荷載對(duì)混凝土耐久性的影響

荷載(hèzài)對(duì)混凝土耐久性的影響王挺智、聶忠元、李晨共十五頁(yè)目前，世界上公布的混凝土耐久性研究中最多的模型，是與腐蝕相關(guān)，多以氯離子引起鋼筋腐蝕為出發(fā)點(diǎn)。許多學(xué)者對(duì)氯離子傳輸性能和鋼筋腐蝕進(jìn)行了大量的研究和調(diào)查，絕大部分研究并沒有考慮荷載或裂縫的因素，尤其是沒有考慮因荷載引起的微裂縫影響，很少將氯離子滲透性能與荷載引起的微裂縫或者與荷載本身聯(lián)系起來(lái)研究，而實(shí)際上的工程結(jié)構(gòu)往往是承受各種荷載作用的，混凝土中總是存在著因各種載荷(zàihè)引起的裂縫或微裂縫。因此，施加在鋼筋混凝土上的荷載對(duì)腐蝕介質(zhì)的滲透有重要影響，從而造成對(duì)混凝土耐久性的改變。

引言(yǐnyán)：共十五頁(yè)載荷(zàihè)的分類：共十五頁(yè)

1.均布面荷載Q：建筑物樓面或墻面上分布的荷載，如鋪設(shè)的木地板、地磚、花崗石、大理石面層等重量引起的荷載。都將均布面荷載Q的計(jì)算。2.線荷載：建筑物原有的樓面或?qū)用嫔系母鞣N面荷載傳到梁上或條形基礎(chǔ)上時(shí)可簡(jiǎn)化為單位長(zhǎng)度上的分布荷載稱為線荷載q。3.集中荷載：當(dāng)在建筑物原有的樓面或屋面(wūmiàn)承受一定重量的柱子，放置或懸掛較重物品(如洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)機(jī)、吊燈等)時(shí)，其作用面積很小，可簡(jiǎn)化為作用于某一點(diǎn)的集中荷載。(二)按荷載作用面大小(dàxiǎo)分類共十五頁(yè)

1.永久作用(永久荷載(hèzài)或恒載)：在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其值不隨時(shí)間變化;或其變化可以忽略不計(jì)。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)加應(yīng)力、混凝土收縮、基礎(chǔ)沉降、焊接變形等。2.可變作用(可變荷載或活荷載)：在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，其值隨時(shí)間變化。如安裝荷載、屋面與樓面活荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、吊車荷載、積灰荷載等。3.偶然作用(偶然荷載、特殊荷載)：在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)其值很大，且持續(xù)時(shí)間較短。例如爆炸力、撞擊力、雪崩、嚴(yán)重腐蝕、地震、臺(tái)風(fēng)等。(一)按隨時(shí)間(shíjiān)的變異分類共十五頁(yè)

1.靜態(tài)作用或靜力作用：不使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生加速度或所產(chǎn)生的加速度可以(kěyǐ)忽略不計(jì)，如結(jié)構(gòu)自重、住宅與辦公樓的樓面活荷載、雪荷載等。2.動(dòng)態(tài)作用或動(dòng)力作用：使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的加速度，例如地震作用、吊車設(shè)備振動(dòng)、高空墜物沖擊作用等。(三)按結(jié)構(gòu)(jiégòu)的反應(yīng)分類1.垂直荷載：如結(jié)構(gòu)自重、雪荷載等;2.水平荷載：如風(fēng)荷載、水平地震作用等。(四)按荷載作用方向分類共十五頁(yè)混凝土是一種由水泥漿將粗細(xì)骨料結(jié)合在一起的多相材料，其組織疏松多孔，在混凝土尚未承受荷載時(shí)，其內(nèi)部已經(jīng)存在著很多細(xì)微的裂縫、空隙和缺陷。當(dāng)荷載作用時(shí)，在有細(xì)微裂縫、空隙和微缺陷的地方都會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，特別是與拉應(yīng)力垂直的細(xì)微裂縫尖端，將發(fā)生高度(gāodù)的應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展。由于被擴(kuò)展的裂縫是雜亂分散的，不可能集中在幾個(gè)斷面上，形成貫通整個(gè)保護(hù)層的通縫。不過(guò)肯定有很多微裂縫在垂直于鋼筋的方向連通了，裂縫的寬度也增大了，氯離子在混凝土中的有效擴(kuò)散系數(shù)一定會(huì)增大。因此，拉應(yīng)力荷載會(huì)加速鋼筋銹蝕破壞過(guò)程，而且荷載越大，氯離子擴(kuò)散得越快，銹蝕破壞也越快，對(duì)耐久性的影響也就越大。影響(yǐngxiǎng)機(jī)理：共十五頁(yè)將混凝土的組織結(jié)構(gòu)看成類似的海綿，內(nèi)部(nèibù)本身存在著很多細(xì)微的裂縫、空隙和缺陷。在外力的作用，海綿內(nèi)部的空隙，裂縫會(huì)發(fā)生擠壓形變，而混凝土凝結(jié)以后形變程度非常小，達(dá)到一定程度時(shí)，結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生斷裂(duànliè)等破壞。共十五頁(yè)載荷下破壞了原有的結(jié)構(gòu)，造成眾多封閉孔被連接貫通，使得氯離子的擴(kuò)散更加迅速到達(dá)(dàodá)的范圍也更加的廣。而當(dāng)氯離子通過(guò)這些通孔到達(dá)剛筋表面(biǎomiàn)時(shí)，腐蝕鋼筋，造成整體破壞共十五頁(yè)實(shí)驗(yàn)(shíyàn)研究：法國(guó)的R．Francois和J．C．MASO采用3點(diǎn)彎曲的方法施加荷載，施加2種水平的荷載，分別對(duì)應(yīng)于規(guī)范中要求的含氯離子的腐蝕環(huán)境和非腐蝕環(huán)境中的最大荷載。通過(guò)對(duì)制作的鋼筋混凝土梁噴灑(pēnsǎ)鹽霧或通入二氧化碳?xì)怏w，促進(jìn)氯離子和二氧化碳的滲透和鋼筋腐蝕，通過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)氯離子和二氧化碳的滲透與荷載引起的混凝土微觀結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。經(jīng)過(guò)12年的觀察，他們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，施加在鋼筋混凝土梁上的荷載對(duì)腐蝕介質(zhì)的滲透和鋼筋腐蝕有重要影響。鋼筋的應(yīng)力和氯離子擴(kuò)散系數(shù)存在冪函數(shù)關(guān)系。

共十五頁(yè)造成(zàochénɡ)的事故：1986年3月15日，新加坡的6層新世界酒店在不到60秒時(shí)間內(nèi)轟然倒塌，50人被埋在碎石下，最后只有17人生還。這起事故是新加坡在二戰(zhàn)后發(fā)生(fāshēng)的最嚴(yán)重災(zāi)難。經(jīng)過(guò)徹查發(fā)現(xiàn)酒店在最初的設(shè)計(jì)上存在嚴(yán)重失誤。建筑工程師在設(shè)計(jì)時(shí)完全忽視了整座大樓的靜負(fù)荷，即大樓本身的重量。也就是說(shuō)，新世界酒店從設(shè)計(jì)之初就注定了悲劇命運(yùn)。共十五頁(yè)1993年8月13日，泰國(guó)呵叻府的6層皇家廣場(chǎng)酒店在不到10秒內(nèi)轟然倒地(dǎodì)，共造成137人死亡，227人受傷。事故發(fā)生時(shí)，這家酒店正在舉行幾場(chǎng)會(huì)議和研討會(huì)，包括一場(chǎng)大型教師討論會(huì)以及泰國(guó)一家石油公司的會(huì)議。趕到現(xiàn)場(chǎng)后，救援人員使用手提鉆和撬棍展開營(yíng)救。酒店屋頂為應(yīng)對(duì)供水短缺儲(chǔ)存的大量水造成偶然載荷過(guò)大是導(dǎo)致坍塌的主要原因。此外，皇家廣場(chǎng)酒店1990年加蓋的3層樓層并未進(jìn)行適當(dāng)評(píng)估，業(yè)主和一名工程師因此被警方逮捕。共十五頁(yè)感謝(gǎnxiè)大家聽我瞎逼逼如有錯(cuò)誤(cuòwù)請(qǐng)大神指正共十五頁(yè)除了在鋼筋表面進(jìn)行表面處理外，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該更多的考慮到載荷(zàihè)對(duì)設(shè)計(jì)建筑耐久性的影響，譬如設(shè)計(jì)減震或者預(yù)留相應(yīng)的富余載荷(zàihè)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)盡量避免應(yīng)力集中的設(shè)計(jì)，或者在無(wú)法避免的時(shí)候在應(yīng)力集中部位增加強(qiáng)度或者輔助裝置。此外還可以從混凝土入手，設(shè)計(jì)出來(lái)類似海綿這種具有柔韌性的材料，減弱氯離子的滲透使得耐久性得到提升。那以后(yǐhòu)怎么辦：共十五頁(yè)內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)荷載(hèzài)對(duì)混凝土耐久性的影響。如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)加應(yīng)力、混凝土收縮、基礎(chǔ)沉降、焊接變形等。如安裝荷載(hèzài)、屋面與樓面活荷載(hèzài)、雪荷載(hèzài)、風(fēng)荷載(hèzài)、