混凝土结构剩余使用寿命的评估_李志强

使 用 维 护 条 件 下 继 续使 用 是 否 能够 满 足 下一个 目标使 用 年 限 的要求 而 对 混 凝 土 结 构 使 用寿 命进
、
,
.
,
行 评 估 必 须 找出 对 其影 响最 显 著 的一 些 因 素
( 1 ) 混 凝土 结 构 的 裂缝
,
. .
,
.
一 般混 凝 土 结 构 都是 带裂缝工 作 的
Z;
保 护 层 开 裂 的时 间取 决 于 外界 腐 蚀 量和
:
钢筋 腐 蚀速 度
钢筋 开 始 腐蚀 到 混 凝土 保 护层 开 裂 时间 T
T
3
Z
可用 下 式计 算
,
T
,
Z
二
( 刀/ : )
t“
(2 )
、 、
混 凝 土 结构 剩 余 使用 寿 命
.
.
;
该 阶段 是 从 保护 层 开 裂 到 因 裂 宽 加 大 钢 筋 腐 蚀 加 重 到 结 构 不 经
,
T行
[ 刀 w ) ( /
:
十
]
+
拢 :
,
③ 如 果 钢 筋 已 出现 纵 向裂 缝 则 剩 余使 用 寿 命 为
T
3
=
[ 口 w) ( /
」 ( 刀/
,
1 八一
:
)
流
.
(5 )
,
其 中纵 向裂缝 宽度 的 取 值 标 准 可 参考 有关 文 献和 结 构 与环 境 的 具 体条 件而 定
的优 点 而 且 有 一 定 的 普遍 性
结 构 实际 情 况 计 算混 凝 土 结 构 的剩余 使用 寿命
① 如果 混 凝 土 保 护 层 未完 全 碳 化
, ,
,
.
则 剩余 使用 寿 命
:
:
T
3
=
(N X ) C N+ z [ ( 刀+ W )/ / o
:
Z一
:
]
’”
(3 ) (4 )
② 如 果 钢 筋 已 开 始锈 蚀 则 剩 余 使 用 寿 命
只 要 其 不 超过表 l 所 列 限 值 对 承载 力应 无 大碍
,
.
,
表
目 不 彤 响承 载 力
必 须修 复 必 须加 固
_
l
承重 柱 墙 裂 缝 宽度 限 值
混 凝土
2 埋 于 混 凝 土 内钢 筋 由于 混 凝 土 的 高碱 性 ( p H 值 在 1
.
能 有效保 护 钢 筋免遭 锈蚀 然 而 大 气 中 的 C q 或其 它 酸 性气 体将 使 混 凝 土 中 性 化而 降低 其碱 度 这 就 是混 凝土 的 碳化 当 混 凝 土 保 护 层 被 碳化 至 钢 筋表 面 时 将破 坏 钢 筋表 面 氧化 膜 ( 实 验证 明 混 凝
, ,
,
—
.
梁 桨
砌
《
体
3 mm
《
.
0 3m m
3一 6 m m
.
> 0 7m m
,
(斜 裂 缝 )
>
6mm
,
一 1 4
之 间 ) 会 在 钢 筋 表面 形 成氧 化 膜 它
,
,
,
,
·
,
,
“
暴筋”
,
而 裂缝 又
.
,
出现恶 性循 环 的 钢 筋锈蚀 导 致 截 面 承 载 力 下 降 最 终 使结 构 构件 失 效 破坏
5 一0 2 没 有 统 一 看法 有 的 以 纵 向裂缝 0 1 5 m m 作 为 数 值 标 准 或 以 钢 筋 腐蚀 的 截 面 损 失 率 超过 1 % 为
.
.
. . .
,
,
,
,
,
,
标 准 还 有 以 纵 向 裂缝 宽度 达 0
;
.
.
6 m m 或 钢 筋 截 面 损失 率 超 过 5 % 为 标 准
,
,
,
因此 有 些 人 以 钢 筋开 始 锈 蚀 作 为 结 构寿 命 评 估 的 标 准 需 要 指 出 的是
.
,
锈 蚀 裂 缝 不 是 受 力裂
.
缝 它 沿 主 筋 方 向 开 裂 归根 到 底 混 凝土 结 构 使 用 环 境 是 决 定其 寿 命 的重 要条 件 沿 海 有 侵 蚀 性 介
,
,
.
该方 法 以 钢筋 腐 蚀 程度 或 混 凝 土保 护 层 顺 筋 开 裂 宽度 作 为 评 估 标 准 有 重 点 突 出 简 单 易 操 作
当 然 缺 陷也 很 明 显 过 分 夸 大 了 碳 化 因 素 对 其 它 因 素如 混 凝 土 强
,
,
,
2
、
、
河 北 建筑 工 程 学 院 学 报
.
,
,
.
.
,
者 的 认 可 对 此 作 了较多地 研 究
,
.
2
混 凝 土 结 构 剩 余 使 用 寿 命 评估
混 凝 土 结构 的 使 用 寿 命 是 指 结构 从开 始使 用 到 最 终 失 去 使 用 价值 的 时 间 剩 余 寿 命 是 指 结 构 在
.
当 前状 况 下 在 不 加 维 修 或 正 常维 护 以 及 正 常使 用 条 件 下 结 构 可 能 继 续使 用 的 年 限 由 于 钢 筋 腐 蚀
0 就 会 破 坏 钢 筋 表 面 的氧化 膜 ) 如 果 此 时 有 水 分 侵 入 钢筋 就会 锈 蚀 由 于 铁锈 体 土 p H 值 下 降到 8 一 1
,
.
一
.
柱 柱
_
《
.
0 smm
0 5~
lm m
0 7一 l m m
>
>
l mm
lm m
(垂 直 裂缝 )
,
,
积 要 比 原金 属 膨胀 很多倍 导 致 沿钢筋 长度 出 现 纵 向裂缝 并 使 保 护 层 剥 落 即 加速 了 水气 的 侵 人
.
并 提 出 了 自己 的 见 解 关键词 中图号
混凝 土结构
TU 3
;
剩 余 使 用 寿命 ; 评 佑
, ,
我 国 国 内对 混 凝土 结 构使用 寿 命 评 估方 面 的 研 究开 展 较 晚 进展 很 缓 慢
.
只 能根 据 现 有结 构 寿
、 ,
命 信息及 使用 中的 耐 久 性 累 积损 伤 信 息反 馈 而 评估 的重 点是根 据 结构 的操作 情 况 ( 速 度 程 度 等 )及 维 修状 况 及其对 结构 安 全 的 危 害程 度 等 推 算其 结构 自然寿 命 的剩 余 耐 久 年 限 并估 计 结 构 在 正 常
、 , ,
.
200
年
度 等 级 混 凝 土 密实 度 环 境 影 响 钢 筋 直 径 等 因 素有所考虑 但考 虑 不足 仍需 改进
.
下 面 再 介 绍一 种 混 凝 土 结 构 剩余 使用 寿 命评 估 的 快速 经 验 法 以 作 比较 混 凝 土结 构 剩 余 寿命 的 快速 评 估法 ( 由工程 经验得 出 )川 依据 因 素
.
.
(3 ) 以 混 凝 土 保 护 层 开 裂 使钢筋 粘 接 力 丧 失 为 标 准 随 着 混 凝 土 保 护 层 的开 裂 钢 筋 的 锈 蚀
,
,
,
必
然 使 钢 筋 粘接 力 下 降 而 粘 接 力 是 保 证 钢 筋 和 混 凝 土 共 同 工 作 的 前 提 粘 接 力 受 损 程 度 影 响结 构 的 刚
、
质场 所 ( 如 化工 厂 ) 或时 干时湿 的结 构构 件 钢 筋最 容 易 锈蚀 寿 命往 往较 短
.
,
,
.
2 ) 混 凝土 腐 蚀 程 度 除 以 上 因钢 筋 腐 蚀 引 起结 构 失效 或 破 坏 的情 况 外 混 凝 土在 酸性 或 强 碱性 (
,
环 境 下 也要 腐蚀 腐 蚀 严 重 的 混 凝 土 强 度极 低 用 螺 丝 刀 都 能很 容 易深 入 其 内部 这 对 混 凝 土 结 构 使 用寿 命也 有 重 要 影 响 不 容 忽 视
:
,
.
:
) 受 力 裂 缝 达 到 某 一临界 值 则 剩 余寿 命 不 多 了 2 l ) 主 筋 锈 蚀 达 到 某 一 临界 值
:
.
.
:
,
则 耐久 性 不 长
.
) 房屋 过 分 倾斜 不 能 继 续使 用 这 4 个 方 面 临界 值 如 表 2 所 示 了 3 ) 混 凝土 腐 蚀 影 响 结 构 耐 久性 4 表
度 和 延性 进 而影 响 结 构 的抗震 性 能 所 以 可 以用 粘 接力 丧 失 作为 耐 久 性 终 结的 标 准 如 以 钢 筋 腐 蚀
深 度达 0 6 4 倍钢 筋 肋 高作 为标 准 在 上 述 3 种 混 凝 土 结 构 耐 久 性 终结 标 准 中 第二 种 获 得 了 较 多 研 究
,
性 但 这些 裂缝 或 倾斜 超 过 了 使 用者 的心 理承 受 力而 不 敢 居 住 那 么 这个 结构 的寿命也 就到 头 了
,
,
.
1
混凝土 结 构 耐 久 性 的终结 标准
对 于 混 凝 土 结构 耐 久性 终结 的 标准 目前 并 无 统一意 见 这 里 简单介 绍几 类 ) 混 凝 土 保护 层 出现 顺 筋 开 裂 为 标 准 当 混 凝 土 结构 保护 层 出 现 顺 筋 开裂 时 此 时 钢 筋锈 蚀 尚 (l