淺談建筑耐久性

敖杰

摘要：大批的建筑工程在新建的同時(shí)，也有大批舊房、危房需要改建、加固，我們必須認(rèn)識到建筑結(jié)構(gòu)耐久性的重要性，鋼筋混凝土的保護(hù)層，必須做到位。

關(guān)鍵詞：耐久性；混凝土；結(jié)構(gòu)；保護(hù)層

2008年12日14時(shí)28分，在中國大地上發(fā)生了破壞性極其嚴(yán)重的大地震—四川墳川大地震，此次地震給中國人民帶來了極大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。筆者一年后，有幸翻譯了一篇日文的關(guān)于汶川地震的調(diào)查報(bào)告，這讓我一個(gè)即將畢業(yè)的土木工程專業(yè)的大學(xué)本科生，對建筑、建筑物的質(zhì)量，也對以認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)著稱而聞明的日本人所建的建筑，產(chǎn)生了無盡的遐想，希望為中國與日本互相借鑒和學(xué)習(xí)相關(guān)的建筑施工技術(shù)和設(shè)計(jì)，做出自己的貢獻(xiàn)。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題，越來越多的引起人們的關(guān)注。

一般來說，根據(jù)建筑物的設(shè)計(jì)使用年限，使用時(shí)間越長，則剩余的使用壽命就愈短，使用的不安全性就越大，實(shí)際可靠度指標(biāo)越低.從世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的建筑歷史進(jìn)程來看，發(fā)達(dá)國家大體上都經(jīng)歷了大規(guī)模新建、新建與維修改建并重、重點(diǎn)轉(zhuǎn)向舊建筑的維修改造的三個(gè)階段。在歐美日等發(fā)達(dá)國家，其現(xiàn)在新建的工程尤其是普通民用建設(shè)項(xiàng)目已寥寥無幾，大部分研究課題和工程項(xiàng)目都轉(zhuǎn)向工程改擴(kuò)建、維修及耐久性問題。例如：美國，2004年建筑加固、維修等方面投資的比重已占整個(gè)建筑業(yè)總產(chǎn)值的1/3以上。英國2004年建筑加固、維修、改擴(kuò)建的投資已占整個(gè)建筑業(yè)總產(chǎn)值的50%以上。從我國目前狀態(tài)來看，在20世紀(jì)50年代、60年代甚至80年代建造的以磚混結(jié)構(gòu)為主的房屋，逐漸轉(zhuǎn)向老齡。改革開放以來，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，開展了大規(guī)模的建設(shè)工程。所以，我們一方面有大批的建筑工程在新建的同時(shí)，也有大批舊房、危房需要改建、加固。所以結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和耐久性，尤為重要。否則就會因結(jié)構(gòu)的耐久性和質(zhì)量的不足而出現(xiàn)事故。其實(shí)，混凝土耐久性的問題，如下圖所示，隨處可見因鋼筋保護(hù)層厚度不夠，鋼筋嚴(yán)重銹蝕。

混凝土的耐久性的問題，一般包括抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、混凝土的碳化（中性化）、堿骨料反應(yīng)。

1、混凝土的抗?jié)B性，指阻礙液體流過混凝土的性能。阻礙液體向其內(nèi)部流動(dòng)的能力越好，阻止水和其它有害化學(xué)液體進(jìn)入混凝土的能力越強(qiáng)，抗?jié)B性就越強(qiáng)。

2、抗凍性是指混凝土抵抗反復(fù)凍融的能力。影響混凝土抗凍性的因素是非常復(fù)雜的。反復(fù)凍融在混凝土中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，促使裂縫繼續(xù)發(fā)展、結(jié)構(gòu)疏松，直至表層松散剝落或整體崩潰。

3、抗侵蝕性當(dāng)混凝土所處環(huán)境中含有侵蝕性介質(zhì)時(shí)，要求混凝土具有抗侵蝕能力。侵蝕性介質(zhì)包括軟水、硫酸鹽、鎂鹽、碳酸鹽、一般酸、強(qiáng)堿、海水等。主要有物理性腐蝕和化學(xué)性腐蝕兩個(gè)方面

4、混凝土的碳化（中性化）?；炷恋奶蓟黔h(huán)境中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水。碳化使混凝土的堿度降低，削弱混凝土對鋼筋的保護(hù)作用，可能導(dǎo)致鋼筋銹蝕；碳化顯著增加混凝土的收縮，使混凝土抗壓強(qiáng)度增大，但可能產(chǎn)生細(xì)微裂縫，而使混凝土抗拉、抗折強(qiáng)度降低。

5、堿骨料反應(yīng)。堿骨料反應(yīng)是指水泥中的堿性氧化物含量較高時(shí)，會與骨料中所含的活性二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在骨料表面生成堿-硅酸凝膠，吸水后會產(chǎn)生較大的體積膨脹，導(dǎo)致混凝土脹裂的現(xiàn)象。

在我國的新一版《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的耐久性設(shè)計(jì)，對混凝土的最大膠水比、最大氯離子含量、最大堿含量，都進(jìn)行了明確的要求，保護(hù)層厚度，不再以縱向受力鋼筋的外緣計(jì)算，而是以最外層鋼筋的外緣計(jì)算，與之前的規(guī)范相比較，增大了保護(hù)層的厚度，利于提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

日本建筑業(yè)規(guī)范中，對鋼筋混凝土保護(hù)層厚度的要求與中國的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的環(huán)境類別為三a的要求類似，唯一的不同是基礎(chǔ)部分的要求，詳見下表。

日本建筑業(yè)規(guī)范中關(guān)于鋼筋保護(hù)層的規(guī)定

備注：鋼筋保護(hù)層的厚度指最外層鋼筋外邊緣至混凝土表面的距離。保護(hù)層厚度施工誤差為：-10mm～+10mm.

但在具體的施工過程中還是存在明顯的區(qū)別，中國的施工隊(duì)伍、監(jiān)理人員對鋼筋混凝土的保護(hù)層的認(rèn)識，還不夠深刻，怕影響鋼筋的受力，普遍認(rèn)為鋼筋的保護(hù)層，可小不可大。而日本企業(yè)，恰恰相反，他們對鋼筋混凝土的保護(hù)層，嚴(yán)格按規(guī)范要求執(zhí)行，采取零容忍的態(tài)度，保護(hù)層厚度，可大不可小，運(yùn)用專業(yè)的墊塊滿足鋼筋保護(hù)層要求.墊塊包括支架墊鐵（バー型すぺー?ー）?塑料墊圈（?????????）、砂漿墊塊（????????）三種類型。同時(shí)，對墊鐵、墊圈、墊塊的工廠生產(chǎn)、施工現(xiàn)場使用的間距、提出了明確的要求，是現(xiàn)場的必檢項(xiàng)目。下面簡單介紹一下，日本建筑施工企業(yè)對鋼筋保護(hù)層的具體要求

在梁的位置使用時(shí)，支架墊鐵長300mm間距1500mm，厚度為40mm.

梁鋼筋保護(hù)層的支架墊鐵（バー型すぺー?ー）

板鋼筋的支架墊鐵向廠家定制時(shí)，要分為板底筋支架墊鐵和板上部筋的支架墊鐵定制，現(xiàn)場使用時(shí)，支架墊鐵的長度為900mm間距為900mm.

板鋼筋保護(hù)層的支架墊鐵（バー型すぺー?ー）

柱鋼筋的墊圈，在現(xiàn)場使用時(shí)，每邊至少要放兩個(gè)，豎向間距為2000mm.

塑料墊圈（?????????）

與國內(nèi)使用的現(xiàn)場制作的砂漿墊塊、馬鐙鐵等相比，鋼筋保護(hù)層的保證率有顯著的提高。

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋的保護(hù)層包裹在鋼筋外面的具有一定厚度的混凝土層。其在結(jié)構(gòu)受力性能、結(jié)構(gòu)安全和持久性、結(jié)構(gòu)耐火性能等方面具有重要作用。美國的學(xué)者用“五倍定律”形象地說明耐久性的重要性，特別是設(shè)計(jì)對耐久性問題的重要性。設(shè)計(jì)時(shí)，對新建項(xiàng)目在鋼筋防護(hù)方面，每節(jié)省1美元，則發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕時(shí)采取措施多追加5美元，混凝土開裂時(shí)多追加維護(hù)費(fèi)用25美元，嚴(yán)重破壞時(shí)多追加維護(hù)費(fèi)用125美元。這一可怕的放大效應(yīng)，使得各國政府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?！安环e跬步無以至千里，不積小溪無以成江河。”我們必須重視細(xì)節(jié)，重視混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

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