鋼筋銹蝕的構(gòu)件和環(huán)境，混凝土保護(hù)層完全碳化，即鋼筋脫鈍的時(shí)間T1。不允許鋼筋銹蝕的構(gòu)件和環(huán)境有：預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；低溫環(huán)境；反復(fù)荷載作用；塑性鉸區(qū)；采用鋼絲作主要受力鋼筋的構(gòu)件；重要的、有紀(jì)念性的建筑物。[2]

鋼筋銹蝕后截面損失率達(dá)到某一值T2

，如1~5%，可依耐久性等級(jí)而定。該極限狀態(tài)可為一般混凝土結(jié)構(gòu)采用，因?yàn)殇摻顝拿撯g到喪失承載力還有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，鋼筋截面損失1~5%對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響還不是很?chē)?yán)重。[3]

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的可靠指標(biāo)降低到某一允許值T3。隨著時(shí)間的推移，因荷載的作用、環(huán)境變化引起的材料老化、損傷，結(jié)構(gòu)材料的性能逐漸下降，結(jié)構(gòu)可靠度隨時(shí)間逐漸降低，失效概率逐漸增大。當(dāng)可靠指標(biāo)降低到不可接受的程度時(shí)，則認(rèn)為達(dá)到了耐久性極限狀態(tài)。但結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)維修，其可靠度將提高。[4]

徐變位移達(dá)到某一限值。徐變是混凝土的一項(xiàng)性質(zhì)，有些結(jié)構(gòu)甚至是重大結(jié)構(gòu)因徐變過(guò)大而發(fā)生破壞，這也可認(rèn)