混凝土结构耐久性的认识及分析

混凝土结构耐久性的认识及分析[摘要]本文从目前国内建筑结构的耐久性现状，结构设计、施工对耐久性的认识情况，反映了混凝土结构的耐久性问题是一个十分重要而又迫切需要解决的问题，需要我们大大加强其认识。文章列出了耐久性的主要影响因素，并提出相应的解决方法。

[关键词]结构耐久性；碳化；保护层

混凝土结构耐久性概述

对结构工程来说，结构必须满足其安全性、适用性、耐久性的基本功能[1]。即工程结构不仅要在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；在正常使用时，具有良好的工作性能；在正常维护下，具有足够的耐久性能。结构的耐久性直接影响建筑结构的安全性、适用性，与建筑的使用寿命有直接关系。建筑结构的使用寿命，不仅仅要满足建筑的设计使用年限，而应该至少达到设计使用年限。若在建筑使用功能未变的前提下，建筑结构仅因耐久性的缺陷而影响其寿命，此时就出现了短命结构。在当今资源紧张而呼吁低碳生活的时代，我们希望建筑结构能够完成其历史使命，充分发挥其价值。因此，我们亟须加强结构的耐久性认识及研究，并对其进行问题解决。

结构耐久性现状

建筑结构的耐久性现状

混凝土由于其易于施工、造价低廉等优势，已成为目前应用广

泛的建筑材料，从而混凝土结构也成为当今主要结构之一。但发现一些混凝土结构在其设计使用年限内就出现了严重的劣化。据我国建设部于80年代的一项调查表明[2]，国内大多数工业建筑在使用25～30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15～20年。民用建筑和公共建筑的室外阳台、雨罩、女儿墙等露天构件的使用寿命通常仅有30～40年。桥梁、港工等基础设施，由于钢筋的保护层过薄且密实性差，许多工程建成后几年就出现锈蚀、混凝土开裂。海港码头一般使用十年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落。另外一些新建建筑由于种种原因未建成而中途暂停。因长期暴露、搁置外界环境，待重新利用时却发现混凝土老化严重；混凝土表面锈迹斑斑。有的建筑需要花费巨大资金来修复；有的甚至难以修复而不得不拆除重建。

设计现状

我国针对混凝土结构设计颁布了《混凝土结构设计规范》

（gb50010-2002）、《混凝土结构耐久性设计规范》

（gb/t50176-2008）。但广大设计人员习惯于单一关注强度指标式设计计算，把设计重点放在各种荷载作用的结构强度要求，而放松甚至忽视了环境因素作用下的结构耐久性的要求，忽视对耐久性的相关验算及措施防范。另外上述两个规范在耐久性的相关概念及要求上有不一致内容，导致设计依据混乱。如耐久性主要措施之一钢筋保护层，在《混凝土结构设计规范》中定义为：保护层厚度为混

凝土表面到达受力钢筋外缘的距离；而在《混凝土结构耐久性设计规范》中定义为：保护层厚度为混凝土表面到钢筋（包括纵向钢筋、箍筋和分布筋）公称直径外边缘之间的最小距离。可见两者最小相差一个构造钢筋直径，但这么点差距对混凝土碳化时间影响甚大。因为混凝土结构的耐久性问题，主要表现为混凝土碳化和钢筋锈蚀问题。耐久性极限状态的标志是钢筋锈蚀构件以碳化或氯离子达到钢筋表面[3]。混凝土碳化深度与时间的关系可用下式表示[4]：其中：——混凝土碳化深度

——碳化系数

——碳化时间

由此可知，碳化时间与保护层厚度的平方成正比。

施工现状

由于混凝土的质量检验习惯于单一的强度指标作为衡量标准，导致施工管理人员、施工人员仅重视强度结果，忽视钢筋保护层厚度的施工措施，导致钢筋保护层过薄，耐久性失去保障。施工监管不严，混凝土浇筑过程中，施工人员随意加水，导致混凝土配比失衡。另外施工单位一味追求经济效益，节省成本而加快施工进度，导致混凝土养护期过短，混凝土的密实性和抗裂性差。如此加快混凝土的碳化速度。

后期使用维护现状

结构耐久性和使用寿命的概念，与使用阶段的检测、维护和修

理不能分割，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用过程中，应该进行定期检测和维护。目前我国具有结构设计规范与施工规范，但没有如何使用的规范。虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定，但是这种要求执行起来缺乏可操作性。绝大多数使用人对结构维护的相关知识贫乏，忽视对结构定期维护的重要性，忽视结构耐久性的严重影响。

因此，结构耐久性问题需要我们的加强认识，制定相关科学性设计、施工及使用规范。

结构耐久性的影响因素及对策

从上述目前结构耐久性的现状来看，导致结构耐性性能不良的因素按结构形成阶段可分为设计因素、施工因素及后期维护因素。

设计因素及对策

结构耐久性的性能取决于结构前期设计。但目前工程设计耐久性的标准过低，对耐久性设计的重视程度不高，则导致结构先天的耐久性不良。因此在设计阶段，我们需要加强耐久性设计。

设计前充分认识结构所处环境，了解结构的外界影响因素，从而根据结构设计使用年限选用耐久的混凝土材料，出具针对性的结构构造措施与裂缝控制措施。比如钢筋保护层，从耐久性角度看，在确定其厚度时应考虑到最外侧的分布筋、箍筋的需要。因为最外层的分布筋或箍筋应该最早受到侵蚀。箍筋的锈蚀可引起沿箍筋的

环向开裂，而墙、板中的分布筋的锈蚀除引起开裂外，严重时还会发生保护层的剥落。

在结构的方案上，应该考虑尽可能有利于阻挡或减轻环境对结构的作用，考虑设置结构使用过程中的检测、维修或部件更换设置必要的通道和空间。

在设计图纸上，加强对结构耐久性有关的施工质量的要求，特别是混凝土的养护方法（温度、湿度控制与养护期限）以及保护层厚度的质量控制与质量保证措施。

施工因素及对策

混凝土结构的耐久性在很大程度上也取决于结构施工过程的质量控制与质量保证。目前工程施工阶段对耐久性问题的检查不力，盲目性追求施工进度而忽视混凝土养护是严重影响因素。

在施工筹划阶段，必须充分认识结构建造的科学步骤，从而制定科学的施工进度计划。严禁以结构耐久性为代价而追求一时的经济效益。

由于提高混凝土结构耐久性的根本途径是增加混凝土本身的密实性和钢筋的混凝土保护层厚度，因此在施工阶段需加大混凝土浇筑、养护的质量监督及检查力度。我们必须确保混凝土中的拌和用水量和水胶比以及其掺合料的成分。严禁现场随意增加拌和水，导致混凝土配比失衡。另外杜绝使用混凝土块的保护层垫块，以免钢筋保护层尺寸和位置不易控制。加强混凝土振捣及养护期的质量控