談耐久性在建筑結(jié)構(gòu)工程中的重要性

【摘要】建筑結(jié)構(gòu)工程的耐久性與工程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保持正常功能的能力。由于目前大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)由混凝土建造，混混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是當(dāng)前困擾建筑工程界的最大問(wèn)題，因此，下面以混凝土結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)分析結(jié)構(gòu)工程的耐久性。

【關(guān)鍵詞】耐久性；建筑結(jié)構(gòu)工程；重要性

1.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的定義

在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010一2002）中明確規(guī)定，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，并指出“整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱(chēng)為該功能的極限狀態(tài)”。由于結(jié)構(gòu)耐久性作為影響結(jié)構(gòu)可靠度的一項(xiàng)指標(biāo)，同樣也存在極限狀態(tài)這個(gè)概念。

現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范有兩種極限狀態(tài)含義：一是承載能力極限狀態(tài)；二是正常使用極限狀態(tài)。由此我們可以將結(jié)構(gòu)的耐久性能，劃分到“正常使用極限狀態(tài)”中考慮。但是這樣一來(lái)，就會(huì)容易產(chǎn)生誤解：認(rèn)為耐久性只是在保證正常使用時(shí)的要求。在CEB—FIP模式規(guī)范中，有關(guān)耐久性的設(shè)計(jì)原則規(guī)定為：“混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)以這樣方式設(shè)計(jì)、施工和使用，即在預(yù)定的環(huán)境影響下，混凝土結(jié)構(gòu)保持其安全性、正常使用性和可接受的外觀，不需要為維護(hù)和修理花費(fèi)意想不到的高額費(fèi)用”。

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性破壞都是從混凝土或鋼筋的材料劣化開(kāi)始的，環(huán)境條件和自身因素都可以引起材料的劣化，而且這是一個(gè)不可逆的過(guò)程。其中，多數(shù)材料劣化是環(huán)境條件引起的，如混凝土碳化、凍融破壞、化學(xué)侵蝕、表面磨損、鋼筋銹蝕；混凝土自身材料也可能劣化，如堿—骨料反應(yīng)。顯然，上述材料劣化多數(shù)是混凝土的材料劣化形式，鋼筋的劣化形式主要是鋼筋銹蝕。傳統(tǒng)上把上述材料劣化形式分為物理作用和化學(xué)作用兩類(lèi)，而混凝土碳化是一個(gè)物理化學(xué)過(guò)程，鋼筋銹蝕本身是一個(gè)化學(xué)過(guò)程，也包含O2和C1—擴(kuò)散等物理過(guò)程，因此，混凝土碳化與鋼筋銹蝕過(guò)程中既有物理作用，又有化學(xué)作用。

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是隨著材料耐久性的下降而下降的?；炷两Y(jié)構(gòu)在自然環(huán)境和使用條件下，隨著時(shí)間的推移，材料逐漸發(fā)生老化，繼而出現(xiàn)損傷甚至損壞。因此，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性可定義為結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi)，在各種環(huán)境條件作用下，不需要額外的加固處理而保持其安全性、正常使用性和可接受的外觀的能力。

2.影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)在一定時(shí)期內(nèi)維持其安全性、適用性的能力。也就是說(shuō)，耐久性能良好的結(jié)構(gòu)，在其使用期限內(nèi)，應(yīng)當(dāng)能夠承受所有可能的荷載和環(huán)境作用，而且不會(huì)發(fā)生過(guò)度的損壞或破壞。由此可知，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是由混凝土、鋼筋材料本身特性和所處使用環(huán)境的侵蝕性?xún)煞矫嬉蛩毓餐瑳Q定的。影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的原因、內(nèi)在條件、影響的范圍及其后果是多方面的。

2.1設(shè)計(jì)構(gòu)造上的原因

（1）鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度太??；（2）構(gòu)件開(kāi)孔洞的洞口邊緣未配筋或配筋不當(dāng)；（3）沉降縫、伸縮縫構(gòu)造不正確；（4）基礎(chǔ)建在鹽質(zhì)地區(qū)；（5）隔熱層、分隔層、防滑層處理不妥當(dāng)?shù)取?/p>

2.2材料質(zhì)量不合格

（1）使用的水泥品種不當(dāng)，水泥含堿量過(guò)大；（2）使用含有較多的CaS、細(xì)度過(guò)小的水泥，放熱加劇干燥收縮增大，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂；（3）使用含有堿活性礦物的骨料；（4）骨料細(xì)粒級(jí)配不當(dāng)；（5）外加劑使用不當(dāng)?shù)取?/p>

2.3施工質(zhì)量低劣

（1）水灰比過(guò)大，例如，為便于施工，增加水灰比，導(dǎo)致增大孔隙率，滲透性加大；（2）單方水泥用量過(guò)大，例如為縮短工期，提高混凝土早期強(qiáng)度，加大水泥用量，會(huì)引起收縮和水化熱過(guò)大而開(kāi)裂；（3）過(guò)早拆模，例如為趕工期、加快模板的周轉(zhuǎn)，提前拆模，混凝土養(yǎng)護(hù)期的強(qiáng)度不足以承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載而引起早期開(kāi)裂；（4）澆筑不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生蜂窩、孔洞和沉降微細(xì)裂縫，在干燥氣候下養(yǎng)護(hù)或氣溫太低末加保護(hù)等；（5）施工組織不當(dāng)，造成不應(yīng)出現(xiàn)的施工縫；（6）使用含有氯離子的旱強(qiáng)劑；（7）使用海水?dāng)嚢杌炷恋取?/p>

2.4外界環(huán)境條件惡化

（1）氣候條件異常，如氣候突變，干濕環(huán)境交替頻繁；（2）自然環(huán)境惡化，隨著工業(yè)化和城市化的發(fā)展造成空氣質(zhì)量下降，結(jié)構(gòu)物周?chē)渴艿紺O2、SO2、SO3等氣體的侵蝕；（3）建筑場(chǎng)地有害物質(zhì)的侵入，如地基土有侵蝕性水、碳酸鹽及堿酸液侵入等。

3.提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的技術(shù)的措施

針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基本要求，研究從設(shè)計(jì)到施工的全過(guò)程以及使用階段為提高耐久性應(yīng)采取的一些技術(shù)措施。

3.1在設(shè)計(jì)階段就要注意正確選擇水泥品種、骨料種類(lèi)和規(guī)格，控制水灰比，合理采用高效減水劑、引氣劑等外加劑，以求制作出有良好的密實(shí)性、抗水性和抗凍性的混凝土，確保有足夠的混凝土保護(hù)層厚度和合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施，以防建成后的結(jié)構(gòu)物受到不必要的污染和雨淋、滲水、沖刷、磨損。

3.2在施工階段要嚴(yán)格控制用水量、充分振搗和認(rèn)真養(yǎng)護(hù)，防止過(guò)早拆模引起混凝土強(qiáng)度不足的變形和開(kāi)裂。

除此之外，還可考慮采取一些特殊措施預(yù)防混凝土結(jié)構(gòu)的劣化或提高耐久性，如采用環(huán)氧涂層鋼筋、不銹鋼的鋼材，在混凝土表面涂層保護(hù)，在混凝土中摻入鋼筋阻銹劑或采用陰極保護(hù)法、電化學(xué)脫鹽法、電化學(xué)再堿化法改善混凝土的耐久性。

4.我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)工程的耐久性現(xiàn)狀

目前，世界上大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)都是由混凝土建造?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性是當(dāng)前困擾土建基礎(chǔ)設(shè)施工程的世界性問(wèn)題，并非我國(guó)所持有，但是至今尚未引起我國(guó)政府主管部門(mén)和廣大設(shè)計(jì)與施工部門(mén)的足夠重視。

當(dāng)前迫切需要進(jìn)行的工作是盡快編制橋梁、隧道、港口等基礎(chǔ)設(shè)施工程耐久性設(shè)計(jì)的技術(shù)條例，修訂補(bǔ)充現(xiàn)行規(guī)范中對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的要求。首先需要明確的是各種基礎(chǔ)設(shè)施工程的設(shè)計(jì)工作壽命，在重要工程的設(shè)計(jì)文件中必須有使用壽命的要求和論證。當(dāng)前在建的眾多工程在耐久性上之所以仍然沿著重蹈覆轍的道路走，很重要的一個(gè)原因是工程設(shè)計(jì)施工技術(shù)人員在耐久性上沒(méi)有可以遵循的新依據(jù)。更為嚴(yán)重的是現(xiàn)行規(guī)范中的有些條文，本身就對(duì)耐久性有害。為了提高混凝土耐久性，在混凝土中合理使用粉煤灰、礦值等礦物摻和料是重要的技術(shù)手段，國(guó)外有的規(guī)范甚至規(guī)定在橋梁等混凝土結(jié)構(gòu)中必須加入粉煤灰等摻和料，而我國(guó)的鐵路混凝土橋隧道施工規(guī)范仍在明文禁止使用。此外，工程技術(shù)界還存在長(zhǎng)期形成的一些過(guò)時(shí)的看法，對(duì)改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如，顧慮會(huì)影響泥凝土強(qiáng)度而不愿使用引氣劑，而引氣本應(yīng)作為改善混凝土耐久性和工作性的常規(guī)手段；又如，希望加大水泥用量來(lái)保證混凝土強(qiáng)度，而盡可能低的水泥用量本應(yīng)是提高溫凝土抗裂和耐久性能的重要途徑。

參考文獻(xiàn)

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