土木結構工程耐久性的分析與探討

左 熹（金陵科技學院建筑工程學院，江蘇 南京211169）

土木結構工程的耐久性與工程的使用壽命密切相關，是建筑結構使用期內保持正常功能的能力，其中包括結構的安全性和結構的適用性，并且更多地體現在結構的適用性上[1-2]。

1 土木結構工程的耐久性現狀

目前，絕大多數土木結構是由混凝土作為材料?；炷两Y構的耐久性是困擾土木基礎設施工程的世界性問題，但是至今尚未引起我國政府主管部門和廣大設計與施工部門的足夠重視。長期以來，人們一直認為混凝土是具有很好耐久性的材料。直到70 年代末期，發達國家才逐漸發現原先建成的混凝土結構在一些環境下出現過早損壞。美國很多城市的混凝土基礎設施工程和港口工程在建成后不到二、三十年甚至在更短的時期內就出現材料劣化；據1998 年美國土木工程學會的估計，他們需要1.4 萬億美元處理美國國內基礎設施工程存在的耐久性問題，僅修理與更換公路橋梁的混凝土面板一項就需 850 億美無，而現政府每年為此的撥款只有50~70 億美元。另有資料指出，美國因除冰鹽引起鋼筋銹蝕需限載通行的公路橋梁已占在此環境下橋梁總數的25%。發達國家為混凝土結構耐久性投入了大量科研經費并采取相應對措施，如加拿大安大略省的公路橋梁為對付除冰鹽侵蝕及凍融的損害，鋼筋的混凝土保護層最小厚度已從50 年代的2.5cm 逐漸增加到4cm、6cm 直到80 年代以后的7cm，而混凝土強度的最低等級也從50 年代的C25 增到C40，橋面板混凝土從原來的不要求外加引氣劑、不設防水層到現在必須引氣以及需要設置高級防水膠膜并引入環氧涂膜鋼筋。而我國遭受鹽凍侵蝕地區的公路橋梁在耐久性考慮方面至今仍無明確要求，對混凝土保護層和強度的要求僅為2.5cm 和C25，與加拿大50 年代水平一致。我國建設部的一項調查表明，國內大多數工業建筑物在使用25~30 年后需大修，處于嚴酷環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境相對較好，可維持50 年以上，但室外的陽臺、雨罩等露天構件的使用壽命僅有30~40年。橋梁、港工等基礎設施工程的耐久性問題更嚴重，由于鋼筋的混凝土保護層太薄且密實性較差，許多工程建成后幾年就會出現鋼筋銹蝕、混凝土開裂等現象。海港碼頭一般使用10 年左右就因混凝土順筋開裂和剝落。京津地區的城市立交橋由于冬天灑除冰鹽及冰凍作用，使用十多年后就出現問題。鹽凍也對混凝土路面造成傷害，東北地區一條高等級公路只經過一個冬天就大面積剝蝕。

2 混凝土結構的耐久性問題

使混凝土結構的耐久性問題加劇的原因有：（1）由于混凝土的質量檢驗習慣上只是以強度指標作為衡量標準，導致水泥工業對水泥強度的過分追求，使水泥細度增加，并且早強的礦物成份的比例提高，這些都對混凝土的耐久性不利。我國對水泥質量的檢驗在強度上的要求只是不低于規定的最低許可值，而國外的要求則同時還要求不高于規定的最高值，如果強度超出了要求也被認為不合格，這種要求有利于水泥產品質量的均勻性。（2）工程施工單位不適當地加快施工進度?；炷恋哪途眯再|量需要有足夠的施工養護期加以保證。國內媒體上大加宣傳的所謂幾個月就修成一條大路、建成一座大橋或蓋成一幢高樓的工程，很可能就是今后注定要花掉更多資金進行維修的工程。提前完成合同規定施工期的在國外會被罰款，因為施工過快意味著工程質量有遭到損害的可能。（3）環境不斷被污染，如廢氣、酸雨，我國的酸雨面積已超過國土的30%，對土木結構工程的耐久性也有很大的影響。當前所迫切需要進行的工作是盡快編制橋梁、隧道、港工等基礎設施工程耐久性設計的技術規格和條例，修訂和補充現行規范中對結構耐久性的要求。需要明確各種基礎設施工程的設計工作壽命，在重要工程的設計文件中必須有使用壽命的要求和相關論證。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科學的技術手段，國外有的規范甚至規定在橋梁等混凝土結構中必須加入粉煤灰等摻合料。

3 土木結構工程耐久性的檢測和維護

土木結構工程在使用階段的正常檢測與維護對提高結構耐久性有很大的益處，對處于露天和惡劣環境下的基礎設施工程來說更是如此。為了保證結構安全性和耐久性，工程在建成后的使用過程中，應該進行定期檢測和維護。我國有結構工程的設計規范與施工規范，但沒有如何使用和維護的規范。有些工程倒塌事故，例如四川宜賓的南門大橋發生橋面坍落事故，就是橋面結構與主拱之間的吊桿在連接處發生銹蝕導致的，如果定期檢測，這樣的事故很有可能避免。有些國家對于結構的損壞可能導致公眾安全的建筑物與橋梁、隧道等公共工程，規定必須定期檢測；即便是建筑物的玻璃幕墻或外墻面磚等建筑部件，因其墜落后容易傷及公眾，也有強制定期檢測的要求。我國由于施工管理水平和事故操作人員的素質相對不夠高，質量控制與質量保證制度不夠健全，規范對結構安全與耐久性的設置水準相對較低，已建的工程中往往存在較多隱患，所以有必要從法制上確定土木工程的正常使用和定期檢測的要求。

4 解決土木結構工程耐久性的措施

(1)主管土木結構工程設計標準的部門，對工程的耐久性作重點審查，并明確土木結構工程的設計應有最低使用壽命的要求；應盡快編制橋梁、隧道、港工等基礎設施工程耐久性設計的技術條例，修訂補充現行規范中對耐久性的要求。

(2)加強土木結構工程使用階段的檢測與維護。

結構使用階段的檢測與維護對于及時查明建筑的安全隱患，確?；炷两ㄖ哪途眯允种匾?。應做到以下幾點：

第一，制定和完善安全檢測與維護相關規范制度。對工程使用階段檢測維護的時機、內容和方法進行詳細的明確，上級安全監督管理部門要不定期的進行檢查和抽查。

第二，要更新和改造安全監測設備和設施。定期檢查升級安全檢測設備設施，確保安全檢測設備能夠實時保持良好的工作狀態，實時準確的觀測記錄建筑物的安全狀況資料信息。

第三，要靈活采取多種檢測手段。在采用人工定期對建筑物實施全面檢測的同時，綜合采用電腦智能觀測設備，建筑物觀測檢測網絡等方法，力爭全面、正確的評價建筑物的安全狀況。

[1]混凝土結構設計規范（GB50010-2002）[M].北京：中國建筑工業出版社，2001

[2]建筑結構可靠度設計統一標準（GB50068-2001）[M].北京：中國建筑工業出版社，2001