混凝土結(jié)構(gòu)耐久性環(huán)境區(qū)劃與耐久性設(shè)計方法.pdf

1、本文以混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計區(qū)劃為研究對象，是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性環(huán)境區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)(Durability Environmental Zonation Standard，DEZS)研究的承接和深化。圍繞混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計區(qū)劃研究方法的建立和具體實(shí)施，研究服役環(huán)境對結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)對環(huán)境作用效應(yīng)的抵抗能力，基于環(huán)境對結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)的量化結(jié)果進(jìn)行自然服役環(huán)境的作用等級區(qū)劃，并建立相應(yīng)環(huán)境分區(qū)的耐久性設(shè)計方法與設(shè)計規(guī)定。具體包括以下幾點(diǎn)：
　

2、　 1.針對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的要求，給出混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計區(qū)劃研究的內(nèi)涵，提出混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計區(qū)劃研究的總體規(guī)定、原則體系和框架體系。討論混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的多維空間屬性，給出考慮區(qū)域環(huán)境差異、局部環(huán)境差異、結(jié)構(gòu)與材料個性差異和使用年限差異的耐久性環(huán)境作用等級區(qū)劃方法以及基于區(qū)劃的耐久性設(shè)計方法體系。
　　 2.分析和確定混凝土結(jié)構(gòu)耐久性劣化的主要機(jī)理及不同機(jī)理的環(huán)境影響因素和對應(yīng)的量化指標(biāo)，有針對性的獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

3、資料和混凝土結(jié)構(gòu)耐久性觀察與檢測數(shù)據(jù)，研究與耐久性有關(guān)的統(tǒng)計值及區(qū)域分布值，作為區(qū)劃研究的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　 3.確定一般大氣環(huán)境研究的基準(zhǔn)環(huán)境與標(biāo)準(zhǔn)試件；結(jié)合環(huán)境溫度、濕度和混凝土強(qiáng)度對混凝土碳化深度影響的標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)研究，建立適合于區(qū)劃的碳化深度計算模型及相應(yīng)耐久性壽命預(yù)測的概率方法。以環(huán)境作用系數(shù)為分區(qū)指標(biāo)，一般大氣環(huán)境基準(zhǔn)環(huán)境作用等級區(qū)劃方法，對局部環(huán)境給出了概念性的等級調(diào)整方法，建立一般大氣環(huán)境的環(huán)境區(qū)劃體系；基于環(huán)境區(qū)劃

4、結(jié)果，建立包含標(biāo)準(zhǔn)試件分區(qū)設(shè)計規(guī)定、考慮不同強(qiáng)度等級的材料修正系數(shù)和不同設(shè)計年限的時間修正系數(shù)的分區(qū)耐久性設(shè)計體系。
　　 4.確定海洋豎向環(huán)境與近海大氣環(huán)境的基準(zhǔn)環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)試件；從工程意義上提出混凝土名義表面氯離子濃度的概念，建立其與混凝土表層實(shí)測氯離子含量的統(tǒng)計關(guān)系；建立海洋豎向環(huán)境中名義表面氯離子濃度和齡期系數(shù)隨高程變化的關(guān)系式，以及近海環(huán)境下的混凝土表層氯離子含量隨離海岸距離的關(guān)系式；基于采用類似NT Build443試

5、驗(yàn)方法的試驗(yàn)研究成果，建立考慮溶液氯離子含量和溫度修正的的混凝土氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)計算公式，并基于Fick第二定律建立基于可靠度的海洋氯離子環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性概率預(yù)測方法。以海水浸潤時間比為指標(biāo)，完成對海洋豎向環(huán)境的環(huán)境區(qū)劃；界定近海大氣環(huán)境的影響范圍為550m，以離海岸距離為指標(biāo)，完成近海大氣環(huán)境的環(huán)境區(qū)劃；建立包括基準(zhǔn)環(huán)境下標(biāo)準(zhǔn)試件的分區(qū)設(shè)計規(guī)定、考慮不同水膠比的材料修正系數(shù)、不同設(shè)計年限的時間修正系數(shù)和不同環(huán)境條件的溫度修正系

6、數(shù)與氯離子含量修正系數(shù)的分區(qū)耐久性設(shè)計體系。
　　 5.確定凍融環(huán)境下的基準(zhǔn)環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)試件；以午均負(fù)溫天數(shù)為指標(biāo)建立了現(xiàn)場凍融循環(huán)次數(shù)的統(tǒng)計方法，并進(jìn)一步給出了計算現(xiàn)場凍融循環(huán)次數(shù)的實(shí)用公式；以環(huán)境的平均降溫速率為指標(biāo)，基于靜水壓理論，針對飽水狀態(tài)下的混凝土得到了不同凍融環(huán)境下混凝土損傷之間的比例關(guān)系，給出了等效室內(nèi)凍融循環(huán)次數(shù)的計算方法，并給出利用室內(nèi)等效凍融循環(huán)次數(shù)對混凝土抗凍耐久壽命進(jìn)行預(yù)測的方法。以室內(nèi)等效凍融循環(huán)次數(shù)為

7、分區(qū)指標(biāo)，建立凍融環(huán)境環(huán)境作用等級區(qū)劃方法和以飽含水時間比例系數(shù)進(jìn)行區(qū)劃等級調(diào)整的方法；給出相應(yīng)的分區(qū)耐久性設(shè)計規(guī)定。等效室內(nèi)凍融循環(huán)次數(shù)是考慮了冰凍降溫速率、飽水時間比例和冰凍時長等因素的量化指標(biāo)，可以直接標(biāo)識各地環(huán)境的嚴(yán)酷程度，又與混凝土的抗凍等級直接聯(lián)系，可直接建立環(huán)境分區(qū)與分區(qū)耐久性設(shè)計的聯(lián)系，直觀的指導(dǎo)混凝土的抗凍耐久性設(shè)計。
　　 6.依托數(shù)據(jù)點(diǎn)分布較為密集的浙江省環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基于提出的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計區(qū)劃研究

8、體系，完成浙江省一般大氣環(huán)境、海洋氯離子環(huán)境和凍融環(huán)境的環(huán)境區(qū)劃與分區(qū)設(shè)計規(guī)定，開發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計區(qū)劃地理信息查詢系統(tǒng)。浙江省耐久性設(shè)計區(qū)劃的實(shí)施，一方面可以作為一個完整的實(shí)施案例，細(xì)化指導(dǎo)浙江省混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計，另一方面可以作為數(shù)據(jù)分布較為稀疏的全國環(huán)境區(qū)劃結(jié)果的校核。
　　 7.基于建立的環(huán)境耐久性環(huán)境區(qū)劃體系和分區(qū)耐久性設(shè)計體系，選取不同的典型工程實(shí)例進(jìn)行對應(yīng)環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計，說明所建混凝土結(jié)構(gòu)耐久性