混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)

摘 要：我國(guó)工程建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性提出了更高要求。作為混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)的重要指標(biāo)，結(jié)構(gòu)的耐久性不僅決定著其自身的使用壽命，還直接影響著建筑物的承載能力和安全性，因此在混凝土施工中應(yīng)著重提高其結(jié)構(gòu)的耐久性。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；耐久性；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

1 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題分析

在工程修建過(guò)程中，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性直接決定著建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，而混凝土結(jié)構(gòu)在投入使用中通常會(huì)受到惡劣環(huán)境和腐蝕性介質(zhì)的影響，從而導(dǎo)致混凝土過(guò)早出現(xiàn)損壞甚至實(shí)效，因此在工程建設(shè)中，為了保障建筑工程的使用壽命和穩(wěn)定性，就必須針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能進(jìn)行提升。在近幾十年的發(fā)展中，我國(guó)大量的道路，橋梁和市政建筑等混凝土建筑結(jié)構(gòu)因耐久性不足的問(wèn)題出現(xiàn)損壞甚至實(shí)效的情況，使得工程建筑在實(shí)際使用中不得不投入大量資金對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)與完善，而這不僅無(wú)法有效的保障混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定承載能力，還會(huì)影響整體結(jié)構(gòu)的使用安全。針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題的研究要從材料，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件三方面入手，并結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)所處的水浸，凍融和堿腐蝕等環(huán)境開(kāi)展針對(duì)性的維護(hù)措施，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和穩(wěn)定性，使其使用壽命得以延長(zhǎng)。

2 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究現(xiàn)狀分析

混凝土耐久性的研究主要從材料，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件三方面開(kāi)展，結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕，混土土碳化機(jī)理以及凍融等實(shí)際影響因素，對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行深入研究。

2.1 混凝土材料耐久性研究

在混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際建筑過(guò)程中，鋼筋混凝土材料質(zhì)量的優(yōu)劣和配比直接影響著結(jié)構(gòu)的耐久性，因此在對(duì)混凝土和鋼筋材料的耐久性研究中，要結(jié)合鋼筋混凝土材料劣化的具體表現(xiàn)加以分析，主要包括鋼筋結(jié)構(gòu)的銹蝕，混凝土的碳化，凍融以及堿腐蝕。在鋼筋銹蝕的研究中，由于混凝土結(jié)構(gòu)間隙中的Ca（OH）2過(guò)飽和溶液呈較強(qiáng)的堿性，這就導(dǎo)致了鋼筋結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于堿性環(huán)境下，鋼筋表層和Ca（OH）2發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)從而生成氧化薄膜，而由于混凝土材質(zhì)中還含有硫酸鹽和氯離子等酸性離子，這就使得鋼筋表層的氧化薄膜遭到破壞，從而使鋼筋結(jié)構(gòu)的腐蝕進(jìn)一步加深。此外，鋼筋結(jié)構(gòu)腐蝕還會(huì)產(chǎn)生伴有膨脹效應(yīng)，從而對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，使得混凝土保護(hù)層逐層剝落，造成混凝土結(jié)構(gòu)損壞?；炷两Y(jié)構(gòu)的碳化是指結(jié)構(gòu)表層長(zhǎng)期與空氣中的CO2接觸，酸性氣體逐漸滲透到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并與混凝土發(fā)生復(fù)雜的堿化反應(yīng)，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土分子之間粘結(jié)力減弱，結(jié)構(gòu)承重性和抗折性能降低?；炷羶鋈趽p壞通常發(fā)生在環(huán)境溫度變化明顯的情況下，環(huán)境正負(fù)溫度的迅速交替，使得混凝土結(jié)構(gòu)在熱彈性應(yīng)力和低溫抗凍性的迅速轉(zhuǎn)化下發(fā)生斷裂。在針對(duì)混凝土凍融的耐久性的研究中，為了更為有效的緩解凍融破壞力，通常采用向混凝土結(jié)構(gòu)加入引氣劑的方式對(duì)其抗動(dòng)性進(jìn)行提升，從而減少混凝土在溫度驟然變化條件下的結(jié)構(gòu)損壞。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究

在混凝土結(jié)構(gòu)的搭建過(guò)程中，結(jié)構(gòu)施工的方案設(shè)計(jì)和構(gòu)件性能都在結(jié)構(gòu)耐久性中起著主要影響作用，所以，開(kāi)展混凝土結(jié)構(gòu)的研究，就要結(jié)合施工設(shè)計(jì)方案和構(gòu)件性能對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行綜合評(píng)定。由于混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際施工和使用中存在鋼筋銹蝕，混凝土碳化，凍融等問(wèn)題，因此混凝土結(jié)構(gòu)施工方案的設(shè)計(jì)研究必須首先對(duì)結(jié)構(gòu)所處環(huán)境進(jìn)行分析，并結(jié)合具體施工環(huán)境制定對(duì)應(yīng)的施工方案，以保證混凝土結(jié)構(gòu)在搭建施工中，其穩(wěn)定性不會(huì)因環(huán)境條件影響而降低耐久度。例如在定層樓板混凝土施工中，為了使樓板混凝土滿足耐久度評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以在結(jié)構(gòu)施工中引入耐久性設(shè)計(jì)系數(shù)，并按照混凝土極限狀態(tài)的參量設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使其能夠在投入應(yīng)用中有效抵抗環(huán)境影響因素，進(jìn)而保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。從混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件角度分析，結(jié)構(gòu)耐久性的研究主要包括構(gòu)件宏觀和微觀力學(xué)兩方面。在對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件力學(xué)進(jìn)行研究時(shí)，由于混凝土的耐久性要通過(guò)數(shù)據(jù)量化表示，所以針對(duì)混凝土構(gòu)件裂縫，應(yīng)力損傷等影響因素必須建立數(shù)據(jù)模型進(jìn)行研究，并通過(guò)改變宏觀和微觀狀態(tài)參量，使數(shù)據(jù)模型更為貼近混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究，從而提高結(jié)構(gòu)耐久性研究的真實(shí)性和有效性。

2.3 混凝土構(gòu)件的耐久性研究

混凝土構(gòu)件的耐久性研究?jī)?nèi)容只要包括構(gòu)件的適用性和承載力。構(gòu)件適用性的研究方法，最為常見(jiàn)的有范永森提出的鋼筋銹蝕模擬研究法，以及樊丹會(huì)在斷裂力學(xué)基礎(chǔ)上對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)研究法，兩種研究方法均是以力學(xué)公式的推導(dǎo)計(jì)算為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性有限元分析，從而得出不同構(gòu)件在耐久度要求下的具體強(qiáng)度和厚度等數(shù)據(jù)，使混凝土整體結(jié)構(gòu)在施工中能夠滿足耐久度要求。在針對(duì)鋼筋構(gòu)件的研究中，由于不同構(gòu)件受力側(cè)重點(diǎn)不同，因此其承載能力范圍也會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)生變化，例如，鋼筋構(gòu)件在工程建設(shè)中，由于其與混凝土之間的粘結(jié)力會(huì)因環(huán)境等因素逐漸降低，因此受彎部位的承載力就會(huì)減弱，而受壓構(gòu)建的軸壓和偏心力卻會(huì)因截面的減小而逐漸增加，因此針對(duì)混凝土構(gòu)件的耐久性研究，要以不同構(gòu)件在工程建設(shè)中的實(shí)際受力情況為基礎(chǔ)，并結(jié)合數(shù)字處理手段，從而科學(xué)正確的判定混凝土構(gòu)件的耐久性。

3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究發(fā)展趨勢(shì)探究

隨著我國(guó)對(duì)混凝土耐久性研究的逐漸深入，研究?jī)?nèi)容正在從構(gòu)件，結(jié)構(gòu)等研究領(lǐng)域拓展到層次性研究，研究技術(shù)也在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上從定性分析逐漸轉(zhuǎn)化為定量計(jì)算分析。在各國(guó)先進(jìn)理論的學(xué)習(xí)和交流中，我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究也取得了重大突破，如采用模糊數(shù)學(xué)處理方式計(jì)算構(gòu)件應(yīng)力，參照神經(jīng)系統(tǒng)分析混凝土結(jié)構(gòu)等，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測(cè)質(zhì)量也得到了極大的提升。雖然我國(guó)在混凝土耐久性研究領(lǐng)域取得了較大的進(jìn)步，而與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)檢測(cè)技術(shù)手段仍存在著效率低，準(zhǔn)確性不足等問(wèn)題，為了進(jìn)一步提高我國(guó)混凝土耐久性研究技術(shù)水平，研究者還應(yīng)在技術(shù)研究的同時(shí)，更加注重建筑工程的實(shí)際施工情況，并從施工實(shí)際出發(fā)，更為切實(shí)的提高混凝土建筑的耐久性。

4 結(jié)語(yǔ)

作為建筑工程施工和市政建設(shè)的重要基礎(chǔ)，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性不僅直接關(guān)系著我國(guó)居民生命財(cái)產(chǎn)安全，還在很大程度上影響著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，因此在混凝土結(jié)構(gòu)的施工中，要針對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性和穩(wěn)定性進(jìn)行審核與檢驗(yàn)，并以混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的提升為研究方向，進(jìn)一步提高混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，從而保障建筑工程的安全性和穩(wěn)定性。

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作者簡(jiǎn)介：張留（1979.03- ），男，漢，四川成都人，工學(xué)學(xué)位，信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計(jì)研究院科技工程股份有限公司，結(jié)構(gòu)工程師，研究方向：鋼結(jié)構(gòu)。