【學(xué)員問(wèn)題】混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)基本要求？

【解答】混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，是指在設(shè)計(jì)確定的環(huán)境作用和維修、使用條件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)保持其適用性和安全性的能力。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件由耐久性損傷，造成某項(xiàng)性能喪失而不能滿足安全使用的要求時(shí)，便稱為耐久性失效。

1、耐久性設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限、環(huán)境類別及作用等級(jí)；

（2）有利于減輕環(huán)境作用的結(jié)構(gòu)形式、布置及構(gòu)造；

（3）混凝土結(jié)構(gòu)材料的耐久性質(zhì)量要求；

（4）鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度；

（5）混凝土裂縫控制要求；

（6）防水、排水等構(gòu)造措施；

（7）嚴(yán)重環(huán)境作用下合理采取防腐蝕附加措施或多重防護(hù)策略；

（8）耐久性所需的施工養(yǎng)護(hù)制度與保護(hù)層厚度的施工質(zhì)量驗(yàn)收要求；

（9）結(jié)構(gòu)使用階段的維護(hù)、修理與檢測(cè)要求。

2、材料要求

（1）膠凝材料。在耐久性設(shè)計(jì)中，對(duì)混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)、最大水膠比、膠凝材料最小用量及外加劑摻量等都應(yīng)有明確規(guī)定，相關(guān)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)此都作出了一定的要求。如《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范（JTG/T B07-01-2006）》中，規(guī)定在凍融環(huán)境下環(huán)境作用等級(jí)為D級(jí)及以上的混凝土必須摻用引氣劑，作用等級(jí)為C級(jí)的混凝土可不摻引氣劑，但其混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C40.在《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范（GB/T 50476-2008）》中，對(duì)相關(guān)問(wèn)題也作了明確規(guī)定。

（2）有害介質(zhì)含量。“GB/T 50476-2008”明確規(guī)定了配筋混凝土中氯離子的最大含量，并規(guī)定不得使用含有氯化物的防凍劑和其他外加劑。此外，對(duì)單位體積混凝土中三氧化硫最大含量、含堿量等也都規(guī)定了相應(yīng)的控制指標(biāo)。

（3）混凝土骨料。細(xì)骨料應(yīng)選用級(jí)配合理、質(zhì)地堅(jiān)固、吸水率低、孔隙率小的潔凈天然中粗河砂，或選用專門機(jī)組生產(chǎn)的人工砂。粗骨料應(yīng)選用粒形良好、質(zhì)地堅(jiān)固、線膨脹系數(shù)小的潔凈碎石。骨料的含泥量與有害雜質(zhì)含量對(duì)混凝土的耐久性影響很大，必須加以嚴(yán)格控制。

（4）耐久性控制指標(biāo)。常用的混凝土耐久性指標(biāo)包括一般環(huán)境下的混凝土抗?jié)B等級(jí)、凍融環(huán)境下的抗凍耐久性指數(shù)或抗凍等級(jí)、氯化物環(huán)境下的氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)等。不同環(huán)境下的混凝土耐久性評(píng)價(jià)控制指標(biāo)是不同的，具體可參見相關(guān)規(guī)范中的規(guī)定。

（5）鋼筋及金屬預(yù)埋件。同一構(gòu)件中的受力鋼筋宜采用相同的材質(zhì)（即相同牌號(hào)或代號(hào)），尤其是不同材質(zhì)的金屬預(yù)埋件之間切不可存在導(dǎo)電的連接。其中的原因是由導(dǎo)電引起的電位差很可能促進(jìn)鋼筋的銹蝕。從耐久性考慮，鋼筋宜粗不宜細(xì)，因?yàn)榧?xì)直徑鋼筋對(duì)銹蝕更為敏感。

3、構(gòu)造要求

（1）混凝土保護(hù)層厚度。不同環(huán)境作用下鋼筋主筋、箍筋及分布筋，其混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)滿足鋼筋銹蝕、耐火及與混凝土之間黏結(jié)力傳遞的要求，且混凝土保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值不得小于鋼筋的公稱直徑�；炷�土保護(hù)層的最小厚度，還應(yīng)隨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的增加而增加。對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，其混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)比普通混凝土結(jié)構(gòu)大10mm.此外，混凝土保護(hù)層最小厚度還應(yīng)與混凝土集料的最大粒徑相匹配。

（2）裂縫寬度。一般情況下混凝土結(jié)構(gòu)都是帶裂縫工作的，其結(jié)構(gòu)表面的裂縫寬度只要不是太大（如在0.4mm以內(nèi)），那么對(duì)鋼筋碳化銹蝕不會(huì)有過(guò)于明顯的影響。當(dāng)然，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)則不然，應(yīng)該嚴(yán)格限制其表面的裂縫寬度。“GB/T 50476-2008”基于環(huán)境作用等級(jí)和構(gòu)件種類不同，規(guī)定了在荷載作用下的最大裂縫計(jì)算寬度限值。

（3）其他防護(hù)、構(gòu)造要求。在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，其形狀和構(gòu)造應(yīng)能有效地避免水、汽及有害物質(zhì)在混凝土表面的積累，并可采取如下措施：（a）受雨淋或可能積水的露天混凝土構(gòu)件頂面宜做成斜面，并應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)撓度和預(yù)應(yīng)力反拱對(duì)排水的影響到；（b）受雨淋的室外懸挑構(gòu)件側(cè)邊下沿應(yīng)做滴、鷹嘴等；（c）屋面、橋面等應(yīng)設(shè)置專門的排水系統(tǒng)，且不得將水直接排向下部混凝土構(gòu)件的表面；（d）在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件與上覆的露天面層之間應(yīng)設(shè)置可靠的防水層；（e）對(duì)易遭受高速水流空蝕的部位，應(yīng)改善通氣條件、提高混凝土密實(shí)度、嚴(yán)格控制表面平整度。

4、施工養(yǎng)護(hù)要求。

混凝土的養(yǎng)護(hù)包括濕度與溫度控制。新澆筑混凝土應(yīng)及早開始養(yǎng)護(hù)，避免水分的蒸發(fā)。濕養(yǎng)護(hù)不得間斷，對(duì)不同構(gòu)件，在不同季節(jié)應(yīng)采取不同的初始濕養(yǎng)護(hù)和溫度控制措施。對(duì)大摻量礦物摻合料混凝土在結(jié)束正常養(yǎng)護(hù)后仍應(yīng)采取適當(dāng)措施，使在一段時(shí)間內(nèi)防止混凝土表面快速失水干燥，以免產(chǎn)生干縮裂縫。

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。