內(nèi)容摘要：文章主要對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)的概念、等級(jí)、原則，設(shè)計(jì)中的影響因素做了一些詳細(xì)的分析，并提出了加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的有效措施。

　　Abstract：Article the concept of durability design of concrete structures, grade, in principle, the influencing factors in the design to do some detailed analysis, and effective measures to enhance the durability of concrete structures

　　關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu);耐久性;設(shè)計(jì)

　　Keywords: concrete structures; durability; design

　　中圖分類號(hào)：TU377 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

　　一、混凝土耐久性的概念、等級(jí)、原則

　　(一)混凝土耐久性的概念

　　混凝土耐久性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi)，在任何一種環(huán)境作用下，都不用額外的費(fèi)用加固處理直接就能保持其安全性、正常使用和可接受的外觀能力。混凝土耐久性主要包括：抗凍性、抗?jié)B性、碳化。

　　(二)混凝土耐久性的等級(jí)

　　1、一級(jí)耐久性

　　主要是針對室內(nèi)干燥環(huán)境下的住宅、辦公樓等室內(nèi)構(gòu)件來說的，用簡單的粉刷或油漆防護(hù)就可以，也就是能夠滿足在規(guī)定的使用年限內(nèi)所要求的年限。

　　2、二級(jí)耐久性

　　主要是針對露天環(huán)境或高溫環(huán)境下的構(gòu)件，在規(guī)定的使用年限內(nèi)也存在著個(gè)別需要維修的狀況，維修采用的方法可能是修補(bǔ)或更替?zhèn)€別構(gòu)件。

　　3、三級(jí)耐久性

　　在沿海地帶或受凍融作用的環(huán)境以及使用除冰鹽的結(jié)構(gòu)，在規(guī)定的使用年限內(nèi)需要經(jīng)常維修的情況。

　　(三)混凝土的耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的原則

　　在進(jìn)行混凝土耐久性設(shè)計(jì)的過程中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員必須要先明確出這一結(jié)構(gòu)的耐久性目標(biāo)是什么，也就是設(shè)定的使用期限;還要確定出耐久性失效標(biāo)準(zhǔn)是什么。一般情況下，使用期限可以分成四類。對于耐久性失效標(biāo)準(zhǔn)，有多種說法。大多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為：一是以結(jié)構(gòu)性能退化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力降低到承載能力極限狀態(tài)，稱為承載能力耐久性失效標(biāo)準(zhǔn);另一種說法是由于耐久性能退化使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了變形，從而不能夠滿足正常使用的基本需求，我們主要是以鋼筋銹蝕發(fā)展到出現(xiàn)混凝土沿順筋開裂作為正常使用耐久性失效標(biāo)準(zhǔn)。

　　二、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素

　　(一)混凝土的堿——集料反應(yīng)

　　堿——集料反應(yīng)主要是指混凝土中的堿與集料中活性組分發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而引起混凝土的膨脹、開裂、甚至破壞。目前，因堿——集料反應(yīng)不得不拆除大壩、海堤、橋梁的事件并不在少數(shù)。混凝土的堿——集料反應(yīng)必須要具備三個(gè)條件：有相當(dāng)數(shù)量的堿、相應(yīng)的活性集料、水分。避免混凝土的堿——集料反應(yīng)可以采取以下方法：一是限制混凝土的堿含量;二是避免采用活性集料;三是摻用混合材。

　　(二)混凝土的凍融破壞

　　當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)在冰點(diǎn)以下環(huán)境中時(shí)，混凝土內(nèi)孔隙中的水將結(jié)冰，隨之會(huì)產(chǎn)生體積膨脹進(jìn)而形成各種壓力。一旦壓力達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土破壞。混凝土的凍融破壞最顯著的特征就是表面剝落，甚至在嚴(yán)重時(shí)還會(huì)露出石子。此外，混凝土的抗凍性能與混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)和氣泡含量多少有著直接相關(guān)，孔小破壞作用就小，封閉的氣泡多了，坑凍性也好。影響混凝土抗凍性的因素還有：孔結(jié)構(gòu)、含氣量、水灰比、集料的孔隙率、混凝土的飽和度等。

　　(三)化學(xué)侵蝕

　　一般情況下，可以將化學(xué)侵蝕分成淡水腐蝕、碳酸腐蝕、一般酸性水腐蝕、硫酸鹽腐蝕等幾類。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處于有侵蝕性介質(zhì)作用的環(huán)境中時(shí)，就會(huì)引起化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)，從而受到侵蝕，引起一系列破壞。當(dāng)水中溶有一些酸類時(shí)，水泥石就受到溶淅和化學(xué)溶解雙重作用，加速腐蝕;淡水的沖刷，不僅能溶解水泥石中的組分，也可以使水泥石孔隙增加，密實(shí)度也隨之降低了，造成了對水泥石的嚴(yán)重破壞;碳酸在溶淅水泥石的同時(shí)，也影響了水泥石的致密度，同時(shí)也降低了水泥水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性。

　　(四)鋼筋的銹蝕

　　鋼筋的銹蝕主要表現(xiàn)為鋼筋在外部介質(zhì)作用下產(chǎn)生的電化反應(yīng)，生產(chǎn)了鐵銹，也造成了混凝土順筋裂縫，整體的混凝土結(jié)構(gòu)受到了破壞。一方面，混凝土碳化和中性化主要是因混凝土的密實(shí)度不足，酸性氣體滲入混凝土內(nèi)與氫氧化鈣作用;另一方面，鋼筋會(huì)在拉應(yīng)力和腐蝕性介質(zhì)的共同作用下而形成脆性斷裂，當(dāng)鋼筋內(nèi)部存在缺陷，鋼筋在腐蝕過程中能夠產(chǎn)生少量氫氣，會(huì)導(dǎo)致鋼筋脆化。

　　三、設(shè)計(jì)使用年限

　　普通的混凝土主要是以水泥為膠結(jié)材料，并用天然砂石做骨料，在里面加上水進(jìn)行拌和，最后形成固體材料。在受到施工、環(huán)境因素的影響時(shí)，加上化學(xué)作用和物理作用，混凝土就是帶著裂縫工作的。

　　當(dāng)混凝土所出現(xiàn)的裂縫很大時(shí)，侵蝕的物質(zhì)就會(huì)從裂縫中滲入到混凝土內(nèi)部，再到達(dá)鋼筋表面引起銹蝕。鋼筋在被銹蝕后，有效面積就減少了，使結(jié)構(gòu)承載力的強(qiáng)度下降了。一旦出現(xiàn)承載力方面的問題，有時(shí)可能是脆性破壞。總之，對混凝土的結(jié)構(gòu)不僅要進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算，還要確保在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的具體要求，這個(gè)時(shí)期就被稱為了“設(shè)計(jì)使用年限”。我國的《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中已經(jīng)明確規(guī)定了：設(shè)計(jì)使用年限對臨時(shí)結(jié)構(gòu)是5年;易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件為25年;普通房屋和構(gòu)筑物為50年;記念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)為100年。因此，在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)中，應(yīng)該以此為依據(jù)，進(jìn)行重點(diǎn)考慮。

　　四、加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的有效措施

　　(一)控制施工質(zhì)量

　　控制施工質(zhì)量可以從以下幾個(gè)方面著手：混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層的厚度控制、混凝土結(jié)構(gòu)各種孔隙的控制以及水灰比控制。選擇保護(hù)層厚度應(yīng)該根據(jù)腐蝕環(huán)境的不同來設(shè)定，在正常的室內(nèi)環(huán)境下，要設(shè)計(jì)使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)該確保保護(hù)層的厚度是按規(guī)范的規(guī)定增加到40%為宜，混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件不能留有施工縫。此外，為了保證混凝土拌和物所需流動(dòng)性，減小水灰比，可以使混凝土的總孔隙率大幅度降低。

　　(二)原材料的選擇

　　水泥類材料的強(qiáng)度和工程性能，主要是通過水泥砂漿的凝結(jié)，硬化形成的，在選擇水泥時(shí)，要注意水泥品種的具體性能，可以選擇水化熱低，堿含量小，耐熱性，抗凍性能好的水泥來使用。此外，在選擇集料時(shí)，也要考慮其堿活性，耐蝕性和吸水性，還要改善混凝土拌合物的和易性，以便提高混凝土的耐久性。

　　(三)結(jié)構(gòu)的日常維護(hù)

　　混凝土結(jié)構(gòu)在使用階段，必須注意其檢測和維護(hù)。例如，建立檢測和評(píng)估體系，這樣對于惡劣環(huán)境下的工程建設(shè)便于檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修理，保證混凝土結(jié)構(gòu)能夠正常的使用。此外，在使用的過程中，還應(yīng)該避免結(jié)構(gòu)接觸腐蝕性物質(zhì)、也不要承受超重荷載，一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞超過一定界限的情況，就必須查找原因進(jìn)行維修。

　　五、結(jié)語

　　對于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的問題還有很多方面需要我們研究，因此，需要施工和設(shè)計(jì)人員在已有的經(jīng)驗(yàn)和工程的實(shí)踐基礎(chǔ)上做好結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)工作。

　　六、參考文獻(xiàn)

　　【1】徐曉華、張東影《試論混凝土試驗(yàn)研究及實(shí)踐》，《建筑技術(shù)》2005年06期。

　　【2】覃維祖《論混凝土耐久性研究的現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向》，《土木工程學(xué)報(bào)》2009年11期。

　　【3】杜峰、佟艷亮、李博等《淺談我國混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)中要注意的問題》，《長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)》2004年04期。