裂縫、變形及耐久性.ppt

1,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,9.1 概 述,9.1 概 述,外觀感覺,裂縫過寬：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：門窗開關(guān)，隔墻開裂等,振動(dòng)、變形過大,對(duì)其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響,適用性,承載能力極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)的 功能,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,2,9.1 概 述,對(duì)于超過正常使用極限狀態(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+yqCQQk yq為活荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)（quasi-permanent load）,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,3,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因 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。 結(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。 硬化后的混凝土極限拉應(yīng)變etu約為15010-6，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。 由于混凝土材料的不均勻性，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。 不同齡期的混凝土，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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,4,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,5,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,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。 混凝土澆筑后達(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到。,1、水泥方面,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,6,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,水泥水化熱,水泥用量在300kg/m3左右時(shí)，溫度上升為3040左右。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,7,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部因水化熱產(chǎn)生蓄熱的同時(shí)，構(gòu)件表面還產(chǎn)生放熱，使得構(gòu)件溫度經(jīng)上升后再下降。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,8,11.4 產(chǎn)生裂縫的原因,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,9,11.4 產(chǎn)生裂縫的原因,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,10,11.4 產(chǎn)生裂縫的原因,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,2、 骨料方面,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,11,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,混凝土下沉和泌水,混凝土澆筑后，在凝結(jié)過程中會(huì)產(chǎn)生下沉和泌水，下沉量約為澆筑高度的1%。當(dāng)下沉受到鋼筋或周圍混凝土的約束也會(huì)產(chǎn)生裂縫。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,12,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,13,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,(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)差過長(zhǎng),澆筑速度過快：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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,二、施工原因,14,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,(e) 模板變形,(f) 支撐下沉,(g) 支撐下沉,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,15,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,三、荷載產(chǎn)生的裂縫,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,16,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,五、溫度裂縫,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,17,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,六、不均勻沉降產(chǎn)生裂縫,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,18,(a) 混凝土開裂,9.3 產(chǎn)生裂縫的原因,七、鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,(b) 水、CO2侵入,(c) 開始銹蝕,19,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,20,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,碳化引起的銹蝕,氯離子引起的銹蝕,21,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,鋼筋阻銹劑形成保護(hù)膜,在陽極，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,22,9.2 產(chǎn)生裂縫的原因,八、凍結(jié)溶解產(chǎn)生的裂縫,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,23,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,9.3 裂縫寬度計(jì)算荷載引起的裂縫寬度 一、裂縫控制等級(jí) 產(chǎn)生裂縫的原因可分為兩大類：一是由荷載引起的裂縫；二是由非荷載引起的裂縫，如施工養(yǎng)護(hù)不善、溫度變化、基礎(chǔ)不均勻沉降以及鋼筋的銹蝕等。 對(duì)于非荷載原因的裂縫一般通過設(shè)置伸縮縫、加強(qiáng)施工養(yǎng)護(hù)以及避免不均勻沉降等措施來避免這類裂縫的出現(xiàn)和減小裂縫寬度。 本節(jié)僅就荷載產(chǎn)生的垂直裂縫問題加以討論，分析其產(chǎn)生裂縫的機(jī)理及計(jì)算最大裂縫寬度。 對(duì)于荷載產(chǎn)生的斜裂縫問題不作計(jì)算，一般來說，只要滿足前面有關(guān)章節(jié)的配筋構(gòu)造要求，可控制最大裂縫寬度小于0.2mm。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,24,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,一、裂縫控制等級(jí) 裂縫控制劃分為3個(gè)等級(jí)： (1)嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫。其具體規(guī)定是：在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合作用下，構(gòu)件上不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。 (2)一般要求不出現(xiàn)裂縫。其具體規(guī)定是：在荷載短期效應(yīng)組合作用下，構(gòu)件上拉應(yīng)力應(yīng)小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，在荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合作用下，構(gòu)件上不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。 (3)構(gòu)件在使用階段允許出現(xiàn)裂縫，但對(duì)其裂縫寬度需加以限制 第一種、第二種裂縫控制等級(jí)的構(gòu)件一般屬于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。一般來說，普通鋼筋混凝土構(gòu)件在使用中，其受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫是難于避免的。然而，過大的裂縫寬度不僅影響結(jié)構(gòu)外觀，同時(shí)還會(huì)使鋼筋銹蝕加快，甚至影響結(jié)構(gòu)的正常使用，因此，必須對(duì)裂縫寬度加以限制。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,25,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,二、裂縫的出現(xiàn)、分布與開展,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,26,9.3 裂縫寬度的計(jì)算, 在裂縫出現(xiàn)前，混凝土和鋼筋的應(yīng)變沿構(gòu)件的長(zhǎng)度基本上是均勻分布的。 當(dāng)混凝土的拉應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度時(shí)，首先會(huì)在構(gòu)件最薄弱截面位置出現(xiàn)第一條（批）裂縫。 裂縫出現(xiàn)瞬間，裂縫截面位置的混凝土退出受拉工作，應(yīng)力為零，而鋼筋拉應(yīng)力應(yīng)力產(chǎn)生突增Dss= ft /r，配筋率越小，Dss就越大。 由于鋼筋與混凝土之間存在粘結(jié)，隨著距裂縫截面距離的增加，混凝土中又重新建立起拉應(yīng)力sc，而鋼筋的拉應(yīng)力則隨距裂縫截面距離的增加而減小。 當(dāng)距裂縫截面有足夠的長(zhǎng)度 l 時(shí)，混凝土拉應(yīng)力sc增大到ft，此時(shí)將出現(xiàn)新的裂縫。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,27,9.3 裂縫寬度的計(jì)算, 如果兩條裂縫的間距小于2 l，則由于粘結(jié)應(yīng)力傳遞長(zhǎng)度不夠，混凝土拉應(yīng)力不可能達(dá)到ft，因此將不會(huì)出現(xiàn)新的裂縫，裂縫的間距最終將穩(wěn)定在（l 2 l）之間，平均間距可取1.5 l。 從第一條（批）裂縫出現(xiàn)到裂縫全部出齊為裂縫出現(xiàn)階段，該階段的荷載增量并不大，主要取決于混凝土強(qiáng)度的離散程度。 裂縫間距的計(jì)算公式即是以該階段的受力分析建立的。 裂縫出齊后，隨著荷載的繼續(xù)增加，裂縫寬度不斷開展。裂縫的開展是由于混凝土的回縮，鋼筋不斷伸長(zhǎng)，導(dǎo)致鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生變形差，這是裂縫寬度計(jì)算的依據(jù)。 由于混凝土材料的不均勻性，裂縫的出現(xiàn)、分布和開展具有很大的離散性，因此裂縫間距和寬度也是不均勻的。但大量的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料分析表明，裂縫間距和寬度的平均值具有一定規(guī)律性，是鋼筋與混凝土之間粘結(jié)受力機(jī)理的反映。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,28,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,三、裂縫間距,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,29,9.3 裂縫寬度的計(jì)算, 上式表明，當(dāng)配筋率r 相同時(shí)，鋼筋直徑越細(xì)，裂縫間距越小，裂縫寬度也越小，也即裂縫的分布和開展會(huì)密而細(xì)，這是控制裂縫寬度的一個(gè)重要原則。 但上式中，當(dāng)d /r 趨于零時(shí)，裂縫間距趨于零，這并不符合實(shí)際情況。 試驗(yàn)表明，當(dāng)d /r 很大時(shí)，裂縫間距趨近于某個(gè)常數(shù)。該數(shù)值與保護(hù)層c 和鋼筋凈間距有關(guān)，根據(jù)試驗(yàn)分析，對(duì)上式修正如下:,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,30,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,對(duì)于受彎構(gòu)件，可將受拉區(qū)近似作為一軸心受拉構(gòu)件，根據(jù)粘結(jié)力的有效影響范圍，取有效受拉面積Ate=0.5bh+(bf-b)hf，因此將式中配筋率r 的用以下受拉區(qū)有效配筋率替換后，即可用于受彎構(gòu)件,采用rte 后，裂縫間距可統(tǒng)一表示為:,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,31,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,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)范給出的平均裂縫間距l(xiāng)m的計(jì)算公式為:,軸心受拉構(gòu)件,c最外層縱向受拉鋼筋外邊緣到受拉區(qū)底邊的距離（mm），當(dāng)c20mm時(shí)，取c=20mm； d鋼筋直徑（mm），當(dāng)用不同直徑的鋼筋時(shí)，d 改用換算直徑4As/u，u為縱向鋼筋的總周長(zhǎng)。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,受彎構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件 偏心受拉構(gòu)件,32,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,四、裂縫寬度計(jì)算,平均裂縫寬度,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,33,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù),由于鋼筋與混凝土間存在粘結(jié)應(yīng)力，隨著距裂縫截面距離的增加，裂縫間混凝土逐漸參與受拉工作，鋼筋應(yīng)力逐漸減小，因此鋼筋應(yīng)力沿縱向的分布是不均勻的。 裂縫截面處鋼筋應(yīng)力最大，裂縫中間鋼筋應(yīng)力最小，其差值反映了混凝土參與受拉工作的大小。,鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)y 是反映裂縫間混凝土參加受拉工作程度的影響系數(shù),第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,34,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,35,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,當(dāng)y 1.0時(shí)，取y =1.0； 對(duì)直接承受重復(fù)荷載作用的構(gòu)件，取y =1.0。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,36,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,近似取hc/h =0.67，h/h0=1.1，,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,37,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,裂縫截面處的鋼筋應(yīng)力sk,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,受彎構(gòu)件,軸心受拉構(gòu)件,偏心受拉構(gòu)件,式中e軸向拉力作用點(diǎn)至受壓區(qū)或受 拉較小邊縱向鋼筋合力點(diǎn)的距 離，e(e0+yc-as) yc 截面重心至受壓或較小受拉邊 緣的距離。,38,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,裂縫截面處的鋼筋應(yīng)力sk,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,偏心受壓構(gòu)件,式中 Nk按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的軸向壓力值； eNk至受拉鋼筋A(yù)s合力點(diǎn)的距離； h0縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓區(qū)合力點(diǎn) 的距離，且h00.87；近似地取 0.870.12(1f)(h0/e)2 當(dāng)偏心受壓構(gòu)件的 l0h14時(shí)，還應(yīng)考慮側(cè)向撓度的影響，即取上式中的ese0ys。此處，ys為截面重心至縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離，s是指使用階段的軸向壓力偏心距增大系數(shù)，可近似地取,當(dāng)l0h14時(shí)， 取s1.0。,39,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,最大裂縫寬度,實(shí)測(cè)表明，裂縫寬度具有很大的離散性。 取實(shí)測(cè)裂縫寬度wt與上述計(jì)算的平均裂縫寬度wm的比值為t 。 大量裂縫量測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表明，t 的概率密度分布基本為正態(tài)。 取超越概率為5%的最大裂縫寬度可由下式求得:,式中d 為裂縫寬度變異系數(shù)， 對(duì)受彎構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件，試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得d =0.4，故取裂縫擴(kuò)大系數(shù)t =1.66。 對(duì)于軸心受拉和偏心受拉構(gòu)件，由試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)得最大裂縫寬度的擴(kuò)大系數(shù)為t =1.9。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,40,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,長(zhǎng)期荷載的影響：由于混凝土的滑移徐變和拉應(yīng)力的松弛，會(huì)導(dǎo)致裂縫間混凝土不斷退出受拉工作，鋼筋平均應(yīng)變?cè)龃?，使裂縫隨時(shí)間推移逐漸增大。 混凝土的收縮也使裂縫間混凝土的長(zhǎng)度縮短，也引起裂縫隨時(shí)間推移不斷增大。 荷載的變動(dòng)，環(huán)境溫度的變化，都會(huì)使鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)受到削弱，也將導(dǎo)致裂縫寬度不斷增大。 根據(jù)長(zhǎng)期觀測(cè)結(jié)果，長(zhǎng)期荷載下裂縫的擴(kuò)大系數(shù)為t l =1.5。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,41,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,軸心受拉構(gòu)件 acr =1.51.90.851.1=2.7,受彎構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件 acr =1.51.660.85=2.1,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,偏心受拉構(gòu)件 acr =1.51.90.85=2.4,裂縫寬度驗(yàn)算,最大裂縫寬度,42,9.3 裂縫寬度的計(jì)算, 鋼筋有效約束區(qū)與裂縫寬度,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,43,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,44,9.3 裂縫寬度的計(jì)算,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,五、影響裂縫寬度的主要因素 裂縫寬度與鋼筋應(yīng)力成正比，為了控制裂縫寬度，在普通鋼筋混凝土構(gòu)件中，不宜采用高強(qiáng)鋼筋。 帶肋鋼筋的粘結(jié)應(yīng)力比光面鋼筋大得多，為減小裂縫寬度應(yīng)盡可能采用帶肋鋼筋。 在相同截面面積時(shí)，直徑細(xì)的鋼筋有更多的外表面，這有利于提高與混凝土的粘結(jié)，減小裂縫寬度。因此，在施工允許的條件下，可采用直徑較細(xì)的鋼筋作為受拉鋼筋。 保護(hù)層越厚，鋼筋對(duì)外邊緣混凝土收縮變形的約束越小，裂縫寬度就越大，故不宜采用過厚的保護(hù)層。 采用預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件是減少裂縫寬度的最有效辦法。,45,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算 一、變形限值 flim為撓度變形限值。主要從以下幾個(gè)方面考慮： 1、保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求。結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過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)撓度過大，將難以使儀器保持水平；屋面結(jié)構(gòu)撓度過大會(huì)造成積水而產(chǎn)生滲漏；吊車梁和橋梁的過大變形會(huì)妨礙吊車和車輛的正常運(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)變形過大會(huì)使門窗等不能正常開關(guān)，也會(huì)導(dǎo)致隔墻、天花板的開裂或損壞。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,46,4、保證使用者的感覺在可接受的程度之內(nèi)。過大振動(dòng)、變形會(huì)引起使用者的不適或不安全感。,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,47,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,二、鋼筋混凝土梁抗彎剛度的特點(diǎn),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。剛度反映了力與變形之間的關(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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,48,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,由于混凝土開裂、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。,短期彎矩Msk一般處于第階段，剛度計(jì)算需要研究構(gòu)件帶裂縫時(shí)的工作情況。該階段裂縫基本等間距分布，鋼筋和混凝土的應(yīng)變分布具有以下特征：,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,49,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,50,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,三、短期剛度公式的建立 材料力學(xué)中曲率與彎矩關(guān)系的推導(dǎo),幾何關(guān)系,物理關(guān)系,平衡關(guān)系,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,51,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,1、幾何關(guān)系：,2、物理關(guān)系：,3、平衡關(guān)系：根據(jù)裂縫截面的應(yīng)力分布,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,混凝土結(jié)構(gòu)中曲率與彎矩關(guān)系的推導(dǎo),52,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,53,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,四、參數(shù)h、z 和y 1、開裂截面的內(nèi)力臂系數(shù)h 試驗(yàn)和理論分析表明，在短期彎矩Msk=（0.50.7）Mu范圍，裂縫截面的相對(duì)受壓區(qū)高度x 變化很小，內(nèi)力臂的變化也不大。對(duì)常用的混凝土強(qiáng)度和配筋情況，h 值在0.830.93之間波動(dòng)。規(guī)范為簡(jiǎn)化計(jì)算，取h=0.87。 2、受壓區(qū)邊緣混凝土平均應(yīng)變綜合系數(shù)z 根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)受壓邊緣混凝土的壓應(yīng)變，可以得到系數(shù)z 的試驗(yàn)值。在短期彎矩Msk=（0.50.7）Mu范圍，系數(shù)z 的變化很小，僅與配筋率有關(guān)。規(guī)范根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析給出,受壓翼緣加強(qiáng)系數(shù),第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,54,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,55,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,3、鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)y,rte為以有效受拉混凝土截面面積計(jì)算的受拉鋼筋配筋率。 Ate為有效受拉混凝土截面面積，對(duì)受彎構(gòu)件取,當(dāng)y 1.0時(shí)，取y =1.0； 對(duì)直接承受重復(fù)荷載作用的構(gòu)件，取y =1.0。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,56,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,在短期彎矩Msk=（0.50.7）Mu范圍，三個(gè)參數(shù)h、z 和y 中，h 和z 為常數(shù)，而y 隨彎矩增長(zhǎng)而增大。 該參數(shù)反映了裂縫間混凝土參與受拉工作的情況，隨著彎矩增加，由于裂縫間粘結(jié)力的逐漸破壞，混凝土參與受拉的程度減小，平均應(yīng)變?cè)龃螅?y 逐漸趨于1.0，抗彎剛度逐漸降低。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,57,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,五、長(zhǎng)期荷載作用下的抗彎剛度 在長(zhǎng)期荷載作用下，由于混凝土和鋼筋徐變滑移、混凝土收縮等會(huì)使梁的撓度隨時(shí)間增長(zhǎng)。受彎構(gòu)件長(zhǎng)期荷載作用下的抗彎剛度B，可在短期剛度Bs的基礎(chǔ)上，用長(zhǎng)期撓度與短期撓度的比值 來考慮荷載長(zhǎng)期作用的影響。,長(zhǎng)期抗彎剛度,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,撓度增大的影響系數(shù),當(dāng)0時(shí)，取2.0； 當(dāng)=時(shí)，取1.6； 當(dāng)為中間數(shù)值時(shí)，按線性內(nèi)插法取用 對(duì)翼緣位于受拉區(qū)的倒T形截面，應(yīng)增加20%,58,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,六、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。但按變剛度梁來計(jì)算撓度變形很麻煩。 規(guī)范為簡(jiǎn)化起見，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。 但靠近支座處的曲率誤差對(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。,“最小剛度剛度原則”,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,59,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,七、對(duì)受彎構(gòu)件撓度驗(yàn)算的討論 1、影響短期剛度Bs的因素 彎矩Mk對(duì)Bs的影響是隱含在中的。若其他條件相同，Mk增大時(shí)，sk增大因而亦增大，Bs則相應(yīng)地減小。 具體計(jì)算表明，增大，Bs也略有增大。 截面形狀對(duì)Bs有所影響。當(dāng)有受拉翼緣或受壓翼緣時(shí)，都使Bs有所增大。 在常用配筋率12的情況下，提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)提高Bs的作用不大。 當(dāng)配筋率和材料給定時(shí)，截面有效高度h0對(duì)截面彎曲剛度的提高作用最顯著。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,60,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,七、對(duì)受彎構(gòu)件撓度驗(yàn)算的討論 2、配筋率對(duì)承載力和撓度的影響 一根梁，如果滿足了承載力的計(jì)算要求，是否就滿足撓度的驗(yàn)算要求呢？這就要看它的配筋率大小了。當(dāng)梁的尺寸和材料性能給定時(shí)，若其正截面彎矩設(shè)計(jì)值M比較大，就應(yīng)配置較多的受拉鋼筋方可滿足MuM的,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,要求。然而，配筋率加大對(duì)提高截面彎曲剛度并不顯著，因此就有可能出現(xiàn)不滿足撓度驗(yàn)算的要求。 由圖可以看出：當(dāng)配筋率超過一定數(shù)值后，滿足了正截面承載力要求，就不滿足撓度要求。,61,9.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,七、對(duì)受彎構(gòu)件撓度驗(yàn)算的討論 3、跨高比對(duì)撓度的影響 從撓度計(jì)算公式可見，l0越大，f 越大。因此，在承載力計(jì)算前若選定足夠的截面高度或較小的跨高比l0h，配筋率又限制在一定范圍內(nèi)時(shí)，如滿足承載力要求，計(jì)算撓度也必然同時(shí)滿足。對(duì)此，可以給出不需作撓度驗(yàn)算的最大跨高比。 根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，為了便于滿足撓度的要求，建議設(shè)計(jì)時(shí)可選用下列跨高比；對(duì)用HRB335級(jí)鋼筋配筋的簡(jiǎn)支梁，當(dāng)允許撓度為l0200時(shí)，l0h在2010的范圍內(nèi)采取。當(dāng)永久荷載所占比重大時(shí)，取較小值；當(dāng)用HRB235級(jí)或HRB400級(jí)鋼筋配筋時(shí)，分別取較大值或較小值；當(dāng)允許撓度為l0250或l0300時(shí)，l0h取值應(yīng)相應(yīng)減少些；當(dāng)為整體肋形梁或連續(xù)梁時(shí)，則取值可大些。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,62,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,9.5 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。 對(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。 近年來，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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,63,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的工程建設(shè)大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段： 大規(guī)模建設(shè)； 新建與改建、維修并重； 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)，這使得耐久性問題變得十分重要。 我國50年代開始大規(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。 我國真正進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)是在改革開放以后，因此國外發(fā)達(dá)國家在耐久性上所遇到的問題應(yīng)引起我國工程技術(shù)人員的足夠重視，避免重蹈發(fā)達(dá)國家的覆轍，對(duì)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)造成巨大浪費(fèi)。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,64,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,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,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,65,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,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。 反復(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。 防止混凝土凍融破壞的主要措施是降低水灰比，減少混凝土中多余的水份。 冬季施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止早期受凍，并摻入防凍劑等。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,66,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,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)。 堿集料反應(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34倍，從而混凝土的剝落、開裂、強(qiáng)度降低，甚至導(dǎo)致破壞。 引起堿集料反應(yīng)有三個(gè)條件： 混凝土的凝膠中有堿性物質(zhì)。這種堿性物質(zhì)主要來自于水泥，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)； 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； 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)。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,67,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,3、侵蝕性介質(zhì)的腐蝕, 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。 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。 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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,68,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,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。 但由于大氣中的二氧化碳（CO2）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)致混凝土的開裂。 因此，混凝土的碳化是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要問題。 混凝土的碳化從構(gòu)件表面開始向內(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)。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,69,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,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。 空氣濕度和溫度對(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)的附加水份幾乎無法向外擴(kuò)散，使碳化反應(yīng)大大降低。 而在極干燥環(huán)境下，空氣中的CO2無法溶于混凝土中的孔隙水中，碳化反應(yīng)也無法進(jìn)行。 試驗(yàn)表明，當(dāng)混凝土周圍介質(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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,70,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,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。 單位體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。 水灰比大會(huì)使混凝土孔隙中游離水增多，有利于碳化反應(yīng)。 混凝土中外加摻合料和骨料品種對(duì)碳化也有一定的影響。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,71,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,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,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,72,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性, 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)過程。 當(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)。 鋼筋銹蝕產(chǎn)生的鐵銹（氫氧化亞鐵Fe(OH)3），體積比鐵增加26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。 氧氣和水份是鋼筋銹蝕必要條件，混凝土的碳化僅是為鋼筋銹蝕提供了可能。 當(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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,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)鍵問題。,73,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性, 而裂縫的發(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。 但近年來的研究發(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)。 這是由于鋼筋銹蝕是一個(gè)電化學(xué)過程，因此銹蝕主要取決于氧氣通過混凝土保護(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，使銹蝕過程得以開始，但它對(duì)銹蝕速度不起控制作用。 因此，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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,74,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,鋼筋銹蝕引起混凝土結(jié)構(gòu)損傷過程如下，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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,面積減小 屈服強(qiáng)度降低 粘結(jié)力降低,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、涂層鋼筋等措施來防止鋼筋的銹蝕。,75,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,76,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,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。 同一結(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。 對(duì)于不同環(huán)境，可以采取不同措施來保證結(jié)構(gòu)使用壽命。 如在惡劣環(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。,第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性,77,9.5 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,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。 但經(jīng)過簡(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)為沒有達(dá)到耐久性極限狀態(tài)。 只有當(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。 1 對(duì)于不允許鋼筋銹蝕的構(gòu)件和環(huán)境，混凝土