钢筋混凝土结构耐久性的研究现状

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇钢筋混凝土结构耐久性的研究现状范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：结构耐久性失效是导致钢筋混凝土结构失效的最主要原因之一，钢筋混凝土结构耐久性问题越来越引起工程界重视。本文从结构耐久性研究的分类及其形成机理、影响因素、研究方法对国内外研究现状进行介绍。

Abstract: Durability losing effectiveness is one of the most mianly reasons lead to ferroconcrete lose effectiveness in normal operating condition, the problem of ferroconcrete durability is being paid more and more attention from construction field. This article introduces the situation of home and abroad research from the classification of structure durability research and formation organism, influence factor and research method.

关键词：耐久性；材料；构件；结构

Key words: durability; material; components; structure

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0154-01

1 材料耐久性研究现状

针对材料耐久性，国内外学者以及对混凝土碳化、钢筋锈蚀、氯离子腐蚀、碱骨料反应、混凝土冻融破坏进行了大量研究。钢筋锈蚀等因素是导致结构构件破坏和抵抗力下降的最主要因素，成了近期研究的重点。混凝土中钢筋的锈蚀是一个电化学反应过程，研究人员己从不同的角度进行过混凝土中钢筋锈蚀的相关研究，结果不尽相同，但有一个共同的认识，那就是钢筋的钝化膜破坏后，在氧气和水的共同作用下开始锈蚀，锈蚀后体积膨胀，会使得周围混凝土产生压应力，于是混凝土产生顺筋裂缝，引起混凝土保护层剥落，而裂缝和保护层剥落又会进一步加剧钢筋锈蚀，如此恶性循环，对混凝土结构造成破坏。

研究学者对混凝土保护层开裂前后的钢筋锈蚀量、及其与裂缝宽度的相互联系进行了大量研究，并就此提出了钢筋锈蚀量的预测模型。现有预测模型可大概分为两大类：第一类是以腐蚀电化学原理为基础的理论模型，有牛荻涛等建立的大气环境混凝土开裂前后锈蚀量预测模型[7，8]、金伟良等提出了混凝土开裂前钢筋锈蚀率预测模型[9]，他认为氧气扩散系数与时间密切相关，并考虑了钢筋锈蚀后的半径变化，采用了一般的碳化表达式；第二类是锈蚀量预测模型，这类模型是以试验数据和实际工程调研为基础，用构件特征参数建立起的经验模型，有Morinaga[6]提出的环境参数变化的经验表达式，他认为钢筋锈蚀速度是受温度、氧气浓度、相对湿度、氯离子含量等因素影响的。

2 构件耐久性研究

构件耐久性研究是结构耐久性的前提和基础。研究主要包括对锈后裂缝宽度的变化，锈后钢筋混凝土粘结性能的改变，锈后构件承载力和构件适用性的评估，以及对构件使用寿命的预测。其中，构件寿命预测方面的研究较多，主要有碳化寿命理论、锈胀开裂寿命理论、承载力寿命理论、经济寿命理论等。

构件的耐久性研究，主要是对耐久性退化构件的研究。目前，已初步了解了构件的锈蚀和损坏程度与承载力、黏结滑移性能的关系。而构件耐久性研究的大量成果是由快速锈蚀构件得出，其中，外加电流的快速锈蚀试验法，是一种能在短期时间内得到预定锈蚀程度构件的试验方法，方法简单。同时，也有学者指出通电锈蚀下的钢筋锈蚀规律及构件耐久性下降机理与自然锈蚀下的情况有所不同。

3 结构耐久性研究

结构耐久性研究的主要目的是解决新建结构的耐久性设计问题以及对已建结构的耐久性评估，并对不同耐久性等级的结构给出不同构造措施以保证结构可靠度和耐久性基础下，降低工程的造价。钢筋混凝土结构耐久性的研究主要包括结构耐久性设计、耐久性评定和寿命预测三个方面。

目前我国的《混凝土结构设计规范》，对于混凝土耐久性设计主要是一些构造措施的规定，规定最大水灰比，最低混凝土强度等级，最小水泥用量，最大碱含量，最大氯离子含量等。另外，对混凝土各个构件最小保护层厚度也做了详细规定。我国的混凝土耐久性设计还停留在仅满足构造要求阶段，还远没达到像强度设计的计算水平，因此耐久性设计面临巨大挑战，也是对耐久性研究的很大考验。目前，《混凝土耐久性设计建议》正在编制中，将为混凝土设计和施工具有指导意义。

要对整体结构的耐久性做出评定，就要综合考虑各个方面的因素。目前，综合考虑各个构件之间的联系，研究得出了混凝土耐久性方面的一些评估方法，主要有神经网络法、模糊数学法、可靠度法、综合评判法、专家系统法等等。

对结构进行寿命预测，关键是确定结构寿命终结的标准，也就是结构寿命的评估准则。学者对结构寿命认识的角度不同，因此结构寿命状态的界定也不同。目前采用模糊法、网络法、概率法、动态分析法、类比法、经验法、快速试验法等方法对结构构件寿命的预测，已取得了一些成果，而对结构寿命预测的研究才刚起步。

4 结语

耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用状态下失效的最主要原因之一，这一问题如不能很好地解决将严重影响混凝土的使用。因此，钢筋混凝土耐久性的研究具有很大的现实意义，目前对这一现象的研究有可喜可忧之处。

可喜的是对这一现象有过去的一直被忽视到现在的广泛被关注，并且目前各方面都开展了深入的研究；可忧的是尚有很多方面还未被人们所认识，对造成耐久性失效问题也一直得不到有效的解决。希望能通过材料、构件、结构耐久性的深入研究，最终能将这一问题减小到可接受的程度。

参考文献：

[1]Papadakis VG，Vayenas C G.FardisMN.Modeling and exper-imental investigation of concrete carbonation[J].ACI Material Journal，1991，88（4）：363-373.

[2]牛荻涛，石玉钗，雷怡生.混凝土碳化的概率模型及碳化可靠性分析[J].西安建筑科技大学学报，1995，27（2）：252-256.

[3]牛荻涛，陈亦奇，于澍.混凝土结构的碳化模式与碳化寿命分析[J].西安建筑科技大学学报，1995，27（4）：365-369.

[4]金伟良，张亮，鄢飞.函数型神经网络法在混凝土碳化分析中的应用[J].浙江大学学报：工学版，1998，32（5）：519-525.

[5]阿列克谢耶夫.钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀与保护[M].黄可信，吴兴祖等，译.北京：中国建筑工业出版社，1983.

[6]张誉，张伟平，蒋利学，等.混凝土结构耐久性概论[M].上海：上海科学技术出版社，2003：42-43.

[7]牛荻涛，王庆霖，王林科.锈蚀开裂前混凝土中钢筋锈蚀量的预测模型[J].工业建筑，1996，26（4）：8-10.

[8]牛荻涛，王庆霖，王林科.锈蚀开裂后混凝土中钢筋锈蚀量的预测[J].工业建筑，1996，26（4）：11-13.

[9]金伟良，鄢飞，张亮.考虑混凝土碳化规律的钢筋锈蚀率预测模型[J].浙江大学学报：工学版，2000，34（2）：430-434.