凝土结构设计基本原理-混凝土耐久性.ppt

第二章 钢筋混凝土结构设计基本原理,深圳大学土木工程学院交通工程系周海俊土木学院C101,Tel:26535403,混凝土结构基本原理,基本要求,1.了解结构上的作用、作用效应、结构抗力；2.结构的功能要求、结构功能的极限状态；3.了解概率极限状态设计方法，理解可靠度、可靠指标的概念；4.掌握概率极限状态设计实用表达式；掌握荷载各种代表值和强度值的取法，并能够根据不同设计要求进行相应的荷载组合。,结构的可靠性概念,结构构件的可靠性,具有足够的承载力和变形能力,安全性,适用性,耐久性,在使用荷载下不产生过大的裂缝和变形,在一定时期内维持其安全性和适用性的能力,预定的作用,材料的性能,截面尺寸，配筋及构造要求,功能要求,设计,+,目录,结构设计方法的发展概率极限状态设计法的基本概念我国公路桥涵设计规范的计算原则材料强度的取值作用的代表值和作用效应组合,1.结构设计方法的发展,经验承载力法：营造法式容许应力法破损阶段法极限状态设计法以概率论为基础的极限状态设计法,在规定的标准荷载下，按弹性理论计算得到的构件截面任一点的应力不大于容许应力值f结构材料的极限应力(强度)，由实验而定；K安全系数，根据工程经验主观判断优点：简单实用,把所有影响结构安全的不利因素用K1表示。缺点：缺乏明确的结构可靠度概念，没有反映材料的塑性特征，计算结果偏于保守。,容许应力法,=f/K,破损阶段法,20世纪30年代前苏联学者首先提出考虑砼塑性特征的破坏阶段计算方法,KSR,R考虑材料塑性性能的整个截面的极限承载力，由试验得出的经验公式计算；S最大荷载产生的内力；K安全系数，由经验确定,优点：反映材料的塑性特征；单一安全系数，简单实用。缺点：缺乏明确的结构可靠度概念，没有考虑正常使用条件。,极限状态设计法,20世纪50年代前苏联同一位学者提出，破损阶段法的延伸。,S(kqiqik)R(fck/kc,fsk/ks,As,b),fck,fsk 材料强度，根据大量试验数据统计后，按一定保证 率确定的下限分位值，反映材料强度的变异性。q 根据各种荷载的实测统计资料，按一定保证率的上限分位值；kq，kc，ks 荷载和材料强度的分项系数，经验确定；As,b 截面几何尺寸。,优点：各分项系数用统计方法确定；材料和荷载不同的分项系数。缺点：没有从整体考虑可靠度。,以概率论为基础的极限状态设计法,水准I半概率设计法荷载和抗力作为基本变量，没有整体的可靠度概念水准II近似概率设计法概率论和数理统计给可靠度下定义，建立可靠度和极限方程的关系水准III全概率设计法结构的各种基本变量采用随机变量和随机过程，整个结构概率分析,本规范采用以概率论为基础的极限状态设计方法，按分项系数的设计表达式进行设计。,JTG D62-2004,目录,结构设计方法的发展概率极限状态设计法的基本概念我国公路桥涵设计规范的计算原则材料强度的取值作用、作用的代表值和作用效应组合,2.概率极限状态设计法的基本概念,可靠度结构极限状态失效概率和可靠指标,可靠度,结构在规定的时间内在规定的条件下完成预定功能的概率。,可靠性概率度量，建立在数学统计基础上，经过调查，统计，计算分析确定。,规定的时间：设计基准期(Reference Period),为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数，我国公路桥梁结构的设计基准期统一取100年。,*与设计使用年限 Design Working Life 的区别,规定的条件,正常设计，正常使用，正常施工条件，不考虑人为过失的影响,预定功能,设计方法The Design Methods,结构极限状态(Limit State),定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态为该功能的极限状态。,承载能力极限状态,正常使用极限状态,承载能力极限状态(Ultimate Limit State),对应于结构或构件达到最大承载能力或达到不适合于继续承载的变形,整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡。如烟囱在风力作用下发生整体倾覆，或挡土墙在土压力作用下发生整体滑移；结构构件或其连接因超过材料强度（包括疲劳破坏）而破坏。如轴压柱中混凝土达到fc,阳台、雨蓬等悬挑构件因钢筋锚固长度不足而被拔出,或构件因过度变形而不适于继续承载；结构转变为机动体系。如简支板、梁，由于截面到达极限抗弯强度,使结构成为机动体系而丧失承载能力；结构或构件丧失稳定。如细长柱达临界荷载发生失稳破坏；地基丧失承载能力而破坏。,正常使用极限状态(Serviceability Limit State),对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值,影响正常使用或外观的变形(过大的crack)；影响正常使用或耐久性能的局部损坏；影响正常使用的振动(不舒适，影响精密仪器运作的振动)；影响正常使用的其它特定状态(如沉降过大,侵蚀性介质作用下腐蚀等)。,基本设计原则The Basic Design Approach,失效概率和可靠指标,结构上的作用和抗力功能函数失效概率可靠指标目标可靠指标,结构上的作用和抗力,使结构产生内力、变形、应力、应变的所有原因统称为作用。,直接作用：通常是以力的形式作用，荷载间接作用：以变形的形式作用(如砼收缩、温度变化、焊接变形、基础沉降、地震等,按方式分,按随时间的变异,永久作用(permanent action)可变作用(variable action)偶然作用(accidental action),结构上的作用和抗力:随机变量,作用效应(S)：荷载、地震、温度、不均匀沉降等因素作用于结构构件上,在结构构件内产生的内力和变形称为作用效应.,结构或结构构件承受内力和变形的能力称为结构抗力(R),如构件的受弯承载力、构件的刚度等.,结构上的作用 作用和作用效应作用在结构上并使结构产生内力（如弯矩、剪力、轴向力、扭矩等）、变形、裂缝等作用称为作用效应或荷载效应。,桥梁作用分类,随时间的变异分为永久作用(Permanent action):在结构设计使用期间，其量值不随时间而变化或其变化值与平均值相较可忽略不计的作用。可变作用(Variable action):在结构使用期间，其量值 随时间而变化，其变化值与平均值比较不可忽略的作用。偶然作用(Accidental action):在结构使用期间出现的 概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用。,作用分类表,Z=g(X1,X2,Xn),功能函数,描述结构的极限状态，设有n个随机变量,当Z=0,极限状态方程。若只有荷载效应和结构抗力两个随机变量,Z=g(R,S)=R-S,0，结构可靠=0，结构处于极限状态0，结构失效,失效概率(Probability of Failure)Pf,失效：结构或结构的一部分不能满足设计所规定的某一功能要求，即达到或超过了承载能力极限或正常使用极限状态中的某一极限。,失效概率Pf：结构不能完成预定功能的概率可靠概率Pr：完成预定功能的概率,Pf+Pr=1,互不相容,正态分布概率密度曲线,由概率论可知，频率密度的积分为概率。由于各频率之和等于1，即图中正态曲线与横坐标包围的面积等于1，即：,1）平均值:它它表示随机变量取值的集中位置。平均值愈大，则分布曲线的高峰点离开纵坐标轴的水平距离愈远。2）标准差:它表示随机变量的离散程度。标准差愈大时，分布曲线愈扁平，说明变量分布的离散性愈大。3）变异系数:它表示随机变量取值的相对离散程度。,结构抗力R与作用效应S都是随机变量，因此功能函数Z=R-S也是随机变量Z0 结构可靠；Z=0 结构处于极限状态；Z0 结构失效,结构的可靠概率与失效概率的关系,可靠概率：失效概率：,安全的概念是相对的，所谓“安全”只是失效概率相对较小而已，失效概率不可能为零，故不存在绝对安全的结构。应该通过设计把失效概率控制在某一个可以接受的限制以下就可以。,失效概率越小，表示结构可靠性越大。,The normal probability distribution defined by the equation:p(x)=(-x+),-N(，2),P(a b)=,The total area bounded by this curve and x-axis=1;The area under the curve between z=z1 and z=z2 represents the probability that z lies between z1 and z2.For instance:-，+:68.26%,-2，+2:95.44%,-3，+3:99.74%,Fig.3-3:Area under the normal probability distribution,补充,There is only a 5%probability that the value of x would fall below the mean value by 1.64 times the standard deviation.It is of special interest in limit state design.,，1.645:95%,，2:97.73%.,标准正态分布:-N(0，1),Value of z for one tail of the diagram having a prescribed area,失效概率Pf来度量结构的可靠性具有明确的意义，但计算繁琐，可以利用可靠度指标代替失效概率来度量结构的可靠性。,可靠指标,()标准化正态分布函数,标准化,z平均值；z标准差,失效概率Pf与可靠指标有着一一对应的关系值愈大，失效概率Pf值就愈小；值愈小，失效概率Pf值就愈大。,例：因S-N(mS,S)、R-N(mR,R)分别服从正态分布,所以Z=RS(mZ,Z)也服从正态分布。17,Sept,可靠指标,1967年Cornell提出,设计依据：,分离线性化,目标可靠指标,为使结构设计安全和经济合理，确定一个公众所能接受的建筑结构的失效概率或可靠指标，称为目标可靠指标(允许失效概率),公路工程结构可靠度设计统一标准GB/T 50283-1999,持久状况的极限承载能力极限状态,相关因素：安全等级，破坏形式，极限状态,根据桥涵结构破坏后的严重程度，公路桥涵结构的设计安全等级 设计安全等级 桥涵结构 结构重要性系数0 一级 特大桥、重要大桥 1.1 二级 大桥、中桥、重要小桥 1.0 三级 小桥、涵洞0.9“重要”的大桥、小桥是指高速公路和一级公路、国防公路上及城市附近交通繁忙公路上的桥梁。,桥涵涵洞的分类,桥涵分类 多孔跨径总长(m)单孔跨径(m)特大桥 大于1000 大于150 大桥 100-1000 40-150 中桥 30-100 20-40 小桥 8-30 5-20 涵洞-小于5,目录,结构设计方法的发展概率极限状态设计法的基本概念我国公路桥涵设计规范的计算原则材料强度的取值作用的代表值和作用效应组合,3.我国公路桥涵设计规范的计算原则,JTG D62-2004：近似概率极限状态设计方法，设计计算满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的各项要求,三种设计工况承载能力极限状态计算表达式持久状况正常使用极限状态计算表达式其它状况表达式,结构从施工到使用全过程中，代表一定时段内的一组物理条件，设计时必须做到使结构在该时段内不超越有关极限状态。根据结构在施工和使用中的环境条件和影响,分下列三种设计状况：1)持久状况。在结构使用过程中一定出现，其持续期很长的状况。持续期一般与设计使用年限为同一数量级；2)短暂状况。在结构施工和使用过程中出现概率较大,而与设计使用年限相比,持续期很短的状况，如施工和维修等；3)偶然状况。在结构使用过程中出现概率很小,且持续期很短的状况。如火灾、爆炸、撞击等。,三种设计工况(Design Situation of Structures),持久状况,短暂状况,偶然状况,承载能力极限状态,正常使用极限状态,必须,必要,公路桥规规定桥梁结构的承载能力极限状态的计算以塑性理论为基础，设计原则是作用效应最不利组合的设计值必须小于或等于结构抗力的设计值：,式中 0 结构重要性系数，Sd作用（或荷载）效应（其中汽车荷载应计入冲击系数）的组合设计值；R构件承载力设计值；fd 材料强度设计值；ad 几何参数设计值，当无可靠数据时，可采用几何参数标准值，即设计文件规定值。,承载能力极限状态计算表达式,持久状况正常使用极限状态计算表达式,公路桥涵正常使用极限状态对应于桥涵及其构件达到正常使用或耐久性的某项限值状态，属于校核性质。以弹性或弹塑性理论为基础，都构件的开裂，裂缝宽度和挠度进行验算,S正常使用极限状态的作用效应组合设计值；C1结构构件达到正常使用要求所规定的限值。,其它状况表达式,对钢筋砼和预应力混凝土受力构件按短暂状况设计时计算在制作、运输及安装等情况下由自重、施工荷载产生的应力小于规定的限值按持久状况设计预应力砼构件时，应计算使用阶段的应力小于限值。,S作用标准值；C2结构功能的限值。,正常使用极限状态的限值挠度限值控制变形的原因保证结构的使用功能要求防止结构性能与设计假定不符防止对非结构构件产生不良影响保证人们的感觉在可接受程度内挠度限值 钢筋混凝土受弯构件 钢结构受弯构件,裂缝宽度限值确定最大裂缝宽度需考虑的因素外观要求耐久性要求（环境条件和构件的工作条件）规范规定的最大裂缝宽度 最大裂缝宽度（0.10.2mm）,目录,结构设计方法的发展概率极限状态设计法的基本概念我国公路桥涵设计规范的计算原则材料强度的取值作用的代表值和作用效应组合,4.材料强度的取值,材料强度指标的取值原则混凝土强度标准值和设计值钢筋的强度标准值和设计值,结构抗力R计算包含材料的强度，涉及到的量值有平均值，标准值和设计值。,材料强度指标的取值原则,材料强度是随机变量，其量测值受各种因素的影响。为合理取用材料强度，公路桥规采用了标准值和设计值。,标准值(Characteristic value of material strength)设计结构或构件的基本代表值，正态分布,国际标准(ISO3893)规定，材料强度标准值由强度概率分布的0.05分位值确定，即材料强度小于标准值的可能性只有5%，强度标准值具有95%的保证率。,设计值(Design value of material strength)充分考虑材料的离散性及不可避免的施工误差等因素带来的实际强度低于标准值的可能性在承载力极限状态计算中引入强度分项系数m，则材料的设计值,f=fk/m,m根据不同材料，目标可靠指标及工程经验确定,混凝土强度标准值和设计值,混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k混凝土强度等级,混凝土轴心抗压强度标准值fck,c1棱柱体强度与立方体强度之比值，对C50及C50以下混凝土取0.76；C55取0.78,对C80砼取0.82,中间按线性规律变化；c2C40以上混凝土脆性折减系数，对C40取1.0，对C80取0.87，中间按线性规律变化。0.88-考虑实际构件与试件混凝土强度之间的差异，对混凝土强度的修正系数。,混凝土轴心抗压强度设计值fcd,m=1.45(根据二级安全等级脆性破坏目标可靠指标确定),混凝土抗 拉 强度标准值ftk,混凝土抗 拉 强度设计值ftd,P419 见附表1,钢筋的强度标准值和设计值,普通钢筋标准值fsk：采用国家标准的钢筋屈服点，具有95%保证率余热处理标准值fsk：440MPa400MPa，闪光对焊后强度降低钢绞线和钢丝fpk：国家标准规定的极限抗拉强度,钢筋抗拉设计值,fs=1.2(根据二级安全等级延性破坏目标可靠指标确定),钢筋抗压设计值,必须不大于钢筋的抗拉强度设计值fsd,例：HRB335钢筋,目录,结构设计方法的发展概率极限状态设计法的基本概念我国公路桥涵设计规范的计算原则材料强度的取值作用的代表值和作用效应组合,5.作用的代表值和作用效应组合,作用的代表值作用效应组合,作用的代表值,公路桥涵设计时，对不同的作用应采用不同的代表值1 永久作用应采用标准值作为代表值。2 可变作用应根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其代表值。承载能力极限状态设计及弹性阶段计算结构强度时应采用标准值作为可变作用的代表值。正常使用极限状态按短期效应(频遇)组合设计时，应采用频遇值作为可变作用的代表值；按长期效应(准永久)组合设计时，应采用准永久值作为可变作用的代表值。3 偶然作用取其标准值作为代表值。,标准值,频遇值,准永久值,永久作用,可变作用,偶然作用,ULS和弹性阶段结构强度,SLS短期效应组合,SLS长期效应组合,标准值,结构构件在使用期间的正常情况下可能出现的最大作用,各种作用的基本代表值,永久作用的标准值：一般根据设计图纸的尺寸和材料的标准容重计算。可变作用的标准值：根据观测资料和试验数据,并考虑工程实践经验,取其设计基准期最大荷载概率分布的某一分位值确定。,偶然作用的标准值：应根据调查、试验资料，结合工程经验确定。,对于结构设计而言，如何设计的安全呢？荷载取值越大，内力值就越大，构件截面尺寸也愈大，结构愈安全；材料强度取值越低，结构所需截面越大，结构愈安全,荷载标准值：材料强度标准值：,1.645保证率系数。荷载标准值实际荷载低于标准值的概率为95；材料强度标准值实际强度高于标准值的概率为95；,频遇值,在设计基准期内，可变作用超越的总时间为规定的较小比率或超越次数为规定次数的作用值。结构上频繁出现且量值较大的作用。,1频遇值系数1,准永久值,在设计基准期内，可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值。结构上经常出现且量值较小的作用。,2准永久值系数1,psi:,作用设计值,标准值与分项系数的乘积。分项系数是考虑作用超过标准值的可能性,作用效应组合,结构上同时作用有多种荷载时要考虑作用效应的组合。其中对结构构件产生总效应最不利的一组组合称为最不利组合，按其进行设计,承载能力极限状态设计时的效应组合正常使用极限状态设计时的效应组合,承载能力极限状态设计时的效应组合,公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合,1.基本组合 永久作用设计值效应与可变作用设计值效应相组合，其效应组合表达式为：,或,c除汽车荷载（含汽车冲击力、离心力）外其他可变荷载效应的组合系数,符号说明,2 偶然组合 永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用的分项系数取1.0；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值。地震作用标准值及其表达式按现行公路工程抗震设计规范规定采用。,承载能力极限状态设计时的效应组合,正常使用极限状态设计时的效应组合,公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合,1.作用短期效应 永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：,2.作用长期效应 永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：,符号说明见教材P58,符号说明见教材P58,设计思路,确定荷载及荷载效应,初步选定构件尺寸,确定结构计算简图,按照构造规定配筋,No,Yes,构件设计完成,No,Yes,小结,1.建筑结构的功能要求是：安全性、适用性、耐久性。结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的概率称为结构的可靠度。2.结构上的作用、作用效应S、结构的抗力R都是随机变量：当SR时，结构失效；S=R时，结构处于极限状态。结构的可靠概率和失效概率之和为1。结构的极限状态分两种：一种是承载能力的极限状态，一种是正常使用的极限状态。3.概率极限状态设计方法用可靠指标反映可靠概率的大小，但用计算可靠概率较复杂，工程设计中采用实用设计表达式，用分项系数表示的方式进行设计。对于实用设计表达式中的每个符号，都应理解其意义。,4.作用分永久作用、可变作用和偶然作用。结构设计时，对不同的作用应采用不同的代表值。永久荷载采用标准值作为代表值；可变作用根据设计要求，采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。其中标准值为基本代表值，其他代表值可由标准值乘以相应的系数得到；偶然作用取其标准值作为代表值。5.不同的设计要求有不同的作用组合。承载能力极限状态，用作用的基本组合和偶然组合，实用表达式中应考虑结构的重要性系数；正常使用极限状态，采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合，实用表达式中不考虑结构的重要性系数。,1、若用S表示结构或构件截面上的荷载效应，用R表示结构或构件截面的抗力，结构或构件截面处于极限状态时，对应于 式。a、RS b、RS c、RS d、RS2、设计基准期是为确定可变荷载及与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数，公路桥规是采用设计基准期为 年确定的。a、25 b、50 c、100 d、753、下列 状态应按正常使用极限状态验算。a、结构作为刚体失去平衡 b、影响耐久性能的局部损坏c、因过度的塑性变形而不适于继续承载 d、构件失去稳定4、作用代表值有标准值、频遇值和准永久值，其中 为作用的基本代表值。a、组合值 b、准永久值 c、频遇值 d、标准值5、对所有钢筋混凝土结构构件都应进行。a、抗裂度验算 b、裂缝宽度验算 c、变形验算 d、承载能力计算,练习,6、下列 项属于超出正常使用极限状态。a、在作用设计值作用下轴心受拉构件的钢筋已达到屈服强度 b、在作用标准值作用下梁中裂缝宽度超出公路桥规限值 c、吊车梁垫板下混凝土局部受压承载力不足 d、构件失去稳定7、承载能力极限状态设计时，应进行作用效应的。a、基本组合和偶然组合 b、基本组合和标准组合 c、偶然组合和标准组合 d、标准组合和准永久组合8、正常使用极限状态设计时，应进行作用效应的。a、标准组合、频遇组合和准永久组合 b、基本组合、偶然组合和准永久组合 c、标准组合、基本组合和准永久组合 d、频遇组合、偶然组合和准永久组合9、混凝土各项强度指标的基本代表值是。a、轴心抗压强度标准值 b、立方体抗压强度标准值 c、轴心抗压强度平均值 d、立方体抗压强度平均值10、混凝土立方体抗压强度标准值按 确定？a、b、1.645 c、2 d、1.645,11、某批混凝土经抽样，强度等级为C30，意味着该混凝土。a、立方体抗压强度达到30N/mm2的保证率为95 b、立方体抗压强度的平均值达到30N/mm2 c、立方体抗压强度达到30N/mm2的保证率为5 d、立方体抗压强度设计值达到30N/mm2的保证率为9512、混凝土各种强度指标之间的关系是。a、fckfcu,kftk b、ftkfcu,kfck c、fcu,kftkfck d、fcu,kfckftk13、工程结构的可靠指标与失效概率Pf之间存在下列 关系。a、愈大，Pf愈大 b、与Pf呈反比关系 c、与Pf呈正比关系 d、与Pf存在一一对应关系，愈大，Pf愈小14、安全等级为二级的公路桥梁结构，当进行正截面受弯承载力计算时，要求目标可靠指标达到。a、2.7 b、3.2 c、3.7 d、4.215、设功能函数Z=R-S,结构抗力R和作用效应S均服从正态分布，平均值R120KN，S60KN，变异系数R=0.12，S=0.15，则。a、2.56 b、3.53 c、10.6 d、12.4,1、结构可靠度定义中的“规定时间”是指结构的设计基准期。2、结构上的永久作用的值在使用期间内不随时间变化。提示：或其变化值与平均值相比可忽略。3、结构上的荷载效应和结构抗力都是随机变量。4、我国现行公路桥梁结构设计规范采用的是近似概率法。5、作用标准值是建筑结构按极限状态设计所采用的荷载基本代表值。6、结构的可靠指标越大，其失效概率就越小，结构使用的时间达到设计使用年限后，失效概率会增大。7、偶然作用发生的概率很小，持续的时间短，但对结构造成的危害可能很大。8、结构的承载能力极限状态和正常使用极限状态是同等重要的，在任何情况下都应该计算。提示：承载能力极限状态重要，涉及到结构安全性问题。9、结构的承载能力极限状态和正常使用极限状态计算中，都采用荷载设计值，因为这样偏于安全。提示：正常使用极限状态采用荷载标准值。10、材料强度标准值是材料强度概率分布中具有一定保证率的偏低材料强度值。,混凝土结构耐久性设计,混凝土的耐久性DURABILITY of CONCRETE,长期以来，人们一直认为混凝土材料是一种耐久性良好的材料，因为不少用其建造的结构物使用寿命长久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已经使用了100年上下仍然完好。但与此同时不少结构物过早地毁坏，维修困难而且费用高昂，促使人们重视耐久性问题；许多大型结构物的兴建，例如海底隧道、跨海大桥、石油钻井平台、核废料储存容器等，对使用寿命提出了更高的要求，如100年、150年，甚至几百年,混凝土结构耐久性的定义,混凝土结构的耐久性是指结构对环境介质作用（气候作用、化学侵蚀、物理作用或任何其它破坏过程）的抵抗能力（长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力）。,影响耐久性的主要因素混凝土的碳化和钢筋的锈蚀环境中的侵蚀性介质：防止有害物质散溢、采用耐酸或耐碱混凝土、铸石贴面等大气和雨雪造成的混凝土冻融循环：控制水灰比，提高密实性冬季施工加氯盐：严格禁止使用氯盐碱骨料反应：控制含活性成分的骨料，采用低碱水泥或掺入粉煤灰降低混凝土中的碱性。,混凝土的碳化碳化的概念 硅酸盐混凝土的初始碱度高，钢筋表面形成氧化膜。空气中的CO2与其中的碱性水化物反应而降低Ph值。影响碳化的因素：环境因素（CO2的浓度，相对湿度、温度交替变化）和材料本身的性质（水泥用量、水灰比等）减小碳化的措施合理设计混凝土配合比，规定水泥用量的低限值和水灰比的高限值，合理采用掺合料；提高混凝土的密实性、抗渗性；规定混凝土保护层最小厚度；采用覆盖面层（水泥砂浆或涂料等）碳化深度的测定（碳酸试液）也可根据碳化深度和时间的关系预测碳化的深度,钢筋的锈蚀锈蚀的条件：氧化膜破坏和含氧水分侵入锈蚀的机理：电化学腐蚀，钢材中铁变成Fe2O3或Fe3O4而膨胀。锈蚀的发展过程：坑蚀、环蚀、锈蚀面，严重时体积膨胀，导致沿钢筋长度出现纵向裂缝，并使混凝土保护层剥离，习称“暴筋”防止钢筋锈蚀的措施降低水灰比，保证密实度，具有足够的混凝土保护层厚度，严格控制氯含量；采用覆盖层，防止CO2、O2、Cl-的渗入；在海洋结构、强腐蚀介质中的混凝土结构中，可采用钢筋阻锈剂、防腐蚀钢筋、环氧涂层钢筋、镀锌钢筋、不锈钢钢筋等。,减少混凝土碳化的措施：,合理设计混凝土配合比，合理采用掺合料提高混凝土的密实性、抗渗性规定钢筋保护层的最小厚度采用覆盖面防止钢筋锈蚀的重要措施：1、混凝土降低水灰比，保证密实度，具有足够的保护层厚度，严格控制含氯量2、采用覆盖层，防止CO2、O2、CL-侵入3、采用物理方法使钢筋表面氧化膜更完整，更稳定,提高混凝土耐久性的措施,a.合理选择水泥品种。b.选用质量良好，技术条件合格的砂石骨料。c.控制水灰比及保证足够的水泥用量是保证混凝土密实度的重要措施，是提高混凝土耐久性的关键。d.掺入减水剂或引气剂，改善混凝土的孔结构，对提高混凝土的抗渗性和抗冻性有良好作用.e.改善施工操作，保证施工质量,外加剂混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性能的物质，其掺量一般不大与水泥重量的5（特殊情况除外）。常用的外加剂有：减水剂在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂。引气剂在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。早强剂能加速混凝土早期强度发展的外加剂。缓凝剂能延缓混凝土凝结时间，而不显著影响混凝土后期强度的外加剂。,混凝土结构使用环境分类分为一、二、三、四类,对混凝土材料的要求,1.控制混凝土的最大水灰比2.最小水泥用量3.施工要求：混凝土的密实性4.混凝土保护层最小厚度 主要与结构类型和环境类别有关5.有抗冻要求的混凝土要引入适量引气剂,