混凝土結構耐久性研究現(xiàn)狀及趨勢

摘 要：我國工程建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，對混凝土結構的耐久性提出了更高要求。作為混凝土結構質量檢驗的重要指標，結構的耐久性不僅決定著其自身的使用壽命，還直接影響著建筑物的承載能力和安全性，因此在混凝土施工中應著重提高其結構的耐久性。

關鍵詞：混凝土結構；耐久性；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

1 混凝土結構耐久性問題分析

在工程修建過程中，混凝土結構的耐久性直接決定著建筑結構的使用壽命，而混凝土結構在投入使用中通常會受到惡劣環(huán)境和腐蝕性介質的影響，從而導致混凝土過早出現(xiàn)損壞甚至實效，因此在工程建設中，為了保障建筑工程的使用壽命和穩(wěn)定性，就必須針對混凝土結構耐久性能進行提升。在近幾十年的發(fā)展中，我國大量的道路，橋梁和市政建筑等混凝土建筑結構因耐久性不足的問題出現(xiàn)損壞甚至實效的情況，使得工程建筑在實際使用中不得不投入大量資金對建筑結構進行修復與完善，而這不僅無法有效的保障混凝土結構的穩(wěn)定承載能力，還會影響整體結構的使用安全。針對混凝土結構耐久性問題的研究要從材料，結構和構件三方面入手，并結合混凝土結構所處的水浸，凍融和堿腐蝕等環(huán)境開展針對性的維護措施，從而提高混凝土結構的耐久性和穩(wěn)定性，使其使用壽命得以延長。

2 混凝土結構耐久性研究現(xiàn)狀分析

混凝土耐久性的研究主要從材料，結構和構件三方面開展，結合混凝土結構中鋼筋腐蝕，混土土碳化機理以及凍融等實際影響因素，對結構耐久性進行深入研究。

2.1 混凝土材料耐久性研究

在混凝土結構的實際建筑過程中，鋼筋混凝土材料質量的優(yōu)劣和配比直接影響著結構的耐久性，因此在對混凝土和鋼筋材料的耐久性研究中，要結合鋼筋混凝土材料劣化的具體表現(xiàn)加以分析，主要包括鋼筋結構的銹蝕，混凝土的碳化，凍融以及堿腐蝕。在鋼筋銹蝕的研究中，由于混凝土結構間隙中的Ca（OH）2過飽和溶液呈較強的堿性，這就導致了鋼筋結構長期處于堿性環(huán)境下，鋼筋表層和Ca（OH）2發(fā)生電化學反應從而生成氧化薄膜，而由于混凝土材質中還含有硫酸鹽和氯離子等酸性離子，這就使得鋼筋表層的氧化薄膜遭到破壞，從而使鋼筋結構的腐蝕進一步加深。此外，鋼筋結構腐蝕還會產生伴有膨脹效應，從而對混凝土結構產生內部應力，使得混凝土保護層逐層剝落，造成混凝土結構損壞?；炷两Y構的碳化是指結構表層長期與空氣中的CO2接觸，酸性氣體逐漸滲透到結構內部，并與混凝土發(fā)生復雜的堿化反應，使混凝土內部結構產生拉應力，從而導致混凝土分子之間粘結力減弱，結構承重性和抗折性能降低。混凝土凍融損壞通常發(fā)生在環(huán)境溫度變化明顯的情況下，環(huán)境正負溫度的迅速交替，使得混凝土結構在熱彈性應力和低溫抗凍性的迅速轉化下發(fā)生斷裂。在針對混凝土凍融的耐久性的研究中，為了更為有效的緩解凍融破壞力，通常采用向混凝土結構加入引氣劑的方式對其抗動性進行提升，從而減少混凝土在溫度驟然變化條件下的結構損壞。

2.2 混凝土結構耐久性研究

在混凝土結構的搭建過程中，結構施工的方案設計和構件性能都在結構耐久性中起著主要影響作用，所以，開展混凝土結構的研究，就要結合施工設計方案和構件性能對實際結構的耐久性進行綜合評定。由于混凝土結構在實際施工和使用中存在鋼筋銹蝕，混凝土碳化，凍融等問題，因此混凝土結構施工方案的設計研究必須首先對結構所處環(huán)境進行分析，并結合具體施工環(huán)境制定對應的施工方案，以保證混凝土結構在搭建施工中，其穩(wěn)定性不會因環(huán)境條件影響而降低耐久度。例如在定層樓板混凝土施工中，為了使樓板混凝土滿足耐久度評價指標，可以在結構施工中引入耐久性設計系數(shù)，并按照混凝土極限狀態(tài)的參量設計結構，使其能夠在投入應用中有效抵抗環(huán)境影響因素，進而保證混凝土結構的耐久性。從混凝土結構構件角度分析，結構耐久性的研究主要包括構件宏觀和微觀力學兩方面。在對結構構件力學進行研究時，由于混凝土的耐久性要通過數(shù)據(jù)量化表示，所以針對混凝土構件裂縫，應力損傷等影響因素必須建立數(shù)據(jù)模型進行研究，并通過改變宏觀和微觀狀態(tài)參量，使數(shù)據(jù)模型更為貼近混凝土結構的耐久性研究，從而提高結構耐久性研究的真實性和有效性。

2.3 混凝土構件的耐久性研究

混凝土構件的耐久性研究內容只要包括構件的適用性和承載力。構件適用性的研究方法，最為常見的有范永森提出的鋼筋銹蝕模擬研究法，以及樊丹會在斷裂力學基礎上對混凝土結構研究法，兩種研究方法均是以力學公式的推導計算為基礎，通過對鋼筋和混凝土結構進行非線性有限元分析，從而得出不同構件在耐久度要求下的具體強度和厚度等數(shù)據(jù)，使混凝土整體結構在施工中能夠滿足耐久度要求。在針對鋼筋構件的研究中，由于不同構件受力側重點不同，因此其承載能力范圍也會在實際應用中發(fā)生變化，例如，鋼筋構件在工程建設中，由于其與混凝土之間的粘結力會因環(huán)境等因素逐漸降低，因此受彎部位的承載力就會減弱，而受壓構建的軸壓和偏心力卻會因截面的減小而逐漸增加，因此針對混凝土構件的耐久性研究，要以不同構件在工程建設中的實際受力情況為基礎，并結合數(shù)字處理手段，從而科學正確的判定混凝土構件的耐久性。

3 混凝土結構耐久性研究發(fā)展趨勢探究

隨著我國對混凝土耐久性研究的逐漸深入，研究內容正在從構件，結構等研究領域拓展到層次性研究，研究技術也在現(xiàn)有的基礎上從定性分析逐漸轉化為定量計算分析。在各國先進理論的學習和交流中，我國混凝土結構耐久性的研究也取得了重大突破，如采用模糊數(shù)學處理方式計算構件應力，參照神經系統(tǒng)分析混凝土結構等，混凝土結構耐久性檢測質量也得到了極大的提升。雖然我國在混凝土耐久性研究領域取得了較大的進步，而與其他發(fā)達國家相比，我國檢測技術手段仍存在著效率低，準確性不足等問題，為了進一步提高我國混凝土耐久性研究技術水平，研究者還應在技術研究的同時，更加注重建筑工程的實際施工情況，并從施工實際出發(fā)，更為切實的提高混凝土建筑的耐久性。

4 結語

作為建筑工程施工和市政建設的重要基礎，混凝土結構的耐久性不僅直接關系著我國居民生命財產安全，還在很大程度上影響著市場經濟的穩(wěn)定發(fā)展，因此在混凝土結構的施工中，要針對結構的耐久性和穩(wěn)定性進行審核與檢驗，并以混凝土結構耐久性的提升為研究方向，進一步提高混凝土結構質量，從而保障建筑工程的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻

[1] 袁群，張翠云.對巖土工程中混凝土結構的穩(wěn)定性問題的探討[J].巖石力學與工程學報，2013（2）：142-209.

[2] 王恒棟.混凝土的耐久性與建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[J].南京：河海大學工程學院學報，2012（12）.

[3] 郭元生.受腐性鋼筋混凝土構建中的鋼筋與混凝土耐久性研究[M].北京：中國工業(yè)建筑研究出版社，2013（20）：12-39.

[4] 王海發(fā)，牛慧敏.構件截面混凝土碳化深度分布的有效元分析[J].同濟大學學報，2013（13）：15-37.

作者簡介：張留（1979.03- ），男，漢，四川成都人，工學學位，信息產業(yè)電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司，結構工程師，研究方向：鋼結構。