試論土建結構工程的耐久性

論文摘要：土建結構工程的耐久性與工程的使用壽命相聯系，是使用期內結構保持正常功能的能力。本文闡述了土建結構工程的耐久性現狀以及保證土建結構耐久性的重要性，分析了影響土建結構耐久性的原因。

一、我國土建結構工程的發展

大多數土建結構由混凝土建造.混凝土結構的耐久性是當前結構工程學科最為重要的前沿研究領域之一，加大耐久性研究工作是今后的發展方向，重視混凝土結構的耐久性也是可持續發展的需要。

長期以來，人們一直以為混凝土應是非常耐久的材料。直到20世紀70年代末期，發達國家才逐漸發現原先建成的基礎設施工程在一些環境下出現過早損壞。我國建設部于80年代一項調查表明，國內大多數工業建筑物在使用25-30年后即需大修，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，一般可維持50年以上，但室外的陽臺、雨罩等露天構件的使用壽命通常僅有30年～40年。橋梁、港工等基礎設施工程的耐久性問題更為嚴重，由于鋼筋的混凝土保護層過薄且密實性差，許多工程建成后幾年就出現鋼筋銹蝕、混凝土開裂。耐久性問題的嚴重性和迫切性在于我們許多正在建設的工程仍未吸取國際和國內的大量慘痛教訓，還沿著老路重蹈覆轍。一些北方城市新建成的立交橋和高速公路橋，仍沒有在材料性能和結構構造等方面采取必要的防治凍融和鹽害的綜合措施。甚至大型工程如2000年投入運行的珠海蓮花跨海大橋，其主體結構在浪濺區仍采用不耐海水干濕交替侵蝕的C30混凝土與3cm～4cm厚的保護層厚度。有專家估計，我國基礎設施工程建設的高潮還可延續20年，但由于忽視耐久性，迎接我們的還會有“大修”20年的高潮，這個高潮可能不用很久就將到來，其耗費將數倍于當初這些工程施工建設時的投資。

二、我國土建結構工程的耐久性主要存在的問題及原因

（一）我國土建結構工程的耐久性的問題

①我國工程設計人員和項目管理人員對土建結構工程的安全性與耐久性尚未引起足夠重視，尤其是系統安全管理觀尚未形成，由于人為差錯或人為錯誤導致的違反強制性詳規的結構安全問題時有發生，直接影響結構的安全性和耐久性，甚至危及人們的生命財產安全；

②我國土建結構工程抵御地震、火災作用的設計要求相對而言偏低，而且抵抗其他災害的設計要求偏少甚至沒有。存在著較大的結構安全隱患；

③我國現行的設計規范基本上只考慮到結構在使用期間的承載力極限狀態，而國外則著重考慮結構經濟合理的使用壽命；

④設計單位出的施工圖一般并不考慮施工方法，而施工單位一般又不掌握設計計算書，因此施工過程中遇到的一些具體問題只能由施工現場的技術人員根據經驗決定，缺乏科學的理論依據。

（二）使土建結構混凝土耐久性問題進一步加劇的原因

①由于混凝土的質量檢驗習慣上以單一的強度指標作為衡量標準，導致水泥工業對水泥強度的不適當追求，使水泥細度增加，早強的礦物成分比例提高，這些都不利于混凝土的耐久性。

②工程施工單位不適當地加快施工進度，尤其是政府行政領導對工程進度的不適當干預。混凝土的耐久性質量尤其需要足夠的施工養護期加以保證，早產有損生命健康的概念同樣適用于混凝土。國內媒體上加大宣傳的所謂幾個月就修成一條大路，建成一座大橋，或蓋成一棟高樓的工程及搶工獻禮工程，很可能就是今后注定要花掉更多資金進行大修的短命工程。提前完成合同規定施工期的在國外要被處罰，因為意味著工程質量有遭受到損害的可能。

③環保力度不足導致的環境不斷惡化，如廢氣、酸雨（我國的酸雨面積已超過國土的30%），也是導致混凝土不耐久的重要原因。

三、對提高土建工程的耐久性的幾點看法

（一）編寫出相應的設計施工技術文件，另一方面則要安排系統的研究項目，加大耐久性研究工作的支持力度；混凝土結構的耐久性是當前國際上結構工程學科最為重要的前沿研究領域之一。混凝土的耐久性研究牽扯到原材料和環境等特定條件，需要考慮本國的特點，是不能完全依賴國外研究成果。

（二）混凝土結構的耐久性是可持續發展的需要。要提高高性能混凝土的占有量，減少水泥用量。生產混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗國土資源并破壞植被與河床，我國現在每年生產5億多噸水泥，與之相伴的是年耗20多億方的砂石，長此以往實難以為繼。延長結構使用壽命意味著節約材料，而耐久的混凝土一般又應是水泥用量較低和礦物摻合料（工業廢料）用量較高的混凝土，所以耐久的混凝土正適應環境保護的需要。國際上對橋梁、隧道等土木工程的設計工作壽命多為100年，有的如英國為120年。考慮到耐久性不足所造成的巨大經濟損失和資源浪費，國際上近年來有要求將這些工程的最低工作壽命進一步延長的趨勢，如提出城市環境中的橋梁至少應有150年。

（三）土木結構工程使用階段的正常檢測與維護結構耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測、維護和修理不能分割，對處于露天和惡劣環境下的基礎設施工程來說尤其如此。為了保證結構安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過程中，應該進行定期檢測和維護。我國目前有結構工程的設計規范與施工規范，但沒有如何使用的規范.有些國家對于結構損壞可能影響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；即使是建筑物的玻璃幕墻和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工程操作人員素質與國外相比有差距，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又相對較低，已建或在建的工程中往往存在一些隱患，所以更有必要從法律上確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求.對于土建結構工程的安全、質量問題，雖然政府已作出了設計與施工的責任單位和個人需對其“終身負責”的規定，但是這種要求執行起來缺乏可操作性.要將結構安全質量事故減少到最低程度，還應以預防為主，通過例行檢測及時發現問題。

（四）完善技術標準體系與管理體制，發揮學會、協會在技術標準編制、修訂和管理中的作用；逐步淡化技術規范條文的強制性質；鼓勵編制地方性規范（標準）和企業標準，適應不同地區在環境地質和經濟、技術水平上的差異，并鼓勵科技創新和技術進步。

總之，土木工程結構的安全性與耐久性一直是設計者與使用者非常關注的問題，關系到安全與經濟的協調、基礎設施的投資，并與國家現行政策、法規以及未來的經濟發展息息相關，是一個復雜的系統工程問題。筆者認為，在國家有關可靠性設計統一標準的基礎上，運用可靠性研究的新技術理論，并且結合結構耐久性方面的研究，適當提高土建結構設計的安全水準、結構耐久性和使用壽命，就能夠使工程結構的可靠性和耐久性，更好的適應我國現代化建設的需求，適應經濟市場的需求。