维普资讯 http://www.cqvip.com 混凝土结构耐久性设计要点 苏静深圳市市政工程设计院５１ ８０２９ 耐久性。 文中简要介绍了混凝土结构耐久性的理论， 范》。 ．并阐述 环境因素对混凝土结构耐久 陡的分 析，同时指露了耐久性设计的一般原则和内 容’总结 混凝土结构耐久性的两种方法，强 第（二）ｂ类环境类别为：严寒和非 寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土 壤直接接触的环境。 第（三）类环境类别为：使用除冰盐 的环境；环境和寒冷地区冬季水位变动的环 境；滨海室外环境。这类环境在空气中含有 大量的氯离子，氯离子有很强的活性，日长 月久极易破坏钢筋表面的钝化膜而引起钢筋锈 ５、规范第３．４．７条规定，三类环境中的结 构构件，其受力钢筋宜采用环氧树脂涂层带肋 钢筋，这种钢筋表面的环氧树脂涂层可有准备 防止地钢筋锈蚀，钢筋使用可参见 环氧树脂 涂层》。 调指幽 全生命周期成本理念将是单纯凝土 结构耐久性设计的必然发展趋势 混凝土结构｛耐久性设计；环境因素； 年 腰 方法 三、混凝土结构耐久性的一般设 计原则和内容 （１）设计的基本原则和要求采用合适 的结构类型、结构布置和结构构造措施； （２）选用耐久性性能优良的材料，如 ＨＰ Ｃ： 蚀；水位变动的环境加上严寒和寒冷地区冬 季的反复冻融，往往对混凝士造成很大的损 伤。 第（四）类环境类别为：海水环境。 一、混凝土结构耐久性定义 这个混凝土结构耐久性的定义实际上包 如港口码头，灯塔、海岛高脚屋等。港口 的耐久性规定详情见《港口工程混凝土结构 设计规范》。 第（五）类环境类别为：受人为或自 然的侵蚀性物质影响的环境，对于人为侵蚀 （３）增加钢筋的混凝土保护层厚度； （４）通过必要的施工措施，保证混凝 土的振捣密实，通过正确的温度控制和保湿 养护措施保证表层混凝土的质量； （５）注重防、排水和密封等构造措 施； 含了三个基本要素（１）环境：结构处于某一 特定环境（包括自然环境、使用环境）中，并 受其侵蚀作用；（２）功能：结构的耐久性是一 个结构多种功能（安全功能、适用性等）与使 用时间相关联的多维函数；（３）经济：结构在 正常使用过程（即设计要求的自然物理剩余寿 性环境应根据《工业建筑防腐蚀设计规范》 的有关规定进行耐久性设计。对于自然侵蚀 性物质影响的环境根据水文地质勘察报告， 确定自然侵蚀物侵蚀性的强弱，采取相应的 防护措施，否则极易引起事故。 ２、混凝土的基本要求：影响混凝土耐 久性的一个重要因素是混凝土本身的质量， 提高密实度而减少混凝土的渗透ｌ生可以减缓侵 蚀性物质侵入混凝土内部的速度，而这又与 （６）混凝土结构耐久设计的基本内容 混凝土耐久性设计的内容：一部分为 《钢筋混凝土结构设计规范》ＧＢ５００１０ ２００２ 中的有关规定的内容。 命）中不需要大修。定义中的工作环境及材料 内部因素的作用指的是物理或化学作用，根据 结构工作环境情况、破损机理、形态以及国内 各行业传统经验，可将混凝土结构的工作环境 分成６大类：①大气环境；②土壤环境；③海 四、混凝土结构耐久性设计的方 法 目前混凝土结构耐久性设计方法基本可 分成两大类。 第一类，首先源于欧洲《ＣＥＢ耐久混凝土 洋环境；④受环境水影响的环境；⑤化学物质 侵蚀环境；⑥特殊工作环境。同时，结构耐久 性是结构的综合性能，既涉及结构的承载能 力、又涉及结构的正常使用以及维修等，反映 了结构性能随时间的变化。 混凝土的强度等级、水灰比等因素有关。规 范第３．４．２条对一类、二类和三类环境中，设 计使用年限为五十年的结构混凝土的最大水灰 比、最小水泥用量、最低混凝土强度等级、 最大氯离子含量和最大碱含量都做出明确的规 定。 结构设计指南》，如国内的《海港工程混凝土结 构防腐蚀技术规范》（ＪＴ Ｊ ２ ７ ５ ２ ０００）、 《混凝土结构耐久性设计与施工指南》 （ＣＣＥＳ０１ ２００４）等。这类方法首先按业 二 环境因素影响着混凝土结构 的耐久性分析 ｌ、使用环境分类：影响混凝土结构耐 久性的重要因素是环境，环境类别应根据其 对混凝土结构耐久性的影响确定。 第（一）类环境类别为：室内正常坏 境。 第（二）ａ类环境类别为：室内潮湿环境。 ３、对于在一类环境中设计使用年限为 主的意愿和经济实力确定结构的设计使用年 １ ００每年的结构混凝土的耐久性应按更严格的 Ｊ隰再按结构的工作环境确定腐蚀等级；进而 结构抵抗环境作用能 要求，详见规范第３．４．３条。规范第３．４．４条规 建立在设计使用年限内，定，在二、三类环境中设计使用年限为１００年 的混凝土结构应采用专门有效措施，保证其耐 陛。 力大干环境对结构作用准备应力耐 ｌ生极限方 程（如日本土木工程学会提出的指数评分法、 非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性 的水或土壤直接接触的环境。这部分主要是考 ＩＳＯ因子法、验算法等）；最后利用极限状态， ４、规范第３．４．５条和３．４．６条主要针对 主要按适用性的要求确定，常以有害物质侵蚀 混凝土的抗冻要求和抗渗要求。混凝土的抗 Ｉ到钢筋表面或混凝土保护层胀裂作为为耐久陛 虑基础、地下室、人防工程等在浸水情况下的 冻等级和抗渗等级的设计见《水工混凝土结 构设计规范 和《地下工程防水设计规 极限状态。这些方法主要用于近期制混凝土材 料常规指标、组成和保护层厚度，具体为强度 ４１ 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国科技信息２００７年第８期一ｃ ＩＮＡ ｓｃｉ Ａ￣ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ！￣ＭＡＴｉＯＩ＇，Ｉ ２００７謦鬈０ 等级、水胶比、胶凝材用量、原材料选择、 源。 或加快施工进度，达到增加利润目的的。不 由于耐久性问题对结构抗力的影响，所 矿物掺和料、外加剂等。同时，要求在实 验室条件下按照标准试验方法确定耐久性指 标，如抗冻等级、扩散系数等。这类方法 解决了耐久性构造要求和施工技术要求，细 化了环境类别及其作用等级，提出了不 使 用年限的不同要求。 以混凝土结构不仅应进行承载能力极限状态和 正常使用极限状态的计算，而且还应保证其 在相当长的时期内满足设计规定的功能要求。 这个时间区段称为“设计使用年限”。 设计使用年限是指设计规定的结构构件 不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。 管承包商出于什么目的，监理工程师对待承 包商提出的变更申请应积极主动，特别是不 涉及设计变更的情况，只要对项目工期、投 资、质量控制有利，监理工程师就应客观地 对待承包商提出的变更申请。承包商提出的 工程变更如果涉及修改设计，则必须经设计 方同意。严格地说，只要不见设计修改文 件，承包商只能按原设计文件要求施工，除 第二类，方法主要通过理论或经验的计 算模型进行使用寿命预测，认为混凝土结构耐 根据 建筑结构可靠度设计统一标准》的规定， 设计使用年限对临时结构是５年；易于替换的 久性设计应包括计算和验算部分，以及构造要 非停下来等待设计修改通知，这就要求监理 求部分。基于这种观念，有学者提出以下的设 结构构件为２５年；普通房屋和构筑物为５０年； 工程师灵活机动、善于协调、处事果断，以 计理念： 纪念性建筑和特别重要的建筑结构为１００年。 免造成不必要的返工和误工。监理工程师应 Ｓ≤ｎ Ｒ 严格控制工程变更，施工中承包人未得到监 其中，Ｓ为内力设计值，Ｒ为结构件抗力 六 结束语 理工程师同意，不得擅自进行工程变更，否 设计值，ｎ为耐久性设计系数，它是结构可靠 由于影响混凝土结构耐久性的因素很 则，发生的费用和因此而导致的业主直接经 指标的函数，ｎ—ｆ【Ｄ（ｔ）］。这种设计方法形 多，使我们设计中掌握国内外混凝土结构设计 济损失，应由承包人承担，延误的工期不予 式，耐久性含义明确，且与我国现行 混凝土 资料有限，很难达到定量设计的程度，规范采 顺延。 结构设计规范》（ＧＢ５００ｌ０ ２００２）采用的 用了宏观控制的方法，即根据结构设计使用年 监理工程师同意采用承包人合理化的建 极限状态设计方法相－，一致，较能够为技术人员 限和环境类别对结构混凝土提出相应的限制和 议，所节省的费用和获得收益，业主和承包 所接受与掌握，但耐久性系数公式中的可靠度 要求，以保证其耐久性，这种方法概念清楚，设 商按照“利益共享”原则分享（具体双方 指标变化规律的分析方法需要建立对实际结构 计简单，规定设计人员在设计图纸上就标明建 另行约定），从而鼓励承包商根据施工现场 抗力衰减过程分析模型。由于不同地区抗力衰 筑结构的使用年限，为此，设计人员应结合已 具体情况提出良好建议，以节约投资，加快 减规律难以统计，即使是同一地区，由于使用 有的设计经验和当地工程建设实践认真进行结 施工进度，保证工程质量。有关工程变更的 环境不同，其抗力衰减规律也有所不 。因此， 构的耐久性设计。 提出方面和内容是很多的，应根据具体工程 耐久性设计系数的计算不易实现。 项目的实际情况来决定，只要提出的工程变 随着我国经济的深入发展，混凝土结构 更在原合同规定的范围内，一般都是切实可 设计中引入全生命周期成本的理念，符合国 行的。否则，则属于不合理的工程变更请 情。考虑混凝土结构工程在全生命周期中各种 求，监理工程师应和业主协商后酌情处理。 外界和内间因素的影响，以及由此引起混凝土 工程建设中有关各方工作属性不同，看 结构使用性能和维护成本的变化，研究基于结 问题角度也不相同，由于利益、角色不同， 构全生命周期成本（Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｌｉｆｅ Ｃｏｓｔ，简称 对待工程变更的态度也会不同。工程变更不 ＳＬＣＣ）的混凝土结构耐久性设计基础理论，并 只限于对设计的技术性修改，还包括工程量 提出相应的设计方法，这对于完善混凝土结构 增减、施工进度计划的变动或施工程序变 耐久性理论体系及其工程应用，都有着重要的 更、质量标准调整和合同条款的修改及补 意义，也是混凝土结构耐久性设计的必然发展 充。实质上，工程变更涉及到合同变更。监 趋势。 理工程师应该理解法律、法规有关规定，严 格变更程序，在变更问题上采取更加积极主 五 设计使用年限的范围 动的工作方式，着重找出产生意见不一致的 普通混凝土是以水泥为胶对材料，以天 真正原因，深入现场，善于协调，在各方 然砂、石为骨料加水拌合，经过搅拌浇筑成 中缔造一个和谐、友好的合作氛围，使问题 型，养护凝结硬化形成的固体材料。由于物 能在理解、热情配合中合理解决。 理、化学作用，施工、环境因素的影响， 混凝土是带裂缝工作的。 当混凝土结构裂缝较大时，侵蚀性物质 会通过裂缝渗入混凝土内部到达钢筋表面引起 锈蚀，钢筋锈蚀氧化后体积膨胀将混凝土保护 层胀裂，反过来又加速钢筋锈蚀，最后导致保 护层剥落，钢筋锈蚀后，钢筋的有效面积减小， …陈荣华．监理对设计变 更和投资的监控［Ｊ】， 强度降低导致结构承载力下降另一方面锈蚀 运工 璺：２００４． ｜ 一 妻 钢筋的抗滑移能力降低，有可能导致结构出现 ［２】陈怀耀。廉红霞．施工阶段监理对工程变更 滑移破坏。由此可见随着时间的推移，混凝土 啦 船 西建筑． ．鸯 ｜ ｜ 结构可能出现承载力方面的问题，有时甚至会 ［５］廖虎 浅谈合同价变更与监理投资控制［ＪＪ 是脆性破坏，这便是混凝土耐久性问题的根 广母承 雹 ２００５ｉ， 。 －｜ ＿≯。誊０