建筑结构与选型建筑系教程变形裂缝学习教案

1、会计学1建筑结构与选型建筑结构与选型 建筑系教程建筑系教程(jiochng) 变形裂缝变形裂缝第一页，共49页。第九章第九章 受弯构件变形和裂缝受弯构件变形和裂缝(li fng)(li fng)宽度宽度计算计算9.2 9.2 裂缝宽度计算裂缝宽度计算9.1 9.1 概概 述述9.3 9.3 受弯构件的挠度验算受弯构件的挠度验算9.4 9.4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第1页/共48页第二页，共49页。9.1 9.1 概概 述述外观感觉裂缝过宽：钢筋锈蚀导致承载力降低， 影响使用寿命耐久性耐久性心理承受：不安

2、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影响正常使用：如吊车、精密仪器适用性适用性-承载能力极限状态承载能力极限状态安全性安全性结构结构功能功能第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第2页/共48页第三页，共49页。 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。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正常使用

3、极限状态的计算表达式为: :S Sk k：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。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。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.kkRS结构的极限结构的极限(jxin)(jxin)状态状态: : 承载能力极限承载能力极限(jxin)(jxin)状态状态: : 安全性安全性 正常使用极限正常使用极限(jxin)(jxin)状态状态: : 适用性和耐久性适用性和耐久性正

4、常使用极限正常使用极限(jxin)(jxin)状态主要验算构件的裂缝宽度以及变形。状态主要验算构件的裂缝宽度以及变形。第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第3页/共48页第四页，共49页。9.2 9.2 裂缝宽度裂缝宽度(kund)(kund)计算计算荷载引起的裂缝宽度荷载引起的裂缝宽度(kund)(kund)表9-6 裂缝控制等级与裂缝宽度限值 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构 环境 类别 裂缝控制等级 最大裂缝宽度限值 裂缝控制等级 最大裂缝宽度限值 一 三 0.3 三 0.2 二 三 0.2 二 三 三 0.2 一 第九章第九章 受弯构件变形受弯

5、构件变形(bin xng)和裂缝宽度计算和裂缝宽度计算第4页/共48页第五页，共49页。9.2 9.2 裂缝宽度裂缝宽度(kund)(kund)计算计算 9.2.1 9.2.1 受弯构件裂缝的出现、分布与开展受弯构件裂缝的出现、分布与开展第一批裂缝(li fng)第二批裂缝(li fng)裂缝稳定第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度计算受弯构件变形和裂缝宽度计算第5页/共48页第六页，共49页。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。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）

6、裂缝。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，配筋率越小，Dss就越大。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(chngxn)建立起拉应力建立起拉应力sc，而钢筋的拉应力则随距裂缝截面距离的增加而减小。，而钢筋的拉应力则随距裂缝截面距离的增加而减小。当

7、距裂缝截面有足够的长度当距裂缝截面有足够的长度 l 时，混凝土拉应力时，混凝土拉应力sc增大到增大到 ft，此时将出现新的裂缝。，此时将出现新的裂缝。9.2 9.2 裂缝宽度裂缝宽度(kund)(kund)计算计算第九章第九章 受弯构件变形受弯构件变形(bin xng)和裂缝宽度计算和裂缝宽度计算第6页/共48页第七页，共49页。如果两条裂缝的间距小于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，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（，因此将不会出现新的裂缝，裂缝的间距最终将稳定在（l 2

8、l）之间，平均间距可取）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。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。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(dozh)钢筋与混凝土之间产生变形差，这是裂缝宽度计算的

9、依据。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。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。9.2 9.2 裂缝裂缝(li fng)(li fng)宽度计算宽度计算第九章第九章 受弯构件变形受弯构件变形(bin xng)和裂缝

10、宽度计算和裂缝宽度计算第7页/共48页第八页，共49页。 根据根据(gnj)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lcr的计算公式为，的计算公式为，受弯构件受弯构件(gujin)c最外层纵向受拉钢筋外边缘最外层纵向受拉钢筋外边缘(binyun)到受拉区到受拉区底边的距离（底边的距离（mm），当），当c20mm时，取时，取c=20mm；deq纵向受拉钢筋的等效直径（纵向受拉钢筋的等效直径（mm。9.2.2 9.2.2 平均裂缝间距平均裂缝间距temdcl08. 09 .

11、1lcrdeqffstehbbbhA)(5.0有效配筋率9.2 9.2 裂缝宽度计算裂缝宽度计算第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度计算受弯构件变形和裂缝宽度计算第8页/共48页第九页，共49页。9.2.3 9.2.3 平均裂缝宽度平均裂缝宽度msssmlEw85.0平均裂缝宽度平均裂缝宽度lcrsksk-裂缝截面处纵筋的拉应力裂缝截面处纵筋的拉应力裂缝间纵筋拉应变不均匀系数裂缝间纵筋拉应变不均匀系数tesstkf65.01 .1当当 1.0时，取时，取 =1.0；对直接承受重复荷载作用的构件，取对直接承受重复荷载作用的构件，取 =1.0。skte9.2 9.2 裂缝宽度裂缝宽度(kund)(

12、kund)计算计算第九章第九章 受弯构件受弯构件(gujin)变形和裂缝宽度计算变形和裂缝宽度计算第9页/共48页第十页，共49页。实测表明，裂缝宽度具有很大的离散性。实测表明，裂缝宽度具有很大的离散性。实测裂缝宽度与上述计算的平均裂缝宽度实测裂缝宽度与上述计算的平均裂缝宽度wm的比值的比值(bzh)为为t 。大量裂缝量测结果统计表明，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。的概率密度分布基本为正态。取超越概率为取超越概率为5%的最大裂缝宽度可由下式求得的最大裂缝宽度可由下式求得:9.2.4 9.2.4 最大裂缝宽度最大裂缝宽度)645. 11 (maxmww式中式中 为裂缝宽

13、度变异系数，为裂缝宽度变异系数，对受弯构件，试验统计得对受弯构件，试验统计得 =0.4，故取裂缝扩大系数故取裂缝扩大系数t t =1.66。即 wmax=1.66wm9.2 9.2 裂缝宽度计算裂缝宽度计算第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第10页/共48页第十一页，共49页。9.2 9.2 裂缝裂缝(li fng)(li fng)宽度计算宽度计算长期荷载的影响长期荷载的影响：由于混凝土的由于混凝土的滑移徐变滑移徐变和和拉应力的松弛拉应力的松弛，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。，会导致裂缝间混凝土不断退

14、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。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，荷载的变动，环境温度环境温度的变化，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。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，根据长期观测结果，长期荷载下裂缝的扩大系数为长期荷载下裂缝的扩大系数为1.51.5。)08. 09 . 1 (maxtessscrdcEw受弯构件受弯构件: :2.1skdeq第九章第九章 受弯构件变形

15、和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第11页/共48页第十二页，共49页。9.3 9.3 受弯构件的挠度验算受弯构件的挠度验算9.3.1 9.3.1 变形限值变形限值 f f f f f- f-为挠度变形限值。主要从以下几个方面考虑：为挠度变形限值。主要从以下几个方面考虑：1 1、保证结构的使用功能要求。结构构件产生过大的变形将、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

16、产生渗漏；吊车梁和桥梁的过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。大变形会妨碍吊车和车辆的正常运行等。2 2、防止对结构构件产生不良影响。如支承在砖墙上的梁端、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产生过大转角(zhunjio)(zhunjio)，将使支承面积减小、支，将使支承面积减小、支承反力偏心增大，并会引起墙体开裂。承反力偏心增大，并会引起墙体开裂。3 3、防止对非结构构件产生不良影响。结构变形过大会使门、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、天花板的开裂或窗等不能正常开关，也会导致

17、隔墙、天花板的开裂或损坏。损坏。第九章第九章 受弯构件变形受弯构件变形(bin xng)和裂缝宽度计算和裂缝宽度计算第12页/共48页第十三页，共49页。4 4、保证使用者的感觉在可接受的程度之内。过大振动、保证使用者的感觉在可接受的程度之内。过大振动(zhndng)(zhndng)、变形会引起使用者的不适或不安全感。、变形会引起使用者的不适或不安全感。 表表 9.1 受弯构件的挠度限值受弯构件的挠度限值 构 件 类 型 挠度限值（以计算跨度 l0计算） 吊车梁：手动吊车 电动吊车 l0/500 l0/600 屋盖、楼盖及楼梯构件： 当 l07m 时 当 7ml09m 时 当 l0 9m 时

18、l0/200(l0/250) l0/250(l0/300) l0/300(l0/400) 注：1、表中括号内数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件； 2、悬臂构件的挠度限值按表中相应数值乘以系数 2.0 取用。 9.3 9.3 受弯构件的挠度受弯构件的挠度(nod)(nod)验算验算第九章第九章 受弯构件变形和裂缝受弯构件变形和裂缝(li fng)宽度计算宽度计算第13页/共48页第十四页，共49页。9.3.2 9.3.2 钢筋混凝土梁挠度钢筋混凝土梁挠度(nod)(nod)验算的特点验算的特点f截面抗弯刚度截面抗弯刚度EIEI 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

19、理关系。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，对于弹性均质材料截面，EIEI为常数。为常数。 2lEIMSf EIMlEIqlf244853845均布：EIMlEIPlf23121481集中：= =9.3 受弯构件受弯构件(gujin)的挠度验算的挠度验算第九章第九章 受弯构件变形和裂缝受弯构件变形和裂缝(li fng)宽度计算宽度计算第14页/共48页第十五页，共49页。 由于混凝土开裂、弹塑性应力-应变关系和钢筋屈服等影响，钢筋混凝土梁的刚度不是常数，刚度计算需要研究构件带裂缝时的工作(gngzu)情况。故钢筋混凝土受弯构件的挠度验算

20、中关键问题就是求刚度9.3 受弯构件受弯构件(gujin)的挠度验算的挠度验算第九章第九章 受弯构件受弯构件(gujin)变形和裂缝宽度计算变形和裂缝宽度计算第15页/共48页第十六页，共49页。9.3.3 9.3.3 刚度刚度( (nn d) d)公式的建立公式的建立材料力学中曲率与弯矩关系的推导材料力学中曲率与弯矩关系的推导EIMy几何关系几何关系EE物理关系物理关系yIM平衡关系平衡关系 yEyEIM9.3 受弯构件受弯构件(gujin)的挠度验算的挠度验算第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第16页/共48页第十七页，共49页。0)(bhhbb

21、fff受压翼缘加强受压翼缘加强(jiqing)系数系数钢筋应变不均匀钢筋应变不均匀(jnyn)系数系数y 见前述。见前述。根据上述关系，考虑根据上述关系，考虑(kol)钢筋混凝土梁的受力变形特点，得出钢筋混凝土梁的受力变形特点，得出钢筋混凝土梁的短期刚度计算公式为：钢筋混凝土梁的短期刚度计算公式为：fEssshAEB5.31615.120fEE5.3162.01.15+E -钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值。9.3 受弯构件的挠度验算受弯构件的挠度验算第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度计算受弯构件变形和裂缝宽度计算第17页/共48页第十八页，共49页。9.

22、3 受弯构件受弯构件(gujin)的挠度验算的挠度验算第九章第九章 受弯构件变形和裂缝受弯构件变形和裂缝(li fng)宽度计算宽度计算第18页/共48页第十九页，共49页。9.3.4 9.3.4 长期荷载作用下的抗弯刚度长期荷载作用下的抗弯刚度B 在长期荷载作用下，由于混凝土的在长期荷载作用下，由于混凝土的徐变徐变，会使梁的挠度随时间增长。此外，钢筋与混凝土间，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粘结滑移徐变、混凝土、混凝土收缩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与短期挠度的比值q

23、 q 可按下式计算可按下式计算:q4 . 00 . 2slsslBMMMB) 1( q长期抗弯刚度长期抗弯刚度BMq(-1) + MkMkMk按荷载效应的标准组合计算(j sun)的弯矩值。Mq-按荷载效应的准永久组合计算(j sun)的弯矩值。9.3 受弯构件受弯构件(gujin)的挠度验算的挠度验算第九章第九章 受弯构件变形和裂缝受弯构件变形和裂缝(li fng)宽度计算宽度计算第19页/共48页第二十页，共49页。9.3.5 受弯构件受弯构件(gujin)的挠度计算的挠度计算 2lEIMSf B= =BMk9.3 受弯构件的挠度受弯构件的挠度(nod)验算验算第九章第九章 受弯构件受弯构

24、件(gujin)变形和裂缝宽度计算变形和裂缝宽度计算第20页/共48页第二十一页，共49页。9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的耐久性的耐久性第九章第九章 受弯构件变形和裂缝受弯构件变形和裂缝(li fng)宽度计算宽度计算第21页/共48页第二十二页，共49页。混凝土结构混凝土结构(jigu)使用寿命的阶段使用寿命的阶段 无损伤无损伤劣化开始劣化开始(kish)，可修，可修补补毁坏毁坏(huhui),废弃废弃9.4 9.4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度计算受弯构件变形和裂缝宽度计算第22页/共48页第二十三页，共49页。H

25、ighway Bridge in Service New York State, US美国美国(mi u)纽约州纽约州高架桥高架桥第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第23页/共48页第二十四页，共49页。世界上经济发达国家的工程建设大体上经历了三个阶段：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；大规模建设；新建与改建、维修并重；新建与改建、维修并重；重点转向既有建筑物的维修改造。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，这使得目前经济发达国家处于第三

26、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(sh de)耐久性问题变得十分重要。耐久性问题变得十分重要。9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的耐久性的耐久性第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第24页/共48页第二十五页，共49页。 我国我国5050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。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

27、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(f d (f d u ji)u ji)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(f d (f d u ji)u ji)的覆辙，对国家经济建设造成巨大浪费。的覆辙，对国家经济建设造成巨大浪费。9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的耐久性的耐久性第九章第九章 受弯构件变形受弯构件变形(bin xng

28、)和裂缝宽度计算和裂缝宽度计算第25页/共48页第二十六页，共49页。碳化9.4.1 9.4.1 影响混凝土结构影响混凝土结构(jigu)(jigu)耐久性的因素耐久性的因素内部因素：内部因素： 1. 1.混凝土强度混凝土强度 2. 2.渗透性渗透性 3. 3.保护层厚度保护层厚度 4. 4.水泥水泥(shun)(shun)品种品种 5. 5.标号和用量标号和用量 6. 6.外加剂等外加剂等外部因素外部因素(yn s)(yn s)： 1. 1.环境温度环境温度 2. 2.湿度湿度 3.CO2 3.CO2含量含量 4. 4.侵蚀性介质侵蚀性介质 等等第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度计算受弯构

29、件变形和裂缝宽度计算第26页/共48页第二十七页，共49页。1 1、混凝土的冻融破坏、混凝土的冻融破坏(phui)(phui)9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的的耐久性耐久性第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度计算受弯构件变形和裂缝宽度计算第27页/共48页第二十八页，共49页。2 2、混凝土的碱集料反应、混凝土的碱集料反应(fnyng)(fnyng)9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的耐久性的耐久性第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度计算受弯构件变形和裂缝宽度计算第28页/共48页第二十九页，共49页。3 3、侵蚀性介质、侵蚀性介质(ji

30、zh)(jizh)的腐蚀的腐蚀硫酸盐腐蚀硫酸盐腐蚀(fsh)(fsh)：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：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SO2SO2的含量表示）达到的含量表示）达到22时，就会产生严重的腐蚀时，就会产生严重的腐蚀(fsh)(fsh)。酸腐蚀酸腐蚀(fsh)(fsh)：混凝土是碱性材料，遇到酸性

31、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：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CO2CO2的水。此外有些油脂、腐植质也呈酸性，对混凝土有腐蚀的水。此外有些油脂、腐植质也呈酸性，对混凝土有腐蚀(fsh)(fsh)作用。作用。海水腐蚀海水腐蚀(fsh)(fsh)：在海港、近海结构中的混凝土构筑物，经常受到海水的侵蚀。海水中的：在海港、近海结构中的混凝土构筑物，经常受到海水的侵蚀。海水中的Na

32、ClNaCl、MgCl2MgCl2、MgSO4MgSO4、K2SO4K2SO4等成分，尤其是等成分，尤其是Cl-Cl-和硫酸镁对混凝土有较强的腐蚀和硫酸镁对混凝土有较强的腐蚀(fsh)(fsh)作用。在海岸飞溅区，受到干湿的物理作用，也有利于作用。在海岸飞溅区，受到干湿的物理作用，也有利于Cl-Cl-和和SO4SO4的渗入，极易造成钢筋锈蚀。的渗入，极易造成钢筋锈蚀。9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的耐久性的耐久性第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度计算受弯构件变形和裂缝宽度计算第29页/共48页第三十页，共49页。柱开胀柱开胀第九章第九章 受弯构件受弯构件(guj

33、in)变形和裂缝宽度计算变形和裂缝宽度计算第30页/共48页第三十一页，共49页。结构(jigu)梁腐蚀破坏第九章第九章 受弯构件受弯构件(gujin)变形和裂缝宽度计算变形和裂缝宽度计算第31页/共48页第三十二页，共49页。桥柱第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第32页/共48页第三十三页，共49页。桥面(qio min)护栏第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第33页/共48页第三十四页，共49页。桥柱第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第34页/共48页第三十

34、五页，共49页。4 4、混凝土的碳化、混凝土的碳化9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的耐久性的耐久性第九章第九章 受弯构件变形受弯构件变形(bin xng)和裂缝宽度计算和裂缝宽度计算第35页/共48页第三十六页，共49页。1 1 环境因素环境因素 碳化速度主要取决于空气中的碳化速度主要取决于空气中的CO2CO2浓度和向混凝土中的扩浓度和向混凝土中的扩散速度。空气中的散速度。空气中的CO2CO2浓度大，混凝土内外浓度大，混凝土内外CO2CO2浓度梯度也浓度梯度也愈大，因而愈大，因而CO2CO2向混凝土内的渗透速度快，碳化反应也快向混凝土内的渗透速度快，碳化反应也快。

35、空气湿度和温度对碳化反应速度有较大影响。因为碳化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反应要产生(chnshng)(chnshng)水份向外扩散，湿度越大，水水份向外扩散，湿度越大，水份扩散越慢。当空气相对湿度大于份扩散越慢。当空气相对湿度大于80%80%，碳化反应的附加，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。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，空气中的而在极干燥环境下，空气中的CO2CO2无法溶于混凝土中的孔无法溶于混凝土中的孔隙水中，碳化反应也无法进行。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试验表

36、明，当混凝土周围介质的相对湿度为50%75%50%75%时，时，混凝土碳化速度最快。环境温度越高，碳化的化学反应速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，且度越快，且CO2CO2向混凝土内的扩散速度也越快。向混凝土内的扩散速度也越快。9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的耐久性的耐久性第九章第九章 受弯构件变形受弯构件变形(bin xng)和裂缝宽度计算和裂缝宽度计算第36页/共48页第三十七页，共49页。2 2 材料因素材料因素 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

37、，因而对混凝土碳化有重要影响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。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，混凝土内部的孔隙下，水灰比越大，混凝土内部的孔隙(kngx)(kngx)率也越大率也越大，密实性就越差，密实性就越差，CO2CO2的渗入速度越快，因而碳化的速度的渗入速度越快，因而碳化的速度也越快。也越快。 水灰比大会使混凝土孔隙水灰比大会使混凝土孔隙

38、(kngx)(kngx)中游离水增多，有利中游离水增多，有利于碳化反应。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。混凝土中外加掺合料和骨料品种对碳化也有一定的影响。9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的耐久性的耐久性第九章第九章 受弯构件受弯构件(gujin)变形和裂缝宽度计算变形和裂缝宽度计算第37页/共48页第三十八页，共49页。3 3 施工养护条件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(fngf)(fngf

39、)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。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 4 覆盖层覆盖层不同饰面材料的碳化深度比9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的的耐久性耐久性第九章第九章 受弯构件受弯构件(gujin)变形和裂缝宽度计算变形和裂缝宽度计算第38页/共48页第三十九页，共49页。55、钢筋、钢筋(gngjn)(gngjn)锈蚀锈蚀钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)锈蚀是影响钢筋锈蚀是影响钢筋(gngjn)(gngjn

40、)混凝土结构耐久性的最关键问题。混凝土结构耐久性的最关键问题。9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的耐久性的耐久性第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第39页/共48页第四十页，共49页。9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的的耐久性耐久性第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度受弯构件变形和裂缝宽度(kund)计算计算第40页/共48页第四十一页，共49页。9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的的耐久性耐久性第九章第九章 受弯构件变形和裂缝受弯构件变形和裂缝(li fng)宽度计算宽

41、度计算第41页/共48页第四十二页，共49页。 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“坑蚀坑蚀”，继而逐渐形成，继而逐渐形成“环蚀环蚀”，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，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“暴筋暴筋”，从而导致截面承载力下降，从而导致截面承载力下降(xijing)，直至最终引起结构破坏。，直至最终引

42、起结构破坏。9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的耐久性的耐久性第九章第九章 受弯构件变形受弯构件变形(bin xng)和裂缝宽度计算和裂缝宽度计算第42页/共48页第四十三页，共49页。9.4.2 9.4.2 结构工作环境结构工作环境(hunjng)(hunjng)类别类别表 9-3 混凝土结构的使用环境类别 环境类别 说 明 一 室内正常环境；无侵蚀性介质、无高温高湿影响、不与土壤直接接触的环境 a 室内潮湿环境；露天环境；与无侵蚀性水及土壤直接接触的环境 二 b 寒冷及严寒地区的露天环境；与无侵蚀性水及土壤直接接触的环境 三 使用除冰盐的环境；严寒寒冷地区的水位变

43、动区；滨海地区室外环境； 四 海洋环境（海水潮汐区；浪溅区；海水下环境） 五 受人为和自然的化学侵蚀性物质影响的环境 9.4 9.4 混凝土结构混凝土结构(jigu)(jigu)的耐久性的耐久性第九章第九章 受弯构件变形和裂缝宽度计算受弯构件变形和裂缝宽度计算第43页/共48页第四十四页，共49页。9.4.3 9.4.3 保证保证(bozhng)(bozhng)耐久性的措施耐久性的措施1 1 最小保护层厚度：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（设计工作寿命般建筑结构（设计工作寿命5050年），规范规定了最年），规范规定了最小混凝土保护层厚度。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。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（当对结构设计工作寿命有更高要求时（100100年），混凝土年），混凝土保护层厚度应将表保护层厚度应将表5-15-1的数值乘以的数值乘以1.41.4或采用表面防护，或采用表面防护，定期维修等措施。定期维修等措施。2 2 混凝土的要求：混凝土的要求： 耐久性的另一个重要方