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[材料力学] 请教,混凝土的寿命期为多少,根据什么确定的?

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发表于 2006-10-6 20:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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请教,混凝土的寿命期为多少,根据什么确定的?
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发表于 2006-10-6 21:47 | 显示全部楼层
混凝土的寿命是一个包括内容很广的课题,主要指的是混凝土的耐久性和疲劳寿命,它的影响因素很多,不是一两句话能说清楚的!推荐给你两本书,看看应该对你有帮助:1.《混凝土耐久性研究与工程应用手册》;2.《混凝土结构耐久性与寿命预测》

此外,附《我国对延长混凝土工程寿命应采取的对策和建议》以供参考:

《我国对延长混凝土工程寿命应采取的对策和建议》

在探讨有效的措施之前,我们将从发展数据对我国水泥混凝土建筑工程有一个估价,从1950年到1994年全球产量仅增加约10倍,而我国产量增加 100倍之多。其次美国产量一直增加不多。近年来也只是在7000~9000万吨之间徘徊。日、加、德、法也有类似情况。特别是我国改革开放之后,1980~1990年十年间,我国水泥产量增长了一亿吨之多,1990~1994年增加近2亿吨。统计看来1995年我国水泥产量约相当于美、日、英、法、意、德、俄、奥之和,约占世界总产量的 1/3。就以人口平均计,我国已达 338kg/人·年,与美国人均值 341kg/人·年十分接近。广东省计划2000年水泥产量达到 8000万吨,人均 1000kg/人·年。就其总产量而言,已与美、日相近,人均占有量即将成为美国的两倍。以1994年我国水泥产量4亿吨计,每年混凝土工程量将达15亿方。这些数字充分说明我国基本建设中土建工程取得了迅猛的发展,也从一个侧面反映了我国经济建设的大好形势。而且目前仍在高速发展,将使水泥产量再翻一番达到7.5亿~8亿吨(据《中国建材报》,我国目前生产能力已达4.5亿~5亿吨)。水泥混凝土在基本建设中的作用是巨大的。

在我们看到水泥混凝土产量急剧增长的可喜局面时,还应冷静思考其负面影响以及当前应注意的一些问题和必须采取的措施。当前经济界人士多次指出,要改变传统的以速度外延为特征的经济增长模式,把着眼点放在提高整个经济增长的质量上来。不能主要依靠扩大投资规模,消耗大量原材料、能源和劳动力等生产要素。来进行数量的扩张。这是高投入、低产出的经济发展模式。我们将按照这一原则来审视水泥混凝土今后的发展战略。

从历史发展的历程来看,美、日、英、法等资本主义国家的基本建设已越过高潮达到相对稳定。而我国正处于基本建设的快速上升阶段,需求猛增是完全可以理解的。从当前情况看来,我国有众多大型混凝土工程刚刚起步仍需大力发展。为大力发展水电能源和水利资源,将建设众多大坝、提灌系统和南水北调等工程。为扩大对外贸易,将加快港口建设。为发展交通运输,正步入建设高速公路时期,机场也将成百增加。因此提高水泥混凝土产量,以满足高速发展的需要是完全应该的,也是必要的。但唯其面广量大,对目前存在的问题和今后可能出现的问题及早提出将具有极大的经济效益和社会意义。

1.水泥工业要提高高标号水泥的比例

如前所述,以1994年的产量计,我国已超过8个发达国家的总和。但仔细分析并不意味着我国基本建设的规模,或混凝土工程质量也具有同等价值。原因是我国水泥中80%系小水泥厂所产,标号较低。用低标号水泥建设相同标号的混凝土水泥用量要大得多。国外基本上不生产的325水泥在我国还占有不少比例,但问题是它们的能源和资源消耗并不低很多。这就是资源、能源的巨大浪费。今后我国在考虑水泥的发展战略时,一方面要力求增加产量,但最重要的是应该使高标号水泥所占比例能有大幅度提高,特别是熟料的标号要有大幅度提高,这样即便生产低标号水泥可以多搀混合材,这是水泥工业节约资源、能源的最佳途径。

2.水泥生产应着重考虑混凝土工程的耐久性。

近年来全世界混凝土工程界一致认为在设计时不仅要考虑强度指标,更重要的是要考虑工程的耐久性,因此出现了根据耐久性设计混凝土的专家系统( Expert System of Durability of Con-crete),这需要全社会的共同配合,譬如,世界许多国家如英国、日本、新西兰等在发现碱集料反应对工程的严重破坏作用之后,很快采取措施,选用低碱原料生产低碱水泥,甚至将高碱水泥厂关闭。而我国华北、西北、东北地区由于原料的限制,碱含量一直偏高。在已经证实北京地区存在碱活性集料的情况下,这将给京津地区带来很大的潜在危害。为此建议今后新建水泥厂,应从优选原料改进工艺流程入手,力求生产低碱水泥。已存在的高碱水泥厂应力争生产混合水泥。

3.在工程合同中应有耐久性条款

目前我国正处于计划经济向市场经济转轨的过渡时期。若不把经济杠杆作用引入工程耐久性之中是无法激励工程技术人员严格注意耐久性的。当前的现实是快速施工,提前完工,与个人所得经济利益直接有关,而一个工程5~10年出现问题,甚至需要大修或重建,但都无任何单位或个人负经济责任,甚至工程曾被评为全优工程。这一局面不改变,则承包单位是不愿花费精力或经费进行耐久性预防的研究或采取措施的。在这方面我国已有很多实例。铁道轨枕或桥梁原设计为30年寿命,但有的路段甚至在不到10年甚至5年就全部损坏需要大修或重建。若能在设计和施工经费中抽取少量费用进行耐久性的预防研究和长期耐久性的奖励基金,必将获益巨大,望有关部门予以研究。

4.调查研究

这是“老生常谈”,但做起来很不容易,原始资料不全,历史上的情况很难搞清楚,甚至就像亚运村等近年建成的工程,要想知道原材料的来源,准确的配比,外加剂的掺用等就十分困难,出现问题只能归结于“原因是多方面的,综合的”。但这样的笼统结论对今后的工作是没有任何借鉴作用的。因此要真正搞好调查研究是要花费很大力气的。

首先要做到心中有数。“没有调查研究就没有发言权”。我们应该知道我国基本建设中的投资总量,目前用于重建或维修的费用,今后每年费用的预测,其中因种种原因未达设计寿命需大修或拆毁的占多少?心中无数是下不了决心的。

调查研究必须有重点。对象应是影响大的重大工程,如核电站、采油平台、港工、大坝、桥梁、大型预制构件、机场、隧道、高速公路、立交桥等。为了得出准确结论,各个单位必须相互配合。韩国在汉城大桥破坏之后撰文谈日本经验时谈到:“只强调过去的宏观力学的土木工程技术作用还不够,而必须强调从微观上解释破坏现象的材料工程学。”因此必须设计、施工、管理与实验室研究人员仔细考察研究,以期得出符合实际的科学结论。

对比研究好坏程度不同的工程意义重大。常说混凝土没有不裂的。这样一来就没法分出好坏。从微观而言,在显微镜下、电子显微镜下、甚至放大镜下所有混凝土都是有微裂纹的。但这并不等于会有0.1~1mm甚至1~5mm的裂缝存在。建于1968年的南京长江大桥,大型桥墩和巨型梁至今十分完好,南京中央门立交桥也有相同结果。同样是处于寒冷的北方地区,每年都有冻融对混凝土工程造成危害,但天津1982年所建十一经路立交桥十分完好,但其后所建的八里台、中山门、长江道、京津等立交桥损坏就严重得多。北京丰台的老铁路桥建于30年代至今桥墩和档墙完好,基本上无裂缝,而新建的铁路公路两用的平台新立交桥,档墙已遍布网状袭纹。从观察来看,南京长江大桥和天津十一经路立交桥。甚至30年代的丰台老铁路桥很可能在今后20~30年内尚无大问题,但是京津的某些立交桥和北京的某些大建筑可能就得考虑大修或若干年后的重建问题。再如处于同样运载负荷下的兖石线上的铁路桥,由四家不同地区(原材料不同)的工厂制造的铁路桥,有的已在修补,有的仍基本完好。进行对比的调查研究,找出优劣的根本原因,是推动向耐久性方向发展的重要途径。在同一环境条件优劣差异悬殊,本身就能排除环境和客观条件破坏的因素。我们在考察机场跑道破坏时,发现有60年代初的跑道十分完好,而近年来建成的跑道而却出现大面积的损坏,对比研究给我们极有益的启示。

5.建立重大混凝土工程的数据档案库

我国各建筑工程特别是大型工程可能已有自己的历史档案资料,但均分散保存,信息交流也十分不够,导致教训重演。美国在1982年由国家科学基金支持建立了“建筑与工程性能信息中心”(AEPIC,Architecture and Engineering Performance Informa-tion Center)已收集4万案例。建立这样的中心并使数据档案规范化对我国经济建设的发展将能提供宝贵的信息资料。

6.大力推广能提高耐久性的先进技术和经验

几十年来在这方面国内外均有一整套的成熟的先进技术和经验。若能被大家所接受和理解并用之于实际,必将获得巨大效益。

(1)采用高效减水剂,降低水灰比,提高混凝土的致密度。因为混凝土为多孔材料,侵蚀介质无论是水、气或化学物质均将通过孔隙才能进入内部,因此致密化必将成倍提高抗腐蚀性能;

(2)使用加气剂提高抗冻性。这在严寒地区十分有效,只要在施工现场严格控制含气量,将不致使强度损失过多而抗冻性将显著提高;

(3)阴极保护是防止钢筋锈蚀十分有效的措施,对已经锈蚀的工程也十分有效;

(4)使用特种水泥和混合材。对于海工工程,使用掺有矿渣、硅灰、粉煤灰的水泥,强度不仅不降低,在多数情况下强度还有所增加,在这些情况下采用混合水泥比纯硅酸盐水泥好很多。实践证明铁铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥也具有良好的抗蚀性和抗冻性;

(5)对碱集料反应重点在于预防,采用低碱水泥和混合水泥是十分有利的。

英国提出用于重大工程混凝土的集料的采石场,应有详细的地质勘测资料,并在采石场建立集料碱活性的日常检测,以确保集料无碱活性。这一经验是特别值得重视的。

实际上以上这些技术并非不为人知或做不到。最关键的在市场经济的环境下,工程的耐久性和寿命无经济利益予以支撑,特别是没有与个人经济利益相结合,激发不起重视寿命的积极性。有时一个技术措施虽明知对耐久性不利,但能加速施工,而后者的经济效益是能立竿见影的,则宁肯牺牲耐久性而保证快速施工。如明知对活性集料不能掺用含碱外加剂,但后者能保证冬季施工加快施工速度,而耐久性是5~10年之后的事,则往往宁可不顾寿命而大量掺加。因此最重要的必须认识到“寿命”是有很大经济价值的。避免大修是可以节省巨额资金的,最终是节约了资源和能源。若能在施工合同中注明奖金和评优要在5~10年后才能兑现,若5~10年后出现严重损坏将予重罚,只有这样才能真正重视耐久性和寿命。

7.整理修订标准规范

我国大部分标准规范主要是在50~60年代沿袭美、苏而来,但时至今日,美国的许多标准世界各国在长期实践中均已提出不少问题,美国标准也已修改和增添了新的内容,在这种情况下,我国各建筑行业均有把标准重新审视的必要,根据国情增添必要的内容或进行修改。而特别重要的是工程人员必需熟悉标准制定的背景及使用中的局限性。否则在工程中将带来极大的浪费。

8.建立权威性的检测鉴定中心

影响混凝土耐久性的主要因素是:化学腐蚀,冰冻循环,钢筋锈蚀,碱集料反应以及近年来特别感到严重的除冰盐及酸雨等的腐蚀作用。但混凝土确实复杂,而需要作出判断或采取措施的工程,往往涉及到几亿甚至数十亿的投资,今后还会涉及涉外工程,援外工程等。为此必须有先进设备及配套的实验检测手段以及长龄期试验条件。为此需要有较大的投资来满足这些条件。这些年来国内的科研院校已经在某些领域形成特色,若能继续给以扶持即可形成在国内外能产生影响的中心。同时结合工作也可培养跻身国际的跨世纪的人才。

转自:http://218.24.233.167:8000/Resou ... 8/0013_ts015008.htm
 楼主| 发表于 2006-10-24 09:18 | 显示全部楼层
感谢  ronniechen ,那对具体的工程问题,如隧道设计寿命100年,应该主要是根据混凝土的性能确定,我想知道是怎样确定的?
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