土木工程材料的耐久性
在長期使用過程中,材料抵抗自然因素和有害介質(zhì)的侵蝕作用,能夠保持其原有性能而不變質(zhì)或被破壞的能力稱為材料的耐久性。作用于材料的自然因素和有害介質(zhì)主要產(chǎn)生以下3種作用:
①物理作用,指材料受干濕、冷熱、凍融變化等,使材料產(chǎn)生收縮或膨脹變形,或者產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而開裂破壞。磚、石和混凝土等無機(jī)非金屬材料,常因物理和化學(xué)作用而破壞。
②化學(xué)作用,指材料在大氣和環(huán)境水中的酸堿鹽等侵蝕性介質(zhì)作用下,材料逐漸變質(zhì)而破壞。金屬材料(如建筑鋼材),常因化學(xué)作用引起腐蝕而破壞。
③生物作用,指材料在昆蟲或菌類等生物的侵害下,發(fā)生蟲蛀、腐朽而破壞。木材等天然材料,常因生物作用產(chǎn)生腐蝕和腐朽。
結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計需要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限、使用環(huán)境、使用部位、維護(hù)的難易程度以及可替換性等諸多因素,不能僅僅考慮單一因素而評價材料的耐久性是否滿足使用要求?!痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010—2010)將常見的混凝土結(jié)構(gòu)暴露的環(huán)境劃分為7個類別,并根據(jù)設(shè)計使用年限和環(huán)境類別對混凝土材料的耐久性提出了基本設(shè)計要求。而評價材料耐久性時,主要是通過材料的耐久性檢測試驗。對于混凝土而言,通常需要根據(jù)工程性質(zhì),檢測混凝土的抗凍性、抗?jié)B性(壓力水滲透或氯離子滲透)、抗碳化性能、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性指標(biāo),從而來評價混凝土能否滿足結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計要求。對于混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性而言,除了考慮混凝土自身耐久性,更重要的是混凝土保護(hù)鋼筋免受腐蝕的能力,即混凝土的護(hù)筋性能。
提高材料耐久性,對保證土木工程長期處于正常使用狀態(tài)、延長使用壽命、減少維護(hù)費(fèi)用和節(jié)約材料具有十分重要的作用。因此,在土木工程設(shè)計和建造過程中,應(yīng)高度重視結(jié)構(gòu)和材料的耐久性設(shè)計。
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