鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是世界應(yīng)用最廣泛的一種形式,混凝土材料的耐久性與工程的使用壽命息息相關(guān)，但由于其材料自身特點和使用環(huán)境,使得混凝土存在嚴(yán)重的耐久性問題,帶來嚴(yán)重的安全問題和經(jīng)濟損失。使得各國均投入大量資金用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與加固的研究。并且隨著環(huán)境的變遷和功能要求的提高，耐久性問題愈來愈突出。通過開展對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究，一方面可以對已有的混凝土進行科學(xué)的耐久性評定和剩余壽命預(yù)測，以選擇對其正確的處理方法，另一方面則有益于新建工程項目的耐久性設(shè)計。因此，混凝土耐久性的研究既有服務(wù)于現(xiàn)役結(jié)構(gòu)正常使用的現(xiàn)實意義，又有指導(dǎo)待建工程進行耐久性設(shè)計的理論意義。
　　長期以來，絕大部分人認(rèn)為混凝土應(yīng)是非常耐久的材料。上世紀(jì)七十年代末期，發(fā)達國家學(xué)者首先發(fā)現(xiàn)原先建成的基礎(chǔ)設(shè)施工程在一些環(huán)境下出現(xiàn)使用壽命期限內(nèi)的過早損壞。美國許多城市的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程建成后不到二、三十年甚至在更短的時期內(nèi)就出現(xiàn)劣化；美國學(xué)者用“五倍定律”形象地說明耐久性問題在經(jīng)濟層面上的重要性。設(shè)計時，對新建項目在鋼筋防護方面，每節(jié)省1美元，則發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕時采取措施追加5美元，混凝土開裂時再追加維護費用25美元，嚴(yán)重破壞時再追加維護費用125美元。據(jù)1998年美國土木工程學(xué)會估計，他們需要有1.3萬億美元來處理美國國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施工程存在的問題，僅修理與更換公路橋梁的混凝土橋面板一項就需八百億美無，發(fā)達國家已經(jīng)為混凝土耐久性投入了大量科研經(jīng)費并積極采取應(yīng)對措施。除去施工質(zhì)量問題致使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性較短的原因有：1、由于混凝土的質(zhì)量檢驗以單一的強度指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致水泥工業(yè)對水泥強度的不適當(dāng)追求，使水泥細(xì)度增加，早強的礦物成份比例提高，這些都不利于混凝土的耐久性。2、工程施工單位不適當(dāng)?shù)丶涌焓┕みM度，尤其是政府行政領(lǐng)導(dǎo)對進度的不適當(dāng)干預(yù)。混凝土的耐久性質(zhì)量沒有足夠的施工養(yǎng)護期加以保證。3、環(huán)境的不斷惡化，如廢氣、酸雨。另外在建的工程在耐久性問題上,對改善混凝土的耐久性能造成阻力。如加大水泥用量來保證混凝土強度，而盡可能低的水泥用量本應(yīng)是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途徑。眾所周知基于國家體育場的重要性，工程計劃書中明確表示設(shè)計使用年限為一百年。但實際由于現(xiàn)行規(guī)范均按五十年基準(zhǔn)期編制如按一百年的設(shè)計年限目前規(guī)范給定的荷載材料性能和各種指標(biāo)數(shù)據(jù)均不具備條件。經(jīng)協(xié)商確定設(shè)計使用年限一百年僅針對混凝土耐久性設(shè)計，其他方面仍按五十年基準(zhǔn)期設(shè)計。盡管只此一項百年要求，但對于現(xiàn)有依據(jù)，規(guī)范、資料的稀缺，施工中達到抗裂要求的難度非常大。圍繞鳥巢一百年耐久性目標(biāo)。設(shè)計單位、材料供應(yīng)單位、施工單位，對影響耐久性的各個環(huán)節(jié)，從不同角度開展了系統(tǒng)的科技攻關(guān)，參照《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南》，在環(huán)境、設(shè)計、材料、施工技術(shù)方面均有所突破。
　　環(huán)境方面，綜合分析了國家體育場周邊環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境及一年四季氣溫對混凝土的影響，環(huán)境分類為一般環(huán)境等級，主要環(huán)境危害由碳化引起的鋼筋腐蝕。體育場混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境種類大致可分為三種地下室屬于室內(nèi)環(huán)境其他為樁基基礎(chǔ)底板及混凝土外墻，屬于長期與水或濕潤土接觸的構(gòu)件，據(jù)勘測場區(qū)范圍內(nèi)深度十五米以內(nèi)的土對鋼筋混凝土均無腐蝕性，基座頂板由于干濕交替考慮凍融。
　　設(shè)計方面，混泥土組分設(shè)計在耐久性中具有至關(guān)重要的作用一方面要保證混凝土的耐久性品質(zhì)另一方面減小混凝土的水熱化減小收縮防止開裂的目的。組分設(shè)計主要包括強度等級、水灰比，具體如主要受力構(gòu)件的混凝土強度等級不小于C40,預(yù)制構(gòu)件不小于C50。在考慮混凝土的和易性前提下綜合考慮配合比和外加劑等因素后水灰比取最小值。主體結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計為基礎(chǔ)底板樁承臺采用收縮補償混凝土S8級抗?jié)B并且摻加了聚丙烯纖維，頂板采用防水混凝土�？沽芽刂剖菄�家體育場的混凝土耐久性的重中之重，主體結(jié)構(gòu)均屬超長跨距結(jié)構(gòu)對裂縫的形成以及控制措施與普通結(jié)構(gòu)均有不同主要應(yīng)對措施設(shè)置施工縫將看臺整體分為幾塊。設(shè)置溫度后澆帶并且在結(jié)構(gòu)強度完全達到才可封閉后澆帶。
　　材料方面，水泥的選用方面避免使用早強水泥、礦渣水泥。選用硅酸鹽水泥由于硅酸鹽水泥水泥熟料中的鋁酸三鈣，它水化反應(yīng)迅速，放熱量大，鋁酸三鈣控制指標(biāo)一般小于8%。為保證大體積澆筑混凝土的持續(xù)強度采用硅酸二鈣含量相對較高的水泥，粗細(xì)骨料的選用控制含泥量在1%以下。粒徑控制在不大于保護層的三分之二且根據(jù)位置不同具體調(diào)整。重點防止素有混凝土“癌癥”之稱的骨料堿化，堿化骨料會使混凝土由內(nèi)部自膨脹應(yīng)力而開裂，由于堿化反應(yīng)給工程帶來的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的，而反應(yīng)時間緩慢,通長幾十年才被發(fā)現(xiàn)，引起混凝土開裂的時間難預(yù)測且一旦發(fā)生破壞幾乎無法修補等特點，預(yù)防和抑制措施嚴(yán)格篩選材料、粗骨料滿足《混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法》禁用海砂外，另外在主體結(jié)構(gòu)混凝土配比中摻一或二級粉煤灰，粉煤灰的含堿量不同，即使含堿量高的粉煤灰，如果取代30%的水泥也可有效地減少堿骨料反應(yīng)，控制粉煤灰的三氧化硫含量、燒實量需水量比。盡可能選用需水量比小且燒實量低的粉煤灰，水泥含堿量也需小于0.6%限制混凝土的總堿量。外加劑的選用充分考慮混凝土的后期收縮影響盡可能選用后期收縮較小的外加劑。對于膨脹劑應(yīng)嚴(yán)格控制限制干縮率，限制干縮率盡量小。高效減水劑摻量應(yīng)結(jié)合水灰比其中硫酸納含量不宜大于減水劑干重的15％。對拌制水纖維素等滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
　　施工方面，本次工程絕大多數(shù)為大體積混凝土澆筑，由于其主要的特點是體積大它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快�；炷�土內(nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性是較嚴(yán)重的；而深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性；雖然裂縫的出現(xiàn)有一個最大允許值并不是絕對地影響結(jié)構(gòu)安全，所以正式施工前針對工程特點和環(huán)境會同甲方設(shè)計監(jiān)理等各方面共同制定施工全過程的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證措施質(zhì)量檢驗方法。為保證混凝土均勻，混凝土的攪拌采用臥軸式不使用自落式攪拌機并且控制攪拌時間，雨天避免混凝土的澆筑，把混凝土的早期強度在不摻外加劑的情況下12h抗壓強度不大于6MPa，24h不大于10MPa。對工程混凝土澆筑嚴(yán)格控制了水泥水化熱、外界氣溫變化、混凝土的收縮。由于混凝土中約20℅的水分是水泥硬化所必須的，而約80℅的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土的收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還會恢復(fù)膨脹并達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，對混凝土是極易引起開裂的，這對施工隊伍所能創(chuàng)造的養(yǎng)護條件也是個考驗。在混凝土初凝后及時灑水保濕養(yǎng)護采用較好的草簾、塑料薄膜濕潤接觸覆蓋對較大面積板采用蓄水養(yǎng)護，對養(yǎng)護時間夏季不小于7天、春秋不小于10天、冬季不小于14天。
　　工程的質(zhì)量離不開施工企業(yè)，國家體育館經(jīng)參建各方努力經(jīng)過大量的實驗研究，混凝土耐久度達到了設(shè)計要求。這是對結(jié)構(gòu)耐久性的重大保證。也會對結(jié)構(gòu)耐久性的評價與預(yù)測起到了關(guān)鍵作用，對中國的混凝土耐久性極限研究作出了啟示性作用。
　　

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