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混凝土结构耐久性的内涵
混凝土结构耐久性的概念
传统的混凝土结构耐久性设计[1e]定义为:全面地考虑材料质量、施工工序和结构构造,使结构在一定的环境中正常工作,在要求的期限内不需要维修。《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068-2001)中对混凝土结构耐久性的定义是:结构在规定的工作环境中,在预定时期内,其材料性能的恶化不致导致结构出现不可接受的失效概率，在正常维护条件下,结构能够正常使用到规定的设计使用年限。上述对结构耐久性的定义仅局限于外部环境(非荷载作用)对结构的长期作用,致使在结构性能的(退化或增强)的变化上有一定的局限性。事实上,荷载对结构产生的累积损伤也应属于耐久性的范畴。作者认为结构的耐久性是结构的综合性能,反映了结构性能随时间的变化。因此,研究和定义混凝土结构的耐久性概念,应从影响结构性能变化的因素人手;而影响结构性能变化的因素大致有三个方面:荷载作用、环境作用和结构材料内部因素的作用荷载对结构性能变化的影响主要体现在结构的累积损伤方面。累积损伤分为静态累积损伤和动态累积损伤。静态累积损伤是指在静态荷载作用下结构损伤随时间的积累动态累积损伤是指在动态荷载(反复荷载、重复荷载)作用下结构随时间或荷载作用次数的累积损伤。动态 荷载作用下的疲劳就是一种典型的动态累积损伤。承受反复荷载作用的结构,在荷载水平远低于正常失效荷载时就可能发生疲劳失效。累积损伤作用的后果是使结构性能降低，从而降低结构的可靠性。环境对结构的影响可分为自然环境和使用环境。自然环境中腐蚀介质对结构的劣化作用主要有混凝土的碳化、氯离子侵蚀、硫酸盐腐蚀、冻融循环等。使用环境对结构的不利影响主要是化学介质对结构的腐蚀等。腐蚀介质渗入钢筋混凝土结构内部,会使钢筋发生锈蚀,强度降低,同时影响钢筋与混凝土之间的黏结力,从而使结构构件的性能降低材料内部作用的影响主要是材料随时间的增长逐渐老化,材料性能下降,强度降低活性材料与其他组成材料发生缓慢的化学反应,如混凝土的碱-集料反应等。材料性能退化的结果必然导致结构性能逐渐衰减。以上影响结构性能降低的原因也是影响结构耐久性的真正原因,它们都有一个共同的特点,即损伤随时间不断积累,是一个动态的渐变过程。当这种损伤积累到一定程度时,就会影响到结构的适用性、安全性及其他性能。
因此,笔者从结构累积损伤及结构性能变化的角度,重新定义了包含荷载等影响因素的结构耐久性[28],即结构在可能引起其性能变化的各种作用(荷载、环境材料内部因素等)下,在预定的使用年限和适当的维修条件下,结构能够长期抵御性能劣化的能力。
混凝土结构耐久性研究内容
混凝土结构耐久性的研究内容可分为环境、材料、构件和结构四个层次,相对而言,材料和构件层次的研究较为深入;而环境与结构层次的研究迄待进一步深入研究[29-31]。为了更加直观地说明混凝土结构耐久性这一课题所涉及的研究内容，绘制成图 1-13 加以说明。
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