mao混凝土耐久性分析与设计1电子教案

混凝土耐久性分析与设计建筑工程学院毛继泽研究生课程DurabilityAnalysisandDesignofConcrete1日常联系：Office:

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137960896182课程目的针对混凝土耐久性问题普遍认识不足的现状，通过本课程的学习，强调混凝土耐久性问题的重要性，使学生能初步了解混凝土耐久性的基本概念及研究现状，掌握混凝土耐久性的基础理论与研究成果。混凝土耐久性分析与设计3教学内容及学时分配学时教学内容2混凝土耐久性研究概述4混凝土的碳化（机理、影响因素、检测方法、预测模型、危害等）4混凝土的冻融破坏（机理、影响因素、试验方法、抗冻指标、抗冻措施、预测模型、盐冻等）4氯离子对混凝土的侵蚀（氯离子的存在及危害、侵入模型、影响因素、防护措施等）4混凝土中钢筋的锈蚀（机理、影响因素、检测方法、预测模型、危害等）2混凝土碱-骨料反应（机理、发生条件、破坏特征、影响因素、防护措施等）4混凝土中的水与耐久性6混凝土耐久性设计（设计原则、内容、方法、耐久性检测评估、提高耐久性措施等）2课程总结、专题报告4[1]《混凝土结构耐久性》金伟良等科学出版社2002[2]《混凝土结构耐久性概论》张誉等上海科学技术出版社2003[3]《混凝土结构耐久性分析与设计》李田等科学出版社1999[4]《混凝土结构耐久性分析与寿命预测》牛荻涛科学出版社2003[5]《混凝土结构耐久性设计与施工指南》中国工程院土木水利与建筑学部中国建筑工业出版社2004[6]《混凝土结构耐久性设计与评估方法》金伟良等机械工业出版社2006[7]ETC…参考书目混凝土耐久性分析与设计6混凝土耐久性分析与设计研究生课程DurabilityAnalysisandDesignofConcrete7混凝土耐久性研究概述一、重要意义二、国内外研究概况三、影响因素四、研究内容五、混凝土耐久性损伤实例

混凝土耐久性分析与设计8一、混凝土结构耐久性的重要意义1.混凝土结构耐久性的定义正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；结构可靠性合格的建筑结构？？？Q1:《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)总则中，明确指出结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求：安全性(1)(4)适用性(2)耐久性(3)(1)(2)(3)(4)正常使用时具有良好的工作性能；设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必要的整体稳定性。正常维护下具有足够的耐久性能；++9承载能力极限状态+正常使用极限状态混凝土结构设计方法？？？极限状态设计方法Q2:整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规范的某一功能要求耐久性能“混凝土耐久性是在实际使用条件下抵抗各种环境因素作用，能长期保持外观的完整性和长久的使用性的能力”。101.混凝土结构耐久性定义：

结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用性和可接受的外观的能力。

一、混凝土结构耐久性的重要意义OR混凝土结构耐久性是指混凝土结构及其构件在可预见的工作环境及材料内部因素的作用下，在预期的使用年限内抵抗大气影响、化学侵蚀和其他劣化过程，而不需要花费大量资金维修，也能保持其安全性和适用性的功能。--（《建筑结构学报》2007）112.研究混凝土结构耐久性的重要意义MONEY对象：混凝土结构混凝土是工程中用量最多的建筑材料，也是最主要的结构材料，钢筋混凝土结构已成为世界上应用最为广泛的结构形式。一、混凝土结构耐久性的重要意义12年份全国产量增长量增长率年份全国产量增长量增长率万吨万吨%万吨万吨%19786524

95917.2199230822556122.01979739086613.3199336788596619.4198079865968.1199442118533014.5198182903043.8199547561544312.919829520123014.819964911815573.3198310825130513.719975117420564.2198412302147713.619985360024264.7198514595229318.619995730037006.9198616606201113.8

200059700

24004.2198718625201912.2

200166104640410.7198821014238912.8

20027250063969.7198921029150.1

2003

862001370018.9199020971-58-0.32004

970001080012.5199125261429020.52005

10600090009.31978年以来我国历年水泥产量从1985年起我国水泥产量已连续21年居世界第一位，目前占世界总产量的48%左右。1349年85年05年我国水泥年产量增长图需求预测

综合考虑国情及水泥生产和消费现状，借鉴国际工业化国家水泥消费变化经验，在今后较长一段时间内，水泥消费都将保持在较高的水平。

党的十六大提出到2020年实现国民经济总量翻两番的目标，综合考虑水泥与国民经济各领域的关联因素，预测2010年需求量为12亿吨。随着科学发展观的深入贯彻和落实，考虑到技术进步和厉行节约等因素，水泥实物消耗量将逐步减少，预测到2020年，水泥需求量也将基本维持在13亿吨左右。

142.研究混凝土结构耐久性的重要意义MONEY对象：混凝土结构混凝土是工程中用量最多的建筑材料，也是最主要的结构材料，钢筋混凝土结构已成为世界上应用最为广泛的结构形式。一、混凝土结构耐久性的重要意义COST触目惊心的数据（实例）：Ifnot…15全年各种腐蚀损失约为2500亿美元，其中混凝土桥梁修复费用为1550亿美元（美国标准局1998年调查）。America57.5万座钢筋混凝土桥中有一半以上出现腐蚀破坏，40％承载力不足需要修复加固处理；Swiss瑞士公路系统约有3000座桥梁，每年用于桥面检测及维护的费用达8000万瑞土法郎，至于修理或更换的费用更高（瑞士联邦公路局）。英格兰岛中部环形线快车道上11座混凝土高架桥建造费2800万英镑(1972)，维修费4500万英镑(1974-1989)；England每年用于修复钢筋混凝土结构的费用达200亿英镑。161999年底一年内由腐蚀造成的损失约在1800-3600亿元，其中钢筋腐蚀占40％，约为720-1440亿元；Japan每年用于房屋结构维修的费用即达400亿日元，大约21.4%的钢筋混凝土结构损坏是因钢筋锈蚀引起。China《中国腐蚀调查报告》指出，建筑部门的腐蚀年损失

约为1000亿人民币。五倍定律：1--5--25--125了解一下：17二、国内外研究概况ACI：美国混凝土学会，1957RILEM：国际材料与结构试验研究联合会，1960

fib：国际结构混凝土学会，1998=欧洲混凝土学会(CEB)+国际预应力混凝上学会(FIP)ASTM：美国材料试验协会JSCE：日本土木学会，20世纪70年代AIJ：日本建筑学会1.国外概况2.国内概况始于20世纪60年代，至目前，混凝土结构耐久性问题日益引起重视，在如火如荼地开展。。。18三、影响混凝土结构耐久性的因素191)设计构造上的原因(1)使用水泥品种不当，水泥含碱量过大；(2)使用含有较多C3S、细度过小的水泥，加水拌合后

水化加速，放热加剧干燥收缩增大，混凝土开裂；(3)使用含有碱活性矿物的骨料；(4)骨料颗粒级配不当，会造成混凝土用水量增大，

硬化后混凝土的孔隙增加；(5)外加剂使用不当。

1.影响因素(1)钢筋的混凝土保护层厚度太小；(2)沉降缝、伸缩缝构造不正确；(3)构件开孔洞的洞口边缘未配筋或配筋不当；(4)基础建在滨海盐渍地区；(5)隔热层、分隔层、防滑层处理不妥当等。2)材料质量不合格20硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性矿物组成硅酸三钙3CaO

SiO2硅酸二钙2CaO

SiO2铝酸三钙3CaO

Al2O3铁铝酸四钙4CaO

Al2O3Fe2O3

C3SC2SC3AC4AF含量/%37-60最多15-37次之

7-15少

10-18少

水化速度较快慢快中水化热高低高中强度

高早期低后期高低中(抗折强度)耐化学侵蚀中良差优干缩性中小大小21(1)水灰比过大，导致增大孔隙率，渗透性加大；(2)单方水泥用量过大，引起收缩和水化热过大而开裂；(3)过早拆模，混凝土养护期的强度不足以承担上部结构自重和施工荷载而引起早期开裂：(4)浇捣、养护不当；(5)施工组织不当，造成不应出现的施工缝(冷缝)：(6)使用含有氯离子的早强剂；(7)使用海水搅拌混凝土等。

(1)气候条件异常，如气候突变，干湿环境交替频繁；(2)自然环境恶化，如酸雨，CO2、SO2、H2SO3侵蚀；(3)建筑场地有害物质的侵入。

3)施工质量低劣4)外界环境条件恶化222.混凝土结构耐久性劣化的内在条件与机理23扩散性是描述混凝土内部离子迁移状况的物理量

或是描述水蒸气在孔隙中达到饱和之前的扩散状况的物理量。混凝土的耐久性很大程度上取决于其渗透能力和扩散能力。2.混凝土结构耐久性劣化的内在条件与机理渗透性表征液体流入混凝土的速度大小。渗透系数、扩散系数、吸水率24四、混凝土结构耐久性研究的内容材料劣化原因及耐久性机理的研究

在役结构耐久性评估的研究

拟建结构耐久性设计的研究

提高混凝土结构耐久性技术措施的研究

25四、混凝土结构耐久性研究的内容26五、混凝土结构耐久性损伤实例----第二届混凝土耐久性国际学术会议《混凝土耐久性50年进展》当今世界混凝土破坏原因按重要性排列的顺序是：钢筋腐蚀、寒冷气候下的冻害、

侵蚀环境的物理化学作用。27青岛市某16层混凝土结构大楼耐久性损伤破坏

青岛市某16层混凝土结构大楼位于海边，距离海岸不足100m，建筑面积10700m2，结构形式为现浇剪力墙-密肋楼盖，肋间填充轻质加气混凝土块，采用升板法施工。1989年11月竣工，1990年4月交付使用。3年后楼盖钢筋严重腐蚀，致使结构失效，16层楼盖全部拆除。自然情况：2829上海四川路桥耐久性损伤

30四川路桥位于上海市苏州河上，是连接虹口区和黄浦区的重要交通要道，地处市区繁华地段，每日交通流量极大。该桥建于20世纪20年代，迄今已有80多年历史，建筑风格与周围欧式建筑遥相呼应，是一座具有历史文化价值的建筑。桥中跨36.74m，两边跨各为18.03m，桥总宽18.28m，其中车行道宽度为12.80m，两侧人行道宽各为2.74m。桥型结构为单悬臂梁加挂梁，其中两个边孔单悬臂