【學員問題】混凝土結構耐久性設計基本要求？

　　【解答】混凝土結構的耐久性，是指在設計確定的環(huán)境作用和維修、使用條件下，結構構件在設計使用年限內保持其適用性和安全性的能力。當結構或構件由耐久性損傷，造成某項性能喪失而不能滿足安全使用的要求時，便稱為耐久性失效。

　　1、耐久性設計的基本內容

　　（1）結構設計使用年限、環(huán)境類別及作用等級；

　�。�2）有利于減輕環(huán)境作用的結構形式、布置及構造；

　�。�3）混凝土結構材料的耐久性質量要求；

　�。�4）鋼筋的混凝土保護層厚度；

　�。�5）混凝土裂縫控制要求；

　�。�6）防水、排水等構造措施；

　　（7）嚴重環(huán)境作用下合理采取防腐蝕附加措施或多重防護策略；

　　（8）耐久性所需的施工養(yǎng)護制度與保護層厚度的施工質量驗收要求；

　�。�9）結構使用階段的維護、修理與檢測要求。

　　2、材料要求

　�。�1）膠凝材料。在耐久性設計中，對混凝土的最低強度等級、最大水膠比、膠凝材料最小用量及外加劑摻量等都應有明確規(guī)定，相關耐久性設計規(guī)范中對此都作出了一定的要求。如《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規(guī)范（JTG/T B07-01-2006）》中，規(guī)定在凍融環(huán)境下環(huán)境作用等級為D級及以上的混凝土必須摻用引氣劑，作用等級為C級的混凝土可不摻引氣劑，但其混凝土強度等級不應低于C40.在《混凝土結構耐久性設計規(guī)范（GB/T 50476-2008）》中，對相關問題也作了明確規(guī)定。

　�。�2）有害介質含量。“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)定了相應的控制指標。

　�。�3）混凝土骨料。細骨料應選用級配合理、質地堅固、吸水率低、孔隙率小的潔凈天然中粗河砂，或選用專門機組生產的人工砂。粗骨料應選用粒形良好、質地堅固、線膨脹系數小的潔凈碎石。骨料的含泥量與有害雜質含量對混凝土的耐久性影響很大，必須加以嚴格控制。

　　（4）耐久性控制指標。常用的混凝土耐久性指標包括一般環(huán)境下的混凝土抗?jié)B等級、凍融環(huán)境下的抗凍耐久性指數或抗凍等級、氯化物環(huán)境下的氯離子在混凝土中的擴散系數等。不同環(huán)境下的混凝土耐久性評價控制指標是不同的，具體可參見相關規(guī)范中的規(guī)定。

　�。�5）鋼筋及金屬預埋件。同一構件中的受力鋼筋宜采用相同的材質（即相同牌號或代號），尤其是不同材質的金屬預埋件之間切不可存在導電的連接。其中的原因是由導電引起的電位差很可能促進鋼筋的銹蝕。從耐久性考慮，鋼筋宜粗不宜細，因為細直徑鋼筋對銹蝕更為敏感。

　　3、構造要求

　�。�1）混凝土保護層厚度。不同環(huán)境作用下鋼筋主筋、箍筋及分布筋，其混凝土保護層厚度應滿足鋼筋銹蝕、耐火及與混凝土之間黏結力傳遞的要求，且混凝土保護層厚度設計值不得小于鋼筋的公稱直徑�；炷�土保護層的最小厚度，還應隨結構設計使用年限的增加而增加。對預應力混凝土結構，其混凝土保護層厚度應比普通混凝土結構大10mm.此外，混凝土保護層最小厚度還應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構都是帶裂縫工作的，其結構表面的裂縫寬度只要不是太大（如在0.4mm以內），那么對鋼筋碳化銹蝕不會有過于明顯的影響。當然，對預應力混凝土結構則不然，應該嚴格限制其表面的裂縫寬度。“GB/T 50476-2008”基于環(huán)境作用等級和構件種類不同，規(guī)定了在荷載作用下的最大裂縫計算寬度限值。

　�。�3）其他防護、構造要求。在混凝土結構構件的設計中，其形狀和構造應能有效地避免水、汽及有害物質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件頂面宜做成斜面，并應考慮結構撓度和預應力反拱對排水的影響到；（b）受雨淋的室外懸挑構件側邊下沿應做滴水槽、鷹嘴等；（c）屋面、橋面等應設置專門的排水系統(tǒng)，且不得將水直接排向下部混凝土構件的表面；（d）在混凝土結構構件與上覆的露天面層之間應設置可靠的防水層；（e）對易遭受高速水流空蝕的部位，應改善通氣條件、提高混凝土密實度、嚴格控制表面平整度。

　　4、施工養(yǎng)護要求。

　　混凝土的養(yǎng)護包括濕度與溫度控制。新澆筑混凝土應及早開始養(yǎng)護，避免水分的蒸發(fā)。濕養(yǎng)護不得間斷，對不同構件，在不同季節(jié)應采取不同的初始濕養(yǎng)護和溫度控制措施。對大摻量礦物摻合料混凝土在結束正常養(yǎng)護后仍應采取適當措施，使在一段時間內防止混凝土表面快速失水干燥，以免產生干縮裂縫。

　　以上內容均根據學員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。