探討土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性

楊立君 孔喜紅

摘 要：土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性與工程的使用壽命，是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保持正常功能的基礎(chǔ)，正常功能包括：結(jié)構(gòu)的安全性和適用性，而且更多地體現(xiàn)在適用性上。土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性現(xiàn)狀，大多數(shù)土建結(jié)構(gòu)由混凝土建造，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是當(dāng)前困擾土建基礎(chǔ)設(shè)施工程的普遍性問(wèn)題。該文通過(guò)對(duì)我國(guó)土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性現(xiàn)狀分析指出，目前大多數(shù)土建結(jié)構(gòu)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)所特有，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。

關(guān)鍵詞：土建結(jié)構(gòu)工程；耐久性；使用壽命

我國(guó)土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工規(guī)范，重點(diǎn)放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，而對(duì)環(huán)境因素作用（如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程周?chē)?、土中有害化學(xué)介質(zhì)侵蝕）下的耐久性要求則相對(duì)考慮較少?；炷两Y(jié)構(gòu)因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)安全事故，其嚴(yán)重程度已遠(yuǎn)過(guò)于因結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力安全水準(zhǔn)設(shè)置偏低所帶來(lái)的危害，所以這個(gè)問(wèn)題必須引起格外重視。我國(guó)規(guī)范規(guī)定的與耐久性有關(guān)的一些要求，如保護(hù)鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護(hù)層最小厚度和混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)，都顯著低于國(guó)外規(guī)范。損害結(jié)構(gòu)承載力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的安全設(shè)置水準(zhǔn)，在一些情況下也有利于結(jié)構(gòu)的耐久性與結(jié)構(gòu)使用壽命。土建結(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，這一正常功能包括結(jié)構(gòu)的安全性和結(jié)構(gòu)的適用性，而且更多地體現(xiàn)在適用性上。

一、土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性現(xiàn)狀

我國(guó)建設(shè)部于80年代的一項(xiàng)調(diào)查表明，國(guó)內(nèi)大多數(shù)工業(yè)建筑物在使用25～30年后即需大修，處于嚴(yán)酷環(huán)境下的建筑物使用壽命僅15～20年。民用建筑和公共建筑的使用環(huán)境相對(duì)較好，一般可維持50年以上，但室外的陽(yáng)臺(tái)、雨罩等露天構(gòu)件的使用壽命通常僅有30～40年。橋梁、港工等基礎(chǔ)設(shè)施工程的耐久性問(wèn)題更為嚴(yán)重，由于鋼筋的混凝土保護(hù)層過(guò)薄且密實(shí)性差，許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開(kāi)裂。耐久性問(wèn)題的嚴(yán)重性和迫切性在于我們?cè)S多正在建設(shè)的工程仍未吸取國(guó)際和國(guó)內(nèi)的大量慘痛教訓(xùn)，還沿著老路重蹈覆轍。一些北方城市新建成的立交橋和高速公路橋，仍沒(méi)有在材料性能和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面采取必要的防治凍融和鹽害的綜合措施。甚至大型工程如2000年投入運(yùn)行的珠海蓮花跨海大橋，其主體結(jié)構(gòu)在浪濺區(qū)仍采用不耐海水干濕交替侵蝕的C30混凝土與3～4cm厚的保護(hù)層厚度。

二、使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題進(jìn)一步加劇的原因如下

1.由于混凝土的質(zhì)量檢驗(yàn)習(xí)慣上以單一的強(qiáng)度指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致水泥工業(yè)對(duì)水泥強(qiáng)度的不適當(dāng)追求，使水泥細(xì)度增加，早強(qiáng)的礦物成份比例提高，這些都不利于混凝土的耐久性。我國(guó)對(duì)水泥質(zhì)量的檢驗(yàn)在強(qiáng)度上只要求不低于規(guī)定的最低許可值，而國(guó)外則同時(shí)還要求不高于規(guī)定的最高值，如果強(qiáng)度超過(guò)了也被認(rèn)為不合格，這種要求還有利于水泥產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性。

2.工程施工單位不適當(dāng)?shù)丶涌焓┕みM(jìn)度，尤其是政府行政領(lǐng)導(dǎo)對(duì)工程進(jìn)度的不適當(dāng)干預(yù)?；炷恋哪途眯再|(zhì)量尤其需要有足夠的施工養(yǎng)護(hù)期加以保證，早產(chǎn)有損生命健康的概念同樣適用于混凝土。國(guó)內(nèi)媒體上大加宣傳的所謂幾個(gè)月就修成一條大路、建成一座大橋、或蓋成一幢高樓的工程以及搶工獻(xiàn)禮工程，很可能就是今后注定要花掉更多資金進(jìn)行大修的短命工程。提前完成合同規(guī)定施工期的在國(guó)外要被罰款，因?yàn)橐馕吨こ藤|(zhì)量有遭到損害的可能。

3.環(huán)境的不斷惡化，如廢氣、酸雨，我國(guó)的酸雨面積已超過(guò)國(guó)土的30% 。當(dāng)前迫切需要進(jìn)行的工作是盡快編制橋梁、隧道、港工等基礎(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)有可資遵循的新依據(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、礦渣等礦物摻合料是重要的技術(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合料，而我國(guó)的鐵路混凝土橋隧施工規(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)影響混凝土強(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)是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途徑。 轉(zhuǎn)在修訂規(guī)范的耐久性要求上，交通部于2001年頒布的港工混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范已為其它土建工程行業(yè)起到較好的示范作用。我們一方面要參照國(guó)內(nèi)外已有的資料和經(jīng)驗(yàn)，盡快編寫(xiě)出相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工技術(shù)文件以應(yīng)急需，另一方面則要安排系統(tǒng)的研究項(xiàng)目，加大耐久性研究工作的支持力度；混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是當(dāng)前國(guó)際上結(jié)構(gòu)工程學(xué)科最為重要的前沿研究領(lǐng)域之一，而我國(guó)在這一方面相當(dāng)落后?；炷恋哪途眯匝芯侩x不開(kāi)原材料和環(huán)境等特定條件，需要考慮本國(guó)的特點(diǎn)，是不能完全依賴(lài)國(guó)外研究成果的。

三、土建結(jié)構(gòu)工程使用階段的正常檢測(cè)與維護(hù)

結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測(cè)、維護(hù)和修理不能分割，對(duì)處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程來(lái)說(shuō)尤其如此。為了保證結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)。我國(guó)有結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)規(guī)范與施工規(guī)范，但沒(méi)有如何使用的規(guī)范。有些工程倒塌事故，例如四川宜賓的南門(mén)大橋發(fā)生橋面坍落事故，就是因?yàn)闃蛎娼Y(jié)構(gòu)與主拱之間的吊桿在連接處發(fā)生銹蝕，如果有定期的檢測(cè)要求，這樣的事故很有可能避免。有些國(guó)家對(duì)于結(jié)構(gòu)的損壞可能導(dǎo)致公眾安全的建筑物與橋、隧等公共工程，強(qiáng)制規(guī)定必須定期檢測(cè)；即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件，因其墜落后容易傷及公眾，也有強(qiáng)制定期檢測(cè)的要求。

四、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有大量土建工程因步入老化期需要診治，也有大量已建的違章工程需要評(píng)估，更有許多工程發(fā)生病害需要診斷和加固，各地已涌現(xiàn)了不少?gòu)氖峦两üこ淘\斷、治理與加固的隊(duì)伍，并有蓬勃發(fā)展成為一種新興行業(yè)的趨勢(shì)。出現(xiàn)問(wèn)題和病害以后再來(lái)治理固然重要，但是我們應(yīng)該更加強(qiáng)調(diào)預(yù)防。對(duì)于在役土建工程的檢測(cè)和評(píng)估，要建立相應(yīng)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，要有從業(yè)人員的注冊(cè)和從業(yè)機(jī)構(gòu)的資質(zhì)認(rèn)證制度，在管理體制上予以規(guī)范。

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