在长期使用过程中,材料抵抗自然因素和有害介质的侵蚀作用,能够保持其原有性能而不变质或被破坏的能力称为材料的耐久性。作用于材料的自然因素和有害介质主要产生以下3种作用:
①物理作用,指材料受干湿、冷热、冻融变化等,使材料产生收缩或膨胀变形,或者产生内应力而开裂破坏。砖、石和混凝土等无机非金属材料,常因物理和化学作用而破坏。
②化学作用,指材料在大气和环境水中的酸碱盐等侵蚀性介质作用下,材料逐渐变质而破坏。金属材料(如建筑钢材),常因化学作用引起腐蚀而破坏。
③生物作用,指材料在昆虫或菌类等生物的侵害下,发生虫蛀、腐朽而破坏。木材等天然材料,常因生物作用产生腐蚀和腐朽。
结构耐久性设计需要考虑结构设计使用年限、使用环境、使用部位、维护的难易程度以及可替换性等诸多因素,不能仅仅考虑单一因素而评价材料的耐久性是否满足使用要求。《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)将常见的混凝土结构暴露的环境划分为7个类别,并根据设计使用年限和环境类别对混凝土材料的耐久性提出了基本设计要求。而评价材料耐久性时,主要是通过材料的耐久性检测试验。对于混凝土而言,通常需要根据工程性质,检测混凝土的抗冻性、抗渗性(压力水渗透或氯离子渗透)、抗碳化性能、抗硫酸盐侵蚀等耐久性指标,从而来评价混凝土能否满足结构耐久性设计要求。对于混凝土结构的耐久性而言,除了考虑混凝土自身耐久性,更重要的是混凝土保护钢筋免受腐蚀的能力,即混凝土的护筋性能。
提高材料耐久性,对保证土木工程长期处于正常使用状态、延长使用寿命、减少维护费用和节约材料具有十分重要的作用。因此,在土木工程设计和建造过程中,应高度重视结构和材料的耐久性设计。
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