混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)方法研究

摘 要：在對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)化與科學(xué)化的研究進(jìn)程當(dāng)中，首先要從其定義作為研究的切入點(diǎn)，將設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的理念與現(xiàn)狀進(jìn)行深入剖析，結(jié)合全生命周期成本，不僅能夠?qū)⒒炷两Y(jié)構(gòu)當(dāng)中的耐久性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究與總結(jié)，還能在此基礎(chǔ)上對其使用壽命進(jìn)行初步預(yù)測。其中需要進(jìn)行確立的指標(biāo)不僅包括壽命耐久性、動(dòng)態(tài)評估法等一系列可靠依據(jù)，還要參照混凝土結(jié)構(gòu)在發(fā)展領(lǐng)域當(dāng)中存在的基本問題，并對這些問題進(jìn)行一一解決，進(jìn)而完善與建立混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方法的理論分析結(jié)果。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；耐久性；全生命周期

中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）10-0154-01

在目前的大多數(shù)建筑施工以及道路工程當(dāng)中，混凝土為運(yùn)用極為廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，其具有獨(dú)特的使用特性與環(huán)境特點(diǎn)，這也使得混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性成為了諸多建筑機(jī)構(gòu)的關(guān)注要點(diǎn)之一[1]。結(jié)構(gòu)的耐久性不僅能夠保證工程的質(zhì)量能夠達(dá)到理想的標(biāo)準(zhǔn)，還能夠通過耐久性的延續(xù)，對竣工的項(xiàng)目使用壽命產(chǎn)生必要性的影響。在混凝土的誕生以及運(yùn)用多年以來，由于質(zhì)量問題而直接受到影響的施工項(xiàng)目，究其原因均為混凝土的耐久性遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到合格標(biāo)準(zhǔn)。在目前施工技術(shù)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)當(dāng)中，歐美等國在工程方面進(jìn)行維修的支出也已經(jīng)達(dá)到了施工總費(fèi)用的半數(shù)以上。在我國的多數(shù)工程當(dāng)中，混凝土結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目數(shù)量處于絕對的統(tǒng)治地位，這也標(biāo)志著混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性成為了世界范圍內(nèi)的普遍性問題，其造成的損失也將成為社會(huì)問題，對安定團(tuán)結(jié)的影響與沖擊極其巨大。

1 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性概述

在對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行研究的進(jìn)程當(dāng)中，對其進(jìn)行了細(xì)致的總結(jié)，指的是混凝土的結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件在能夠進(jìn)行預(yù)測的工作環(huán)境當(dāng)中，在多重因素的影響下，在預(yù)期范圍內(nèi)對于多種因素，例如天氣、使用、化工污染物的侵蝕等原因所導(dǎo)致的劣化作用進(jìn)行抵抗的過程。在這段抵抗外來因素影響的期限之內(nèi)，不用通過不斷的完善與維修業(yè)能夠持續(xù)發(fā)揮固有的作用，確保適用性以及安全性能夠滿足工程項(xiàng)目的需求[2]。

在對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的定義當(dāng)中，基本上涵蓋了三個(gè)非常重要的要素，分別為環(huán)境、功能以及經(jīng)濟(jì)，這將使得混凝土結(jié)構(gòu)耐久性在特定的情況下受到了外來因素的侵蝕。同時(shí)，由于自身結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生一定程度的改變，而在項(xiàng)目的正常使用過程當(dāng)中，自然以及正常的損耗，都會(huì)對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生本質(zhì)上的影響，對其耐久性進(jìn)行了極大的挑戰(zhàn)[3]。在通過對行業(yè)當(dāng)中混凝土的作用區(qū)域進(jìn)行劃分后，將其應(yīng)用的環(huán)境分為六大種類，分別為：大氣、土壤、海洋、環(huán)境水、化學(xué)物質(zhì)以及特殊工作環(huán)境。與此同時(shí)，其耐久性既是混凝土結(jié)構(gòu)的固有綜合性能，對承載能力、與結(jié)構(gòu)的正常使用互相產(chǎn)生作用，還能反映隨著時(shí)間的推移而產(chǎn)生的變化，混凝土結(jié)構(gòu)也自然而然地將耐久性歸入到承載能力以及使用的狀態(tài)當(dāng)中進(jìn)行計(jì)算。

2 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)

在多年來對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用的過程當(dāng)中，設(shè)計(jì)的思路也在實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)當(dāng)中不斷發(fā)生著轉(zhuǎn)變，對其進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)的思想也在嘗試當(dāng)中加入工程項(xiàng)目當(dāng)中進(jìn)行不斷的試驗(yàn)與更新。我國早在2000年結(jié)合世界范圍內(nèi)比較先進(jìn)的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)，進(jìn)而頒布了《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》，而在2004年由中國土木工程學(xué)會(huì)編制了《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》，而在以后的幾年當(dāng)中逐漸問世了多個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范制度，這些章程的問世不僅標(biāo)志著我國在混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中已經(jīng)逐漸發(fā)展成為具有獨(dú)立思想的國家之一，也在混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)以及項(xiàng)目使用壽命的延長方面具有代表性的話語權(quán)[4]。

在目前對于混凝土的耐久性設(shè)計(jì)當(dāng)中，可大致分為兩個(gè)類別，一種是起源于歐洲國家的設(shè)計(jì)理念，按照項(xiàng)目業(yè)主的意愿以及投資的額度進(jìn)行項(xiàng)目使用年限的初步估算，再對其環(huán)境進(jìn)行大致的判定，對結(jié)構(gòu)在使用當(dāng)中所遭受到的必要腐蝕進(jìn)行判定，接下來對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)當(dāng)中融入具有抵抗環(huán)境作用的極限方程，最終利用極限狀態(tài)法對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行決定性的驗(yàn)算。這種方法雖然能夠?qū)炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行初步的判定，但是卻是通過材料的層面進(jìn)行的表面性判定，因此對于結(jié)構(gòu)的使用計(jì)算模型所起到的作用微乎其微，因此在使用當(dāng)中頻率較低，不具有權(quán)威性[5]。

另一種則是通過理論數(shù)據(jù)以及實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的方式，對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行計(jì)算與驗(yàn)算，對項(xiàng)目內(nèi)部的構(gòu)造要求也有一定程度上的判定。這種設(shè)計(jì)理念與方法不僅在形式上具有簡單快捷的運(yùn)作特點(diǎn)，還能夠與我國的現(xiàn)狀具有一定程度上的契合度，比較容易被廣大設(shè)計(jì)人員接受。但是這種方法當(dāng)中的混凝土耐久性系數(shù)公式當(dāng)中的可靠指標(biāo)變化規(guī)律進(jìn)行分析時(shí)，需要結(jié)合大量的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)地統(tǒng)計(jì)，才能夠參照數(shù)據(jù)進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)抗力的最終分析模型。由于使用地區(qū)的不同，那些應(yīng)用在其他地區(qū)的抗力系數(shù)將不再成為具有準(zhǔn)確性的數(shù)據(jù)，因此在設(shè)計(jì)系數(shù)的計(jì)算當(dāng)中也存在一定程度上的誤差。

3 總結(jié)

在我國目前的大量土建工程當(dāng)中，新建和返修的項(xiàng)目當(dāng)中均大量運(yùn)用了混凝土結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)，其耐久性問題在發(fā)達(dá)國家當(dāng)中也成為了主流性的關(guān)注重點(diǎn)，而這些國家也在付出了諸多的代價(jià)之后成功汲取到了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。而我國在改革開放以來，多個(gè)地區(qū)進(jìn)行了大量的施工投入，因此對于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究應(yīng)積極參照這些可靠數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)化分析，進(jìn)行系統(tǒng)化、科學(xué)化的研究，將混凝土結(jié)構(gòu)的耐久度設(shè)計(jì)、判定評估以及項(xiàng)目整體的使用壽命進(jìn)行全面判定，這樣才能對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)進(jìn)行強(qiáng)化與完善，并且將施工項(xiàng)目的使用壽命提高到新的層次，也是強(qiáng)化我國建筑領(lǐng)域的重要措施之一。

參考文獻(xiàn)

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[2] 趙羽習(xí)，金偉良.鋼筋與混凝土粘結(jié)本構(gòu)關(guān)系的試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2012，23（1）：32-37.

[3] 袁迎曙，賈福萍，蔡躍.銹蝕鋼筋混凝土梁的結(jié)構(gòu)性能退化模型[J].土木工程學(xué)報(bào)，2011，34（3）：47-52.

[4] 惠云玲，李榮，林志伸.混凝土基本構(gòu)件鋼筋銹蝕前后性能試驗(yàn)研究[J].工業(yè)建筑，2010，27（6）：14-18.

[5] 陶峰，王林科，王慶林.服役鋼筋混凝土構(gòu)件承載力的試驗(yàn)研究[J].工業(yè)建筑，2010，26（4）：17-20.