中铁-混凝土结构及材料安全与耐久性PPT

于1的荷载安全系数的放大值
2、材料性能的富余量
同时在确定结构构件所具有的承载能力时应该将材料强 度的标准值除以大于1的材料强度分项系数的缩小值
预 显然，荷载的标准值和荷载与材料强度的安全系数规定得越
高，就表示结构的安全设置水准越高，设计的结构就越安全。
2、混凝土耐久性概念及结构服役寿命
❖ 混凝土耐久性 长期使用 环境严酷 性能不变
节约维护成本
时髦的话: 保证美好生 活的长久性
大量的混凝土 耐久性问题
桥梁病害
开裂 钢筋锈蚀
剥落
钢筋混凝土的侵蚀损毁
碎掉
大量的混凝土 耐久性问题
剥落
坑洼
混凝土路面受盐冻剥落
冰岛一港口
大量的混凝土 耐久性问题
错位
破碎脱落
硫酸盐侵蚀引起的大坝破坏 裂缝
碱—骨料反 应引起的错位
碱—骨料反应引起混凝土的自由变形产生网状裂缝
遭酸雨频繁作用的构件
遭酸雨频繁作用的构件
满足耐久性要求的混凝土最低强度等级
环境类别与作用等级
Ⅰ-A Ⅰ-B Ⅰ-C Ⅱ-C Ⅱ-D Ⅱ-E Ⅲ-C，Ⅳ-C，Ⅴ-C，Ⅲ-D， Ⅳ-D Ⅴ-D，Ⅲ-E，Ⅳ-E Ⅴ-E，Ⅲ-F
环境类别 一般环境
Ⅰ
冻融环境 Ⅱ
环境作用等级
环境条件
结构构件示例
Ⅰ-A
室内干燥环境 永久的静水浸没环境
常年干燥、低湿度环境中的室内构件；所有表面均永久处于 静水下的构件
非干湿交替的室内潮湿环境
Ⅰ-B
非干湿交替的露天环境
中、高湿度环境中的室内构件；不接触或偶尔接触雨水的室 外构件；长期与水或湿润土体接触的构件
严寒和寒冷地区的无盐环境严寒和寒冷地区的水位变动区构件和频繁受雨淋的构件水平
混凝土高度饱水
表面
Ⅱ-D
微冻地区的有盐环境混凝土有氯盐微冻地区的水位变动区构件和频繁受雨淋的构件水平
高度饱水
表面
严混寒凝和土寒高冷度地 饱区 水的有盐环境有氯盐严寒和寒冷地区受雨淋构件的竖向表面
Ⅱ-E
严寒和寒冷地区的有盐环境有氯盐严寒和寒冷地区的水位变动区构件和频繁受雨淋的构
保证安全 性能稳定
第二种情况：偶然突发
☆混凝土结构安全性设计原则
为什么要做安全性设计 --要有安全依据，心中有底
混凝土结构的安全性是建筑工程质量的重要保证，是命根
因 结构需要承受的负荷以及结构的材料性能、设计计算方法、
施工质量等均存在着许多不确定性
规
做
范 规
定
两个富余量：
结构必须承受的负荷设计值应该是荷载标1、准构值件承乘受以荷大载能力富余量；
Ⅳ-E
Ⅴ-C Ⅴ-D Ⅴ-E
受除冰盐盐雾轻度作用 四周浸没于含氯化物水中 接触较低浓度氯离子水体，且有干湿交替 受除冰盐水溶液轻度溅射作用 接触较高浓度氯离子水体，且有干湿交替
直接接触除冰盐溶液
受除冰盐水溶液重度溅射或重度盐雾作用
接触高浓度氯离子水体，有干湿交替
汽车或机车废气 酸雨（雾、露）pH值≥4.5 酸雨pH值<4.5
大气区（重度盐雾）距平均水位上方15 m高度以内的 海上大气区；离涨潮岸线100 m以内、低于水平面以上 15 m的陆上室外环境
桥梁上部结构构件；靠海的陆上建筑外墙及 室外构件
潮汐区和浪溅区，非炎热地区
桥墩，码头
Ⅲ-F
潮汐区和浪溅区，非炎热地区
桥墩，码头
除冰盐氯 化物环境
Ⅳ
化学腐蚀 环境Ⅴ
Ⅳ-C
Ⅳ-D
混凝土高度饱水
件水平表面
环境类别 环境作用等级
环境条件
结构构件示例
Ⅲ-C
水下区和土中区；周边永久浸没于海水或埋于土中 桥墩，基础
氯化物环 境Ⅲ
Ⅲ-D Ⅲ-E
大气区（轻度盐雾）距平均水位15 m高度以上的海上 桥墩，桥梁上部结构构件；靠海的陆上建筑 大气区；涨潮岸线以外100～300 m内的陆上室外环境 外墙及室外构件
大 侵蚀性介质渗透进入混凝土
反应、硫酸盐、海水和酸的 侵蚀、碳化；
类 的速率所决定
➢ 物理的：冻融、盐结晶、火 灾等。
内 第二类：是磨耗、冲磨与空
容 蚀，涉及一些另外的机理。
主要涉 及工作
抗渗性、抗冻性 耐腐蚀性、抗碳化性 抑制碱—骨料反应 耐火性、耐磨性与抗冲刷性
6、混凝土耐久性设计
对配筋混凝土结构的环境类别及作用等级
离开行车道10 m以外接触盐雾的构件 地下水中构件 处于水位变动区，或部分暴露于大气、部分 在地下水土中的构件 桥梁护墙、立交桥桥墩 海水游泳池壁；处于水位变动区，或部分暴 露于大气、部分在地下水土中的构件 路面，桥面板，与含盐渗漏水接触的桥梁帽 梁、墩柱顶面 桥梁护栏、护墙，立交桥桥墩；车道两侧10 m以内的构件 处于水位变动区，或部分暴露于大气、部分 在地下水土中的构件 受废气直射的结构构件，处于封闭空间内受 废气作用的车库或隧道构件
混凝土材料在长期使用过程中，抵抗因服役环境外部因素和材料内部 原因造成的侵蚀和破坏，而保持其原有性能不变的能力。
❖ 混凝土构筑物的服役寿命 各种环境 性能失限 经历时间
混凝土构筑物受到其服役环境因素的侵蚀和破坏，导致其使用性 能下降到最低设计值时，所经历的时间(年)。
❖ 混凝土耐久性的重要性
◇保证混凝土构筑物运行的安全性 ◇延长混凝土构筑物的服役寿命 ◇节约混凝土构筑物维护成本 ◇节约自然资源，减少消耗 ◇改善人类居住的环境条件
3、混凝土性能劣化的模式 水
溶蚀 磨损
质量 损失
组成 改变
性能劣 化模式
开裂 剥落
体积膨胀 结构酥松
强度下降 弹模降低
气体
风化
环境
因素
磨损
冻融
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化学
腐蚀
化学 反应
渗透 内部 体积 渗流 原因 变化
吸水 吸湿
4、导致混凝土性能劣化的因素
5、混凝土耐久性的内容
两 第一类：由水、空气和其它 ➢ 化学的：钢筋锈蚀、碱-骨料
长期湿润环境
Ⅰ-C
干湿交替环境
与冷凝水、露水或与蒸汽频繁接触的室内构件；地下室顶板 构件；表面频繁淋雨或频繁与水接触的室外构件；处于水位 变动区的构件
Ⅱ-C
微高冻度地饱区水的无盐环境混凝土微冻地区的水位变动区构件和频繁受雨淋的构件水平表面 严混寒凝和土寒中冷度地 饱区 水的无盐环境严寒和寒冷地区受雨淋构件的竖向表面
中铁建股份公司总工程师培训班
混凝土结构及 材料安全与耐久性
西南交通大学 二0一八年五月
概述
1、混凝土结构安全性
第一种情况：正常
☆ 混凝土结构安全性的定义
混凝土结构的安全性是指在正常施工和正常使 用下混凝土结构及其构件承受可能出现的各种外界 作用、并能防止破坏、倒塌、保护人员和设备安全 的能力，包括偶然突发事件发生时和发生后，仍然 保持必要的整体稳定性的能力。