分析混凝土結構耐久性研究的回顧與展望

孫松

摘 要：該文以混凝土結構耐久性設計為研究對象，首先針對混凝土結構耐久性設計過程中存在的幾點問題做出了簡要分析，進而詳細研究了設計過程中需要特別關注的幾點問題，旨在于引起各方人員的特別關注與重視。

關鍵詞：混凝土結構 耐久性 設計 問題 要點 分析

中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-01

1 混凝土結構耐久性設計中存在的問題分析

在當前技術條件支持下，我國有關混凝土結構耐久性的設計方法主要可以分為兩種類型：其一，此類混凝土結構設計方法起源于歐洲，主要適用于歐洲絕大部分國家的混凝土結構設計規范，在應用于我國工程實踐有著大量的不適應性，從而需要基于實踐應用情況，對其做出合理的修改與調整；其二，此類混凝土結構設計方法主要將耐久性的設計分作計算/驗算以及構造這兩個方面予以考量，通過對荷載作用力以及抗力隨時間變化的發展規律，達到分析結構使用周期的目的。然而其自身就存在一定的問題，如習慣單一破壞因素的試驗研究，其與實際工程中多因素影響下的聯合作用存在一定的脫節問題，導致大量的重復性勞動，且組織與實際工作之間的聯系不夠緊密，從而導致所得出的結論不夠準確。

2 混凝土結構耐久性設計中的關鍵要點分析

現階段，發展比較成熟與科學的混凝土耐久性設計方法應當由兩個方面的關鍵要素所構成：其一是有關混凝土結構耐久性的計算與驗算；其二是有關混凝土結構耐久性的構造。按照上述方式，推薦在混凝土結構耐久性的設計過程當中，按照如下步驟予以實現：第一步是針對整個混凝土結構所處環境區域加以嚴格分類及界定，在此基礎之上，還需要確定此類環境相對于混凝土結構的作用與效應；第二步是針對整個混凝土結構的設計使用壽命加以合理確定；第三步是針對混凝土結構所對應的耐久性設計數據加以詳細計算與驗算處理；第四步是按照上述步驟中所確定的混凝土結構耐久性計算數據，制定嚴格意義上的混凝土結構耐久性構造措施與方案。具體而言，需要在實踐工作中，重點關注如下幾個方面的內容。（1）混凝土結構耐久性設計過程中對于環境相對于混凝土結構耐久性設計的作用與效應分析：在當前技術條件支持下，從混凝土結構耐久性設計的研究角度上來說，按照環境屬性的差異性，可具體劃分為六種類型：①大氣環境；②土壤環境；③海洋環境；④受環境水影響環境；⑤化學物質侵蝕環境；⑥特殊環境。為最大限度的保障混凝土結構耐久性設計的有效性，需要結合建筑物所處區域內的具體情況加以嚴格界定與劃分，通過合理的評價，最大限度的減少建筑物整體結構可能出現的環境侵蝕影響。目前，建議在混凝土結構耐久性的設計過程當中，選定一種其主要性控制目的的環境類別進行設計考量，同時綜合多個方面的因素予以輔助性考量，特別需要重視差異構件以及差異環境下，對于混凝土結構耐久性設計作業的影響問題。（2）混凝土結構耐久性設計過程中對于結構設計有效使用壽命的確定分析：從實踐應用的角度上來說，建筑物混凝土結構耐久性所表現出的設計使用壽命是指以既定的維護條件為基礎，以既定的使用環境為依據，以混凝土結構各項功能均能夠滿足相關規范為標準，所持續的有效使用年限。自2002版《混凝土結構設計規范》頒布并實施以來，在混凝土結構耐久性設計的過程當中，就將結構設計的有效使用年限作為了最為關鍵的衡量標準之一。需要特別注意的一點是：結合實際工況，在整個混凝土結構當中，部分構件所表現出的設計使用壽命可以控制在整體性混凝土結構設計使用壽命的標準以下，但對于這部分構件而言，應當在實際設計過程當中，將其設定為便于更換的構件，確保其使用的靈活性。（3）混凝土結構耐久性設計過程中對于混凝土結構耐久性極限狀態的衡量分析：對于混凝土結構耐久性極限狀態的定義可以簡單闡述為，在混凝土結構中的某一區域，或者是整體性結構某項性能的發揮超過規定限制，無法充分發揮混凝土結構耐久性要求的時點。在當前技術條件支持下，有關混凝土結構耐久性設計過程當中，對于耐久性極限狀態的衡量還未形成統一性的認知。對于我國而言，比較常見的衡量標準為：出現高于極限狀態部分所導致的混凝土整體結構維修費用過大（高于正常維修范圍），即判定為臨界混凝土結構耐久性極限狀態。（4）混凝土結構耐久性設計過程當中對于結構耐久性計算分析：對于我國而言，現行相關混凝土結構設計規范當中，耐久性設計僅將混凝土結構構造要求考慮在內，對于混凝土結構抗力隨時間的變動趨勢未做出相應體現。盡管在新版的混凝土結構設計規范當中給出了結構耐久性設計的基準期標準，但這種基準期標準也并非完全等同于一般意義上混凝土結構的耐久年限以及使用年限。從這一角度上來說，通過引入結構耐久性設計基準期標準的方式，并無法從結構耐久性計算的角度上入手，確保整個混凝土結構能夠在預定時間段內保障計算驗算的可靠性。在當前技術條件支持下，綜合各方面因素的考慮，建議采取如下方法：S≤ηR。

在上述計算公式當中，將S定義為現行混凝土結構設計規范中對于荷載設計值的規定標準；η定義為混凝土結構耐久性設計系數標準，R定義為現行混凝土結構設計規范中對于抗力設計值的規定標準。通過上述映射關系，可實現對整個混凝土結構耐久性指標計算數值的詳細校驗與復核。（5）混凝土結構耐久性設計過程當中對于結構耐久性構造措施的制定分析：大量的實踐研究結果證實，在諸多混凝土結構耐久性問題當中，鋼筋部件所發生的銹蝕問題可以說是波及范圍最大、最為嚴重同時也最為集中的問題之一。要想確保混凝土結構耐久性的穩定與可靠，就需要在鋼筋保護層的設計方面對其加以更為嚴格與系統控制。在此過程當中，需要結合上文中所提到的，對于混凝土結構所處環境區域的劃分方式，針對混凝土結構下鋼筋保護層應履行的質量指標、厚度指標以及養護指標加以嚴格控制。與此同時，還可以在相關區域，混凝土材料表面設置一定的覆蓋層以及防水層，通過此種方式，防止有害物質的入侵。

3 結語

在混凝土結構受大氣環境因素、化學侵蝕因素以及其他偶發性因素影響，并產生性能失效的情況下，則意味著混凝土結構的有效使用壽命終結，耐久性周期結束。而從混凝土結構耐久性的角度上來說，其可以視作結構所需要的一種特殊性功能。該文試針對有關混凝土結構耐久性研究過程中所涉及到的相關問題做出詳細分析與說明，希望能夠有助于今后相關研究與實踐工作的開展。

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