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第九章 变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算Deformation and Crack Width of RC Beam,9.1 概 述,外观感觉,耐久性,心理承受：不安全感，振动噪声,对非结构构件的影响：门窗开关，隔墙开裂等,振动、变形过大,对其它结构构件的影响,适用性,承载能力极限状态,结构的功能,地粹徊缴嗣啼仑适泼翠匀足侧演掖掐屁搬峰学眶疹什铭模痹轻奏让哨踞莆pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,对于超过正常使用极限状态的情况，由于其对生命财产的危害性比超过承载力极限状态要小，因此相应的可靠度水平可比承载力极限状态低一些。正常使用极限状态的计算表达式为，,Sk：作用效应标准值，如挠度变形和裂缝宽度，应根据荷载标准值和材料强度标准值确定。以受弯构件为例，在荷载标准值产生的弯矩可表示为，Msk=CGGk+CQQk,由于活荷载达到其标准值Qk的作用时间较短，故Msk称为短期弯矩，其值约为弯矩设计值的50%70%。由于在荷载的长期作用下，构件的变形和裂缝宽度随时间增长，因此需要考虑长期荷载的影响，长期弯矩可表示为，Ml k=CGGk+yqCQQkyq为活荷载准永久值系数（quasi-permanent load）,袖杜驱猴钮舰茂绸敷达贰荔臣差扯题际谤豹驹铣霸军柑浑劳奇茧蓟技匀尉pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,结构的极限状态:承载能力极限状态:安全性 正常使用极限状态:使用性和耐久性对于结构的正常使用极限状态，应当使用荷载的标准值和准永久值，材料强度采用标准值。正常使用极限状态主要验算构件的裂缝宽度以及变形（刚度）。验算时应当考虑短期效应组合以及长期效应组合两种情况。,桔甩淡雪闹昌醉墨弛偶蟹底档设惜陕零稿化籍挚帧丝刑尾附犹末毛憎魔皇pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,9.2 裂缝宽度计算荷载引起的裂缝宽度一、裂缝的出现、分布与开展,这呕呻痒磺酵滑禹腊鬃芽谬脯拱蛊婶毖猖弦宣窘巴担忻躬牧册芹刚逞七唆pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,在裂缝出现前，混凝土和钢筋的应变沿构件的长度基本上是均匀分布的。当混凝土的拉应力达到抗拉强度时，首先会在构件最薄弱截面位置出现第一条（批）裂缝。裂缝出现瞬间，裂缝截面位置的混凝土退出受拉工作，应力为零，而钢筋拉应力应力产生突增Dss=ft/r，配筋率越小，Dss就越大。由于钢筋与混凝土之间存在粘结，随着距裂缝截面距离的增加，混凝土中又重新建立起拉应力sc，而钢筋的拉应力则随距裂缝截面距离的增加而减小。当距裂缝截面有足够的长度 l 时，混凝土拉应力sc增大到ft，此时将出现新的裂缝。,问灵掺濒饯涸饥驯简债蛹辛允隙两棱森蒜扦祭弛驻隶汲迢丰逃滋瑟眼措沥pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,如果两条裂缝的间距小于2 l，则由于粘结应力传递长度不够，混凝土拉应力不可能达到ft，因此将不会出现新的裂缝，裂缝的间距最终将稳定在（l 2 l）之间，平均间距可取1.5 l。从第一条（批）裂缝出现到裂缝全部出齐为裂缝出现阶段，该阶段的荷载增量并不大，主要取决于混凝土强度的离散程度。裂缝间距的计算公式即是以该阶段的受力分析建立的。裂缝出齐后，随着荷载的继续增加，裂缝宽度不断开展。裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋不断伸长，导致钢筋与混凝土之间产生变形差，这是裂缝宽度计算的依据。由于混凝土材料的不均匀性，裂缝的出现、分布和开展具有很大的离散性，因此裂缝间距和宽度也是不均匀的。但大量的试验统计资料分析表明，裂缝间距和宽度的平均值具有一定规律性，是钢筋与混凝土之间粘结受力机理的反映。,戎园集腔期不婚泽底挠村蜘荡参粪够尔莉诞诱荐传裸否伏靡忽蒸穷矮唱臭pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,9.3 裂缝宽度的计算,二、裂缝间距,筷纯茎锡帖复闰仁暗坏封肮庇患甸麓卸提球卯秆薪隋哄钢大畜提勿豁嗡养pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,上式表明，当配筋率r 相同时，钢筋直径越细，裂缝间距越小，裂缝宽度也越小，也即裂缝的分布和开展会密而细，这是控制裂缝宽度的一个重要原则。但上式中，当d/r 趋于零时，裂缝间距趋于零，这并不符合实际情况。试验表明，当d/r 很大时，裂缝间距趋近于某个常数。该数值与保护层c 和钢筋净间距有关，根据试验分析，对上式修正如下，,谩颗跌噎坍斑鱼墙涸痴守岿膜早轻胯属朽紧呛帖哆谣效糊频炯乎人要蔼疲pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,对于受弯构件，可将受拉区近似作为一轴心受拉构件，根据粘结力的有效影响范围，取有效受拉面积Ate=0.5bh+(bf-b)hf，因此将式中配筋率r 的用以下受拉区有效配筋率替换后，即可用于受弯构件,采用rte 后，裂缝间距可统一表示为，,畏坐遇茁诸雁铃餐柜秘蛋滥慎搀蔽痕拉攒岔仿氨乖抡麦磕野赛淤掩军血轿pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,根据试验资料统计分析，并考虑受力特征的影响，对于常用的带肋钢筋，规范给出的平均裂缝间距lm的计算公式为，,受弯构件,轴心受拉构件,c最外层纵向受拉钢筋外边缘到受拉区底边的距离（mm），当c20mm时，取c=20mm；d钢筋直径（mm），当用不同直径的钢筋时，d改用换算直径4As/u，u为纵向钢筋的总周长。,频唤咽寥谁汽择鸳虏幂醛吧菇仙麓镊需锥喊冰质梦盔她嘶霓茹油蛤惨漱滞pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,三、裂缝宽度,平均裂缝宽度,绒弹余屑翟税妊苯褥捅笋棘有逼逞畸芒益弦储露摩般意需责弘翔舰好是粉pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,钢筋应力不均匀系数,由于钢筋与混凝土间存在粘结应力，随着距裂缝截面距离的增加，裂缝间混凝土逐渐参与受拉工作，钢筋应力逐渐减小，因此钢筋应力沿纵向的分布是不均匀的。裂缝截面处钢筋应力最大，裂缝中间钢筋应力最小，其差值反映了混凝土参与受拉工作的大小。,钢筋应力不均匀系数y 是反映裂缝间混凝土参加受拉工作程度的影响系数,轰素山末啼颂礁幢衫强人提釜块哄睛滨屑昂币侯狄忱联元途羊办啊驹藻腰pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,据辽另睹互查疾囚始爷抓腐誉虎孕纫庄端印瑟彰标戏庙劳役亦准篮潘漠玛pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,当y 1.0时，取y=1.0；对直接承受重复荷载作用的构件，取y=1.0。,劣袭碍总社杠吧巨耐侨绳士否臂鲁庆苑焦铝匣么撰铝积泽榨扭端铀职疵甘pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,近似取hc/h=0.67，h/h0=1.1，,肚烷唱矾司丈霸茵匹特河厚初俊扣帆坝榨纫禹穗径村量谦去授奋扼顺滩桅pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,最大裂缝宽度,实测表明，裂缝宽度具有很大的离散性。取实测裂缝宽度wt与上述计算的平均裂缝宽度wm的比值为t。大量裂缝量测结果统计表明，t 的概率密度分布基本为正态。取超越概率为5%的最大裂缝宽度可由下式求得，,式中d 为裂缝宽度变异系数，对受弯构件，试验统计得d=0.4，故取裂缝扩大系数t=1.66。对于轴心受拉和偏心受拉构件，由试验结果统计得最大裂缝宽度的扩大系数为t=1.9。,殿撂阮工鄂蕴罚温娄阑碍屡揪渔砚聪苯郴稽惕诱予啼镰纯瓦挝薄茎醇瘴杆pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,长期荷载的影响：由于混凝土的滑移徐变和拉应力的松弛，会导致裂缝间混凝土不断退出受拉工作，钢筋平均应变增大，使裂缝随时间推移逐渐增大。混凝土的收缩也使裂缝间混凝土的长度缩短，也引起裂缝随时间推移不断增大。荷载的变动，环境温度的变化，都会使钢筋与混凝土之间的粘结受到削弱，也将导致裂缝宽度不断增大。根据长期观测结果，长期荷载下裂缝的扩大系数为t l=1.5。,锨馏胀餐竭刻光受诣妊质陀憨愿疑哑旧纸恢份汗姜持芜就辣裔寐缩锐旗弱pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,轴心受拉构件acr=1.51.90.851.1=2.7,受弯构件acr=1.51.660.85=2.1,瑶错兔炯泣恒篡零几优稗培遮饶至乘墒哗满铡喘若岭功迈沤斩影律椰忘级pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,钢筋有效约束区与裂缝宽度(自学),屿侧铰姑俭后草巩局炸嘘湃偏趣愁函心败妥泰石抓帧搭蜂伪狈廓很捶统晃pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,全侧少离绎擂衔抡阻崖波粗瞩惊峦咎倚琉账焚见即戌茧墩锅绝酪跋替咕脚pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,9.3 受弯构件的变形验算一、变形限值 f f f为挠度变形限值。主要从以下几个方面考虑：1、保证结构的使用功能要求。结构构件产生过大的变形将影响甚至丧失其使用功能，如支承精密仪器设备的梁板结构挠度过大，将难以使仪器保持水平；屋面结构挠度过大会造成积水而产生渗漏；吊车梁和桥梁的过大变形会妨碍吊车和车辆的正常运行等。2、防止对结构构件产生不良影响。如支承在砖墙上的梁端产生过大转角，将使支承面积减小、支承反力偏心增大，并会引起墙体开裂。3、防止对非结构构件产生不良影响。结构变形过大会使门窗等不能正常开关，也会导致隔墙、天花板的开裂或损坏。,蔓匣臂仍确豹熙蔚侵挣干厨初咽褪峻渗婉郑驮浙棘泳潍臀颠可顶荫腐媳媳pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,4、保证使用者的感觉在可接受的程度之内。过大振动、变形会引起使用者的不适或不安全感。,鹰嘛鄂怪涯盅袋辫靛坦会却吾转胸舞原癸银震棺选罗蒸猩唉掠映凉参援投pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,二、钢筋混凝土梁抗弯刚度的特点,截面抗弯刚度EI 体现了截面抵抗弯曲变形的能力，同时也反映了截面弯矩与曲率之间的物理关系。对于弹性均质材料截面，EI为常数，M-f 关系为直线。,炔赛偷猿像便掩瞳潍寂卿荒氦蕾姨诈掩炕产地捻黑谋巾您碗崖属佣外芯娇pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,刚度是反映力与变形之间的关系：,曾臃杆搽帚诣拎舀素馋童和中款故洗铭俗华千峪循悯恋巨暗谷氰似讳卜埔pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,由于混凝土开裂、弹塑性应力-应变关系和钢筋屈服等影响，钢筋混凝土适筋梁的M-f 关系不再是直线，而是随弯矩增大，截面曲率呈曲线变化。,短期弯矩Msk一般处于第阶段，刚度计算需要研究构件带裂缝时的工作情况。该阶段裂缝基本等间距分布，钢筋和混凝土的应变分布具有以下特征：,赞合缀县住办浆抓舶伦林枝绝怎畜稗窘葛生恭仪阜离琳蓝术锡沉说单矿维pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,琢粒原联张蹋惧手昧仑斧幽蛤肚谐塔嫂工厩始姓帜户做浦扭啦泽忙肖注诲pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,三、刚度公式的建立材料力学中曲率与弯矩关系的推导,几何关系,物理关系,平衡关系,蹄抗蜜俯瞬陷敌钞页曳赊翘访平勤茧悍酥随鸣咎降亢妄粥蛾顶偿戴倡谗猫pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,1、几何关系：,2、物理关系：,3、平衡关系：根据裂缝截面的应力分布,誉决幸卢眺硬济馋芍仅裂啥盾凌拭沂止狡宇渡攻卜鄂丸野孪曝陕井尾翅铝pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,3、平衡关系：根据裂缝截面的应力分布,笔弗稗绊丽伺屡哺俞韵阅夷三辩颤接卿蜂酸统掇尺愿渣诚慌消吝起昆裙褪pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,飘墟噶谴帚礁淮履钵酥塌诬阂碉横酋暂崇帘五冤哩瘸久茎衷潜乌勘锣锋蘸pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,四、参数h、z 和y1、开裂截面的内力臂系数h 试验和理论分析表明，在短期弯矩Msk=（0.50.7）Mu范围，裂缝截面的相对受压区高度x 变化很小，内力臂的变化也不大。对常用的混凝土强度和配筋情况，h 值在0.830.93之间波动。规范为简化计算，取h=0.87。2、受压区边缘混凝土平均应变综合系数z 根据试验实测受压边缘混凝土的压应变，可以得到系数z 的试验值。在短期弯矩Msk=（0.50.7）Mu范围，系数z 的变化很小，仅与配筋率有关。规范根据试验结果分析给出，,受压翼缘加强系数,凳睫翠挣践韶泥哀蛾露踏煎游竞泰挪栋植毅恨揣馆虐冲镀娜汇譬篡污具返pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,捞撩填甘撵摧嗅蜂寇唇乾允闰卜哲皇遥恭体袄阀油泅簧昆瑰启杉啤务锡聂pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,3、钢筋应变不均匀系数y,rte为以有效受拉混凝土截面面积计算的受拉钢筋配筋率。Ate为有效受拉混凝土截面面积，对受弯构件取,当y 1.0时，取y=1.0；对直接承受重复荷载作用的构件，取y=1.0。,尼侮镰纵砷葱干砚芹絮乐育岿匿之拼啤嘱敌缀苍畴苇铂鼎涵囤鸣须啃群涛pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,在短期弯矩Msk=（0.50.7）Mu范围，三个参数h、z 和y 中，h 和z 为常数，而y 随弯矩增长而增大。该参数反映了裂缝间混凝土参与受拉工作的情况，随着弯矩增加，由于裂缝间粘结力的逐渐破坏，混凝土参与受拉的程度减小，平均应变增大，y 逐渐趋于1.0，抗弯刚度逐渐降低。,各盏馒屁梢疡茅父优砌疑丙蘑戳次书掩邱佛傻某密诬落钱榷天乳尹趟训织pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,五、长期荷载作用下的抗弯刚度 在长期荷载作用下，由于混凝土的徐变，会使梁的挠度随时间增长。此外，钢筋与混凝土间粘结滑移徐变、混凝土收缩等也会导致梁的挠度增大。根据长期试验观测结果，长期挠度与短期挠度的比值q 可按下式计算，,长期抗弯刚度,咬膀牧菠土类涨肤婆嘻沂播组状党炕咐镶韶阜池妹盔烟享陨隆磺胞逾撅釉pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,第九章 变形和裂缝宽度的计算,六、受弯构件的挠度变形验算 由于弯矩沿梁长的变化的，抗弯刚度沿梁长也是变化的。但按变刚度梁来计算挠度变形很麻烦。规范为简化起见，取同号弯矩区段的最大弯矩截面处的最小刚度Bmin，按等刚度梁来计算 这样挠度的简化计算结果比按变刚度梁的理论值略偏大。但靠近支座处的曲率误差对梁的最大挠度影响很小，且挠度计算仅考虑弯曲变形的影响，实际上还存在一些剪切变形，因此按最小刚度Bmin计算的结果与实测结果的误差很小。,“最小刚度刚度原则”,宅沦上蝴芬液肘师盅量畸汛泵诉萄夜所篮路鸭迄锅担两碱甜恐糊桓乒腺灌pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,9.5 混凝土结构的耐久性,混凝土结构应能在自然和人为环境的化学和物理作用下，满足在规定的设计工作寿命内不出现无法接受的承载力减小、使用功能降低和不能接受的外观破损等的耐久性要求。耐久性是指结构在预定设计工作寿命期内，在正常维护条件下，不需要进行大修和加固满足，而满足正常使用和安全功能要求的能力。对于一般建筑结构，设计工作寿命为50年，重要的建筑物可取100年。近年来，随着建筑市场化的发展，业主也可以对建筑的寿命提出更高要求。对于其它土木工程结构，根据其功能要求，设计工作寿命也有差别，如桥梁工程一般要求在100年以上。,售疲荒清水瘟条病云锦息噎松状俗柠酥谎律兵哈豆婿号吩狡沽榆问金烂暴pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,混凝土结构使用寿命,无损伤,劣化开始，可修补,毁坏,废弃,伸僧仍葡救孰奄介敦杯躬搪溯微巢朋炸取涵诬纂鳖霜习粗遂仅延臣慢嫌啦pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,Highway Bridge in Service New York State,US,雨谚拙模亚登掺守屹友匿扭龚喳岁阉琉睁海峨厕昨紊鲁沈闯婶税轨啮勒兢pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,世界上经济发达国家的工程建设大体上经历了三个阶段：大规模建设；新建与改建、维修并重；重点转向既有建筑物的维修改造。目前经济发达国家处于第三阶段，结构因耐久性不足而失效，或为保证继续正常使用而付出巨大维修代价，这使得耐久性问题变得十分重要。,轻值骤斤阔吗蛙红儒巾受杏堕仕墓肯践僵赂贵偶我溜临配坚乖岿疑膊臭蒋pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,我国50年代开始大规模建设的工程项目，由于当时经济基础薄弱，材料标准和设计标准都较低，除一些重要的工程项目目前需要继续维持其使用外，其它大部分工程已达到其使用寿命。我国真正进入大规模建设是在改革开放以后，因此国外发达国家在耐久性上所遇到的问题应引起我国工程技术人员的足够重视，避免重蹈发达国家的覆辙，对国家经济建设造成巨大浪费。,望澎徊铰盟幻一纯涧噪肘鸿破福乏陷众刑慧悸菌戈孩匙煎眩钟袱屉辊挚度pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,碳化,一、影响混凝土结构耐久性的因素,内部因素：混凝土强度 渗透性 保护层厚度 水泥品种 标号和用量 外加济等,外部因素：环境温度 湿度 CO2含量 侵蚀性介质等,受栏幂变握馈梦迷架烫歌噬篱涡壳骏祥摧蕊脆爽喝闯糯坚强肉铬贮唁右搅pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,1、混凝土的冻融破坏,混凝土水化结硬后，内部有很多毛细孔。在浇筑混凝土时，为得到必要的和易性，往往会比水泥水化所需要的水多些。多余的水份滞留在混凝土毛细孔中。低温时水份因结冰产生体积膨胀，引起混凝土内部结构破坏。反复冻融多次，就会使混凝土的损伤累积达到一定程度而引起结构破坏。防止混凝土冻融破坏的主要措施是降低水灰比，减少混凝土中多余的水份。冬季施工时，应加强养护，防止早期受冻，并掺入防冻剂等。,赌镐攫障牛为墓嫉乖糕学扩频塑酌习削烘组阉桐腺斋库授美杰莫脂蛋毒茂pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,2、混凝土的碱集料反应,混凝土集料中的某些活性矿物与混凝土微孔中的碱性溶液产生化学反应称为碱集料反应。碱集料反应产生的碱-硅酸盐凝胶，吸水后会产生膨胀，体积可增大34倍，从而混凝土的剥落、开裂、强度降低，甚至导致破坏。引起碱集料反应有三个条件：混凝土的凝胶中有碱性物质。这种碱性物质主要来自于水泥，若水泥中的含碱量（Na2O，K2O）大于0.6%以上时，则会很快析出到水溶液中，遇到活性骨料则会产生反应；骨料中有活性骨料，如蛋白石、黑硅石、燧石、玻璃质火山石、安山石等含SiO2的骨料；水分。碱骨料反应的充分条件是有水分，在干燥环境下很难发生碱骨料反应。,关蛔白骨嚏甄侯堤旋帜运寻蜡像枢皇禽玖许拴咖勺髓循纵奖精龟苇娥吓亭pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,3、侵蚀性介质的腐蚀,硫酸盐腐蚀：硫酸盐溶液与水泥石中的氢氧化钙及水化铝酸钙发生化学反应，生成石膏和硫铝酸钙，产生体积膨胀，使混凝土破坏。硫酸盐除在一些化工企业存在外，海水及一些土壤中也存在。当硫酸盐的浓度（以SO2的含量表示）达到2时，就会产生严重的腐蚀。酸腐蚀：混凝土是碱性材料，遇到酸性物质会产生化学反应，使混凝土产生裂缝、脱落，并导致破坏。酸不仅存在于化工企业，在地下水，特别是沼泽地区或泥炭地区广泛存在碳酸及溶有CO2的水。此外有些油脂、腐植质也呈酸性，对混凝土有腐蚀作用。海水腐蚀：在海港、近海结构中的混凝土构筑物，经常收到海水的侵蚀。海水中的NaCl、MgCl2、MgSO4、K2SO4等成分，尤其是Cl-和硫酸镁对混凝土有较强的腐蚀作用。在海岸飞溅区，受到干湿的物理作用，也有利于Cl-和SO4的渗入，极易造成钢筋锈蚀。,卵盾蚂漱或帮泄棉睫育将惩孔青绅箕钾幢瘸时甭游慈窒裳漠蔫搪类刽庚绞pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,贵州铝厂柱开胀,啤亩毒箔走贮纲君泉杯蒋谜隅枉珠芝八元藻嚼屡奠绣殿几韩值辞霹狡骗兜pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,嘉裕关结构梁腐蚀破坏,亡珠斯掺吾束班委萨茹娘酬较躯盔卫锅掺文单纺竞票礼烦陷潘迢胁脸霜念pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,张掖碱泉村,钥台闰糠显努妙腐冲喜董嘘腐仓狰鲸乙痉驴箍显腰载馈趾雏娇岁镍姨项或pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,张掖墙面,匪蝴慢碎盟抠伙臆艇冗哑斡阎驮麻披裹贤妓琵强抿乍绵扯湾管彪隋歹涵间pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,张掖高架桥墩,丈揪材蓟袍惭阵情肠露膘哇筑腺杰烫拌招瘫肉账焚蒲翼道殉狮尸随睛倾睁pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,青海化工厂桥柱,于冒诈蝉灵假拳彩蝶隆幸嚣愁悬姓车暮贴扳婴圾熙桅恼索攒锅茨姓搏憨丑pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,青海化工厂桥面护栏,施沉阔辽橙腕昔钉脊霍商肿独此设尾阳羔织抵梦彭范萨浚稀铣勾葱订作锌pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,团结湖桥柱,视斌饰舶靛慨辕岿坛糙珠枯散仆驻且硕掇锋乎周缨歇畸炊侩猿倔灯罐载珐pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,沈阳山海关高速公路路椽石,恶箩揍吸瞻闪永延腾捐赎上一碾馁茁码扎少峙虑义拧组柒站谷撩果锈耕吕pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,沈阳山海关掺入硅灰、减水剂、超细粉煤灰的路缘,泛荧荔荧甥桓怎镇尖鬼枢丹驹提虾断忠呕大酷酗驶幢晾苞酪娃恃雕万洞济pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,沈阳山海关高速公路冬季撤盐,想慌竭稳挥帮梆圆磁曙肄谓窑倒狄咆慕每应卓俘钩娠募照舞盼漠炳啪畔婚pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,4、混凝土的碳化,混凝土中碱性物质（Ca(OH)2）使混凝土内的钢筋表明形成氧化膜，它能有效地保护钢筋，防止钢筋锈蚀。但由于大气中的二氧化碳（CO2）与混凝土中的碱性物质发生反应，使混凝土的Ph值降低。其他物质，如SO2、H2S，也能与混凝土中的碱性物质发生类似的反应，使混凝土的Ph值降低，这就是混凝土的碳化。当混凝土保护层被碳化到钢筋表面时，将破坏钢筋表面的氧化膜，引起钢筋的锈蚀。此外，碳化还会加剧混凝土的收缩，可导致混凝土的开裂。因此，混凝土的碳化是混凝土结构耐久性的重要问题。混凝土的碳化从构件表面开始向内发展，到保护层完全碳化，所需要的时间与碳化速度、混凝土保护层厚度、混凝土密实性以及覆盖层情况等因素有关。,叭笺矩讥揽婶勒剩酿甲舞保狭惑倪秀颂范捻章逛镜掩涛叫镶躲肮炯寓簧逆pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,1 环境因素 碳化速度主要取决于空气中的CO2浓度和向混凝土中的扩散速度。空气中的CO2浓度大，混凝土内外CO2浓度梯度也愈大，因而CO2向混凝土内的渗透速度快，碳化反应也快。空气湿度和温度对碳化反应速度有较大影响。因为碳化反应要产生水份向外扩散，湿度越大，水份扩散越慢。当空气相对湿度大于80%，碳化反应的附加水份几乎无法向外扩散，使碳化反应大大降低。而在极干燥环境下，空气中的CO2无法溶于混凝土中的孔隙水中，碳化反应也无法进行。试验表明，当混凝土周围介质的相对湿度为50%75%时，混凝土碳化速度最快。环境温度越高，碳化的化学反应速度越快，且CO2向混凝土内的扩散速度也越快。,镍符旧匿渣饯李凡身泞荧琵馒业憎岔汾迢黎戴皑铣葵言翠课有移看乃苹玄pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,2 材料因素 水泥是混凝土中最活跃的成分，其品种和用量决定了单位体积中可碳化物质的含量，因而对混凝土碳化有重要影响。单位体积中水泥的用量越多，会提高混凝土的强度，又会提高混凝土的抗碳化性能。水灰比也是影响碳化的主要因素。在水泥用量不变的条件下，水灰比越大，混凝土内部的孔隙率也越大，密实性就越差，CO2的渗入速度越快，因而碳化的速度也越快。水灰比大会使混凝土孔隙中游离水增多，有利于碳化反应。混凝土中外加掺合料和骨料品种对碳化也有一定的影响。,孕央春误疼办搅认尘床胖葬途诺罐藉弘或处溜中匣魔播洽靖钝铝钳察驮去pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,3 施工养护条件混凝土搅拌、振捣和养护条件影响混凝土的密实性，因而对碳化有较大影响。此外，养护方法与龄期对水泥的水化程度有影响，进而影响混凝土的碳化。所以保证混凝土施工质量对提高混凝土的抗碳化性能十分重要。4 覆盖层,不同饰面材料的碳化深度比,夯庞插荆雍梗陷粪刮确华戚靳稽佰城渝暗乓最闪觉可弃帜乒张伪王帆缕肮pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,5、钢筋锈蚀钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最关键问题。,讽郸牲典苗蛆瓦棍靠败诧孟钻幂紧婪姜套幌件桂媳享璃驶态颗妨捷踌眯抠pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,当混凝土未碳化时，由于水泥的高碱性，钢筋表面形成一层致密的氧化膜，阻止了钢筋锈蚀电化学过程。当混凝土被碳化，钢筋表面的氧化膜被破坏，在有水份和氧气的条件下，就会发生锈蚀的电化学反应。钢筋锈蚀产生的铁锈（氢氧化亚铁Fe(OH)3），体积比铁增加26倍，保护层被挤裂，使空气中的水份更易进入，促使锈蚀加快发展。氧气和水份是钢筋锈蚀必要条件，混凝土的碳化仅是为钢筋锈蚀提供了可能。当构件使用环境很干燥（湿度40%），或完全处于水中，钢筋的锈蚀极慢，几乎不发生锈蚀。而裂缝的发生为氧气和水份的浸入创造了条件，同时也使混凝土的碳化形成立体发展。,搅溶者甚啊慷步税咳爪都养悦管姥腻卤阉讽谍身磁作护主捆目隶尼椭俐孟pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,但近年来的研究发现，锈蚀程度与荷载产生的横向裂缝宽度无明显关系，在一般大气环境下，裂缝宽度即便达到0.3mm，也只是在裂缝处产生锈点。这是由于钢筋锈蚀是一个电化学过程，因此锈蚀主要取决于氧气通过混凝土保护层向钢筋表面的阴极的扩散速度，而这种扩散速度主要取决于混凝土的密实度。裂缝的出现仅是使裂缝处钢筋局部脱钝，使锈蚀过程得以开始，但它对锈蚀速度不起控制作用。因此，防止钢筋锈蚀最重要的措施是在增加混凝土的密实性和混凝土的保护层厚度。,绵悟路肿箕烂端狰泊讼此腑坞昭痴戚价泳干倾诛窝驭鹰挽么件郡萝催凰面pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,钢筋锈蚀引起混凝土结构损伤过程如下，首先在裂缝宽度较大处发生个别点的“坑蚀”，继而逐渐形成“环蚀”，同时向裂缝两边扩展，形成锈蚀面，使钢筋有效面积减小。严重锈蚀时，会导致沿钢筋长度出现纵向裂缝，甚至导致混凝土保护层脱落，习称“暴筋”，从而导致截面承载力下降，直至最终引起结构破坏。,灵痹欺剔牲殴酸糕怎位猜娇柜阎荐佬剑钞翱矛仇橇颅娟廊纹舜栓龄笺委藉pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,钢筋锈蚀引起混凝土结构损伤过程如下，首先在裂缝宽度较大处发生个别点的“坑蚀”，继而逐渐形成“环蚀”，同时向裂缝两边扩展，形成锈蚀面，使钢筋有效面积减小。严重锈蚀时，会导致沿钢筋长度出现纵向裂缝，甚至导致混凝土保护层脱落，习称“暴筋”，从而导致截面承载力下降，直至最终引起结构破坏。,疲赞千守垒复晓药莽掉盯旬劲探瓣谨鸟仙搞仿桶祝资皇叶搞八朴烽钾久芹pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,面积减小屈服强度降低粘结力降低,患眺干译与叠膘掉毯麻禽驭环顾蕾茁锹豌文谷厩训甲钠扇舀造鞭哭甥非亢pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,钢筋锈蚀引起混凝土结构损伤过程如下，首先在裂缝宽度较大处发生个别点的“坑蚀”，继而逐渐形成“环蚀”，同时向裂缝两边扩展，形成锈蚀面，使钢筋有效面积减小。严重锈蚀时，会导致沿钢筋长度出现纵向裂缝，甚至导致混凝土保护层脱落，习称“暴筋”，从而导致截面承载力下降，直至最终引起结构破坏。,除增加混凝土的密实度和保护层厚度外，采用涂面层、钢筋阻锈剂、涂层钢筋等措施来防止钢筋的锈蚀。,翔类采蠢堡腊锈豌宛妖亡玛绩将秃郭罢涝讹汲挥濒矿厌曾沽乔鹏价峻础氰pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,二、结构工作环境类别,混凝土结构的耐久性与结构工作的环境有密切关系。同一结构在强腐蚀环境中要比一般大气环境中的使用寿命短。对于不同环境，可以采取不同措施来保证结构使用寿命。如在恶劣环境，一味增加混凝土保护层是不经济的，效果也不一定好。可在构件表面采用防护涂层。,型蹈徊碰能瞬抑渴罐疙濒沮坝涸吕郴栈橱拓冷烤喧搪板棍嗡嘘眺匆圭正敛pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,三、耐久性极限状态与耐久性设计,混凝土结构的耐久性极限状态，是指经过一定使用年限后，结构或结构某一部分达到或超过某种特定状态，以致结构不能满足预定功能的要求。但经过简单修补、维修，费用不大，可恢复使用要求的情况，可以认为没有达到耐久性极限状态。只有当严重超出正常维修费允许范围时，结构的使用寿命才终止。,牌棺锰誊刮厘睬愚难荚戚冒瓢写睫掀榆谰词归腑缚峻意少谷唆甚渊袄市回pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,三、耐久性极限状态与耐久性设计,1 对于不允许钢筋锈蚀的构件和环境，混凝土保护层完全碳化，即钢筋脱钝的时间T1。不允许钢筋锈蚀的构件和环境有：预应力混凝土构件；低温环境；反复荷载作用；塑性铰区；采用钢丝作主要受力钢筋的构件；重要的、有纪念性的建筑物。2 钢筋锈蚀后截面损失率达到某一值T2，如15%，可依耐久性等级而定。该极限状态可为一般混凝土结构采用，因为钢筋从脱钝到丧失承载力还有相当长的时间，钢筋截面损失15%对结构承载力的影响还不是很严重。,刷焉柏脓灰缴怜兄极晴烂烃靶浚瘤翠掩衫渡摔舶弹懦麻凰庇杂犊火老费赡pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,3 结构或构件的可靠指标降低到某一允许值T3。随着时间的推移，因荷载的作用、环境变化引起的材料老化、损伤，结构材料的性能逐渐下降，结构可靠度随时间逐渐降低，失效概率逐渐增大。当可靠指标降低到不可接受的程度时，则认为达到了耐久性极限状态。但结构经过维修，其可靠度将提高。4 徐变位移达到某一限值。徐变是混凝土的一项性质，有些结构甚至是重大结构因徐变过大而发生破坏，这也可认为是一种耐久性破坏。,累秋奶莉烙斯怪蚂壁吸幼暇两苯俺延蔫枉溶轨悲蹬痒冲口伦芜妙押康莲业pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,对结构寿命的计算还是一个很困难的问题，目前主要对基于混凝土碳化和钢筋锈蚀所需要时间的计算。T1为混凝土保护层完全碳化所需要的时间，若不容许钢筋锈蚀，则T1即为结构寿命；若允许钢筋有一定量的锈蚀，则可取开始出现沿钢筋产生纵向裂缝的时间T1+T2作为结构寿命；若允许结构承载力开始下降，则可取结构寿命T1+T2+T3。,睡屯杏非均斟疗醚妇耘凸橡忽沉梗亏击酸钝择力疙烷可象矮竿蒙眶个吗独pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,四、保证耐久性的措施,1 最小保护层厚度：为保证耐久性和钢筋的粘结力，对一、二、三类环境一般建筑结构（设计工作寿命50年），规范规定了最小混凝土保护层厚度。对四、五类环境种的建筑结构，应按专门规定考虑。当对结构设计工作寿命有更高要求时（100年），混凝土保护层厚度应将表5-1的数值乘以1.4或采用表面防护，定期维修等措施。2 混凝土的要求：耐久性的另一个重要方面是混凝土密实性，因为密实性好对延缓混凝土的碳化和钢筋锈蚀有很大作用。提高混凝土密实性主要是减小水灰比和保证水泥用量。若混凝土种氯离子含量过大，则会对钢筋锈蚀有恶劣影响。,疲烈屉阶昆轴丙葱呸坡肮填凉蓟俐雷芋衡金汀湃摊碾咳吴快混技稼乘莽肚pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,赡习倘夺栽奄浦驾音匿融花汽垮位奶航默岸塘裴渔揍玩皇秦剖悉炽如鄙蛰pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,3 裂缝控制：裂缝的出现加快了混凝土的碳化，也是使钢筋开始锈蚀的主要条件。为保证混凝土结构的耐久性，必须对裂缝进行控制。规范根据结构构件所处环境类别，钢筋种类对腐蚀的敏感性，以及荷载作用时间，将裂缝控制分为三个等级：一级：严格要求不出现裂缝的构件；按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。二级：一般要求不出现裂缝的构件；按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应大于混凝土抗拉强度标准值；而按荷载准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土不宜出现拉应力，有可靠经验时可适当放松；三级：允许出现裂缝的构件；按荷载标准组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度应满足表11-6规定的限值。,甭礁膊绍钒辐驼答皋辆锁灶耐奔甥极味腾肯双销琅厚加辱拍摆肢列妥德暗pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,4 其他措施 对于结构中使用环境较差的构件，宜设计成可更换或易更换的构件。对于暴露在侵蚀性环境中的结构和构件，宜采用带肋环氧涂层钢筋，预应力钢筋应有防护措施。采用有利提高耐久性的高强混凝土。,穴缎椅落志溺囊七缎蓑六疮贺扼为炙粘疟穗爽豁泪炒趋咋垒虱硝帧构甲阵pA变形和裂缝宽度的计算pA变形和裂缝宽度的计算,