混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)窺探

胡 燕

(山西省陽(yáng)泉市康德建筑工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000)

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混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)窺探

胡 燕

(山西省陽(yáng)泉市康德建筑工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000)

解釋了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的含義，分析了耐久性設(shè)計(jì)的影響因素及保證混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的必要性，并從原材料選擇、構(gòu)造策略、施工質(zhì)量規(guī)范與結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)等方面，提出了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)措施，從而提升混凝土的工程質(zhì)量。

混凝土結(jié)構(gòu)，耐久性，水泥，施工質(zhì)量

0 引言

混凝土結(jié)構(gòu)中的耐久性設(shè)計(jì)，屬于現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中的新話(huà)題。隨著混凝土結(jié)構(gòu)在工程建筑中的廣泛應(yīng)用，耐久性問(wèn)題愈發(fā)凸顯。由于我國(guó)正處于基本建設(shè)時(shí)期，對(duì)工程建設(shè)需求量較大，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用最為普遍，迫切需要加大對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的研究力度。

1 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性概述

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性涵義

在設(shè)計(jì)的相對(duì)基準(zhǔn)期范圍內(nèi)，以結(jié)構(gòu)的定期維護(hù)檢修為前提，保證使用性能不會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生變化，屬于混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性涵義。主要體現(xiàn)在：混凝土結(jié)構(gòu)的工作因素，即結(jié)構(gòu)所置身的使用環(huán)境與自然環(huán)境；混凝土結(jié)構(gòu)的性能規(guī)范，在設(shè)計(jì)使用周期內(nèi)，使用性能可以得到保持?；炷两Y(jié)構(gòu)維護(hù)的經(jīng)濟(jì)因素，即以保證定期維護(hù)為前提，避免進(jìn)行大規(guī)模修整作業(yè)。

1.2 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)內(nèi)容

對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性造成影響的要素體現(xiàn)在多個(gè)方面：混凝土材料的特質(zhì)、工程具體施工需求與環(huán)境要素等?？偠灾箖鲂阅?、抗?jié)B性能、抗侵蝕性能屬于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基礎(chǔ)內(nèi)容。結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的涵義與影響要素，可以將設(shè)計(jì)內(nèi)容分為四大方面：混凝土原材料的選擇、結(jié)構(gòu)構(gòu)造策略、施工質(zhì)量規(guī)范以及混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)。

1.3 實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的必要性

1)遵循國(guó)務(wù)院第279號(hào)令中提出的規(guī)范要求，工程設(shè)計(jì)單位方面與個(gè)人方面需要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的“質(zhì)量終身負(fù)責(zé)制”，將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，增強(qiáng)每位工作人員的責(zé)任意識(shí)。通過(guò)設(shè)計(jì)文件，對(duì)工程項(xiàng)目的合理使用壽命加以明確，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目耐久性的進(jìn)一步規(guī)范。通常情況下，在工程竣工驗(yàn)收工作完成之后，工程承包單位、設(shè)計(jì)單位與監(jiān)理單位方面，就不再對(duì)使用年限內(nèi)任何的檢修、重建工作承擔(dān)責(zé)任。這一現(xiàn)象容易導(dǎo)致工程項(xiàng)目的耐久性出現(xiàn)弊端，而直接對(duì)國(guó)家自身的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益造成負(fù)面影響。

2)在工程項(xiàng)目中對(duì)混凝土材料的使用量最大，屬于關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)材料。目前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在國(guó)際工程項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。

3)由于我國(guó)屬于發(fā)展中國(guó)家的大國(guó)，在現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展趨勢(shì)中，開(kāi)始逐漸實(shí)現(xiàn)基本建設(shè)的大規(guī)?；?。但由于我國(guó)的資金支持、資源、能源等方面受到限制；所以，要切實(shí)考慮不同因素，制定行之有效的發(fā)展戰(zhàn)略，保證資金的合理應(yīng)用以及能源、資源的最大化節(jié)約。不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)研究，在提升工程質(zhì)量，延長(zhǎng)工程使用年限，以及推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展方面，具備一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)中的材料選用

由于在工程建設(shè)過(guò)程中，過(guò)于注重施工速度，只單一的對(duì)水泥進(jìn)行大幅度使用，造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)密實(shí)度較低的現(xiàn)象，對(duì)工程的穩(wěn)固性與耐久性帶來(lái)負(fù)面影響。所以，要求設(shè)計(jì)人員充分了解不同混凝土材料的特征，結(jié)合工程施工環(huán)境的差異性，選擇相對(duì)合理的混凝土材料。

2.1 水泥

水泥砂漿主要通過(guò)凝結(jié)、硬化等工序，實(shí)現(xiàn)水泥材料的使用性能與強(qiáng)度，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性在很大程度上取決于水泥石受損與否。所以，在選擇水泥材料時(shí)，需要考慮不同水泥種類(lèi)的實(shí)際性能，比如對(duì)低水化熱、小干縮性、小堿含量，且耐久性、抗凍性、抗水性、抗腐蝕性能良好水泥材料的選擇。

高強(qiáng)度的水泥材料并不是檢驗(yàn)混凝土性能與強(qiáng)度的唯一規(guī)范，高強(qiáng)度水泥的質(zhì)量不一定就是最好的?，F(xiàn)階段，我國(guó)生產(chǎn)工藝條件對(duì)水泥強(qiáng)度提出的高要求，其措施主要是將水泥中的C3A含量和C3S含量增加，使水泥比表面積得以提高，該措施極易對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性造成負(fù)面影響。所以，需要結(jié)合具體的工程環(huán)境，有針對(duì)性的選擇相對(duì)高效的水泥種類(lèi)，如火力發(fā)電廠冷卻塔內(nèi)的混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)抗?jié)B性能與抗凍性能提出較高要求，并且設(shè)計(jì)人員要注意避免對(duì)火山灰水泥與礦渣水泥的選用。

2.2 集料

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，在很大程度上受到其堿—集料反應(yīng)的影響。在選用集料時(shí)，需要考慮到耐腐蝕性、吸水率與堿活性等因素，對(duì)硫化物、粉屑、粘土等含量加以控制。其中，集料包括細(xì)集料與粗集料，而級(jí)配的合理選用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)混凝土和易性的改善，在增強(qiáng)混凝土密實(shí)度方面發(fā)揮了重要作用。我國(guó)建設(shè)工程目前對(duì)骨料的含泥量指標(biāo)與強(qiáng)度值尤為關(guān)注，在生產(chǎn)骨料的過(guò)程中，要選擇分級(jí)供應(yīng)石子，到達(dá)攪拌站之后再展開(kāi)級(jí)配工作。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)骨料形狀與級(jí)配的重視，有效控制混凝土收縮現(xiàn)象，選擇低用水量與低水灰比，促進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的提升。

2.3 外加劑與摻合料

外加劑在混凝土結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)摻加，可以提高混凝土的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，加快工程進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥用量與施工造價(jià)成本的節(jié)約。如工程在施工過(guò)程中，對(duì)高效減水劑的選用，能夠提升混凝土完成硬化工序后的密實(shí)度與強(qiáng)度，最大程度實(shí)現(xiàn)了施工的便利性；對(duì)高效引氣劑的選用，能夠縮小混凝土結(jié)構(gòu)中的孔徑與間隔均勻閉氣孔，使混凝土的抗凍融性能得以提升，實(shí)現(xiàn)對(duì)有毒物質(zhì)的隔離與緩沖。此外，在選擇外加劑時(shí)，需要考慮到其化學(xué)組成。結(jié)合工程施工需求，以施工現(xiàn)場(chǎng)材料為基準(zhǔn)，遵循相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)試驗(yàn)選擇相對(duì)合理的外加劑。

由研究發(fā)現(xiàn)，礦物質(zhì)摻合料的使用，可提升混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土內(nèi)部縫隙的充填，在改善其內(nèi)孔結(jié)構(gòu)的同時(shí)，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度。其中，礦物質(zhì)摻合料包括火山灰、磨細(xì)石英砂粉等，在混凝土中適量摻加，可形成填充效應(yīng)。

3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的構(gòu)造策略與質(zhì)量規(guī)范

為保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，需要有效降低環(huán)境方面對(duì)混凝土造成的負(fù)面影響，防止混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，保證鋼筋保護(hù)層的全面性。

3.1 降低環(huán)境方面對(duì)混凝土造成的負(fù)面影響

不難發(fā)現(xiàn)，混凝土結(jié)構(gòu)良好的耐久性，容易受到自然環(huán)境、水、材料等多種因素的影響，要求施工單位正視這些因素，制定相對(duì)完善的解決策略，實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的提升。 我們都知道，合理的混凝土結(jié)構(gòu)型式，可以實(shí)現(xiàn)局部積水的及時(shí)排除，對(duì)區(qū)間內(nèi)水汽凝聚的現(xiàn)象加以規(guī)避。而在惡劣的環(huán)境因素下，要求實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)型式的最大化簡(jiǎn)潔，避免選擇薄腹與薄壁混凝土結(jié)構(gòu)型式，降低棱角與表面積的裸露程度，實(shí)現(xiàn)混凝土振搗工作與養(yǎng)護(hù)工作的高效性。此外，在施工過(guò)程中，伸縮縫與施工縫處經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)滲漏與侵蝕現(xiàn)象。因此，要避免施工縫處于惡劣環(huán)境的位置，在應(yīng)力小且施工便利的位置展開(kāi)施工作業(yè)，對(duì)拼縫的密閉性能加以改善，減小伸縮縫的數(shù)量值。

3.2 防止混凝土形成裂縫現(xiàn)象與混凝土的保護(hù)層

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要盡可能減小混凝土的表面裂縫。在鋼筋配置過(guò)程中，以鋼筋截面面積的穩(wěn)定為前提，降低鋼筋之間的間距值。鋼筋銹蝕是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要影響因素。在制定構(gòu)造策略的過(guò)程中，需要保證混凝土合理的保護(hù)層厚度，避免因外界因素滲入內(nèi)部鋼筋而形成腐蝕現(xiàn)象。為保障混凝土養(yǎng)護(hù)與振搗質(zhì)量的高效性，保護(hù)層的厚度需要超出鋼筋直徑，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能。

3.3 施工質(zhì)量規(guī)范與結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)措施

施工人員需要遵循相關(guān)質(zhì)量規(guī)范，如在混凝土拌制時(shí)，需要選擇裹砂法、裹砂石法等施工工藝，實(shí)現(xiàn)混凝土拌合料和易性、強(qiáng)度與保水性能的提升。與此同時(shí)，施工部門(mén)需要結(jié)合施工目標(biāo)、施工環(huán)境、水泥種類(lèi)、混凝土性能等不同因素，制定科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)體系。在結(jié)構(gòu)使用階段，對(duì)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位與維護(hù)檢測(cè)周期加以明確，例如冰鹽環(huán)境因素下的橋梁建筑物，需要在使用周期超過(guò)3年～4年之后，開(kāi)展耐久性的總結(jié)分析工作，構(gòu)建相應(yīng)的檢測(cè)評(píng)估機(jī)制，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并及時(shí)維護(hù)檢測(cè)，保證混凝土結(jié)構(gòu)的安全應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

為促進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的高效發(fā)展，需要對(duì)其使用年限加以預(yù)算，明確影響因素，健全耐久性設(shè)計(jì)方案。并制定合理的施工管理體系，培養(yǎng)施工人員的綜合素養(yǎng)，從不同層面確保混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能。耐久性強(qiáng)的混凝土結(jié)構(gòu)，在促進(jìn)國(guó)家社會(huì)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展方面具備一定的現(xiàn)實(shí)意義，所以需要進(jìn)一步加大對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)力度。

[1] 吳秀斌.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)方法研究[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu),2013(20):154.

[2] 袁騰文.北方地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)[J].北方交通,2015(4):746-748.

[3] 葉 鵬.基于耐久性的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].四川水泥,2015(11):112-113.

Inquiry on concrete structure durability design

Hu Yan

(ShanxiYangquanKangdeBuildingEngineeringDesignCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

The paper explains the concept of concrete structure durability, analyzes factors influencing durability design and necessity of guaranteeing concrete structure durability, and finally puts forward concrete structure durability design measures from aspects of raw material selection, structural strategies, construction quality norms and structural maintenance, so as to improve concrete engineering quality.

concrete structure, durability, cement, construction quality

1009-6825(2016)16-0038-02

2016-03-27

胡 燕(1979- )，女，工程師

TU755

A