混凝土結構的耐久性設計窺探

胡 燕

(山西省陽泉市康德建筑工程設計有限責任公司，山西 陽泉 045000)

?

混凝土結構的耐久性設計窺探

胡 燕

(山西省陽泉市康德建筑工程設計有限責任公司，山西 陽泉 045000)

解釋了混凝土結構耐久性的含義，分析了耐久性設計的影響因素及保證混凝土結構耐久性的必要性，并從原材料選擇、構造策略、施工質量規范與結構養護等方面，提出了混凝土結構耐久性的設計措施，從而提升混凝土的工程質量。

混凝土結構，耐久性，水泥，施工質量

0 引言

混凝土結構中的耐久性設計，屬于現代社會發展中的新話題。隨著混凝土結構在工程建筑中的廣泛應用，耐久性問題愈發凸顯。由于我國正處于基本建設時期，對工程建設需求量較大，對混凝土結構的應用最為普遍，迫切需要加大對混凝土結構耐久性設計的研究力度。

1 混凝土結構耐久性概述

1.1 混凝土結構耐久性涵義

在設計的相對基準期范圍內，以結構的定期維護檢修為前提，保證使用性能不會隨著時間的推移發生變化，屬于混凝土結構的耐久性涵義。主要體現在：混凝土結構的工作因素，即結構所置身的使用環境與自然環境；混凝土結構的性能規范，在設計使用周期內，使用性能可以得到保持。混凝土結構維護的經濟因素，即以保證定期維護為前提，避免進行大規模修整作業。

1.2 混凝土結構耐久性的設計內容

對混凝土結構耐久性造成影響的要素體現在多個方面：混凝土材料的特質、工程具體施工需求與環境要素等。總而言之，抗凍性能、抗滲性能、抗侵蝕性能屬于混凝土結構耐久性的基礎內容。結合混凝土結構耐久性的涵義與影響要素，可以將設計內容分為四大方面：混凝土原材料的選擇、結構構造策略、施工質量規范以及混凝土結構的養護。

1.3 實現混凝土結構耐久性的必要性

1)遵循國務院第279號令中提出的規范要求，工程設計單位方面與個人方面需要實現設計項目的“質量終身負責制”，將責任落實到個人，增強每位工作人員的責任意識。通過設計文件，對工程項目的合理使用壽命加以明確，實現對工程項目耐久性的進一步規范。通常情況下，在工程竣工驗收工作完成之后，工程承包單位、設計單位與監理單位方面，就不再對使用年限內任何的檢修、重建工作承擔責任。這一現象容易導致工程項目的耐久性出現弊端，而直接對國家自身的經濟效益與社會效益造成負面影響。

2)在工程項目中對混凝土材料的使用量最大，屬于關鍵的結構材料。目前，鋼筋混凝土結構在國際工程項目中得到廣泛應用。

3)由于我國屬于發展中國家的大國，在現代社會的高速發展趨勢中，開始逐漸實現基本建設的大規模化。但由于我國的資金支持、資源、能源等方面受到限制；所以，要切實考慮不同因素，制定行之有效的發展戰略，保證資金的合理應用以及能源、資源的最大化節約。不難發現，對混凝土結構耐久性的設計研究，在提升工程質量，延長工程使用年限，以及推動我國經濟可持續發展方面，具備一定的現實意義。

2 混凝土結構耐久性設計中的材料選用

由于在工程建設過程中，過于注重施工速度，只單一的對水泥進行大幅度使用，造成混凝土結構出現密實度較低的現象，對工程的穩固性與耐久性帶來負面影響。所以，要求設計人員充分了解不同混凝土材料的特征，結合工程施工環境的差異性，選擇相對合理的混凝土材料。

2.1 水泥

水泥砂漿主要通過凝結、硬化等工序，實現水泥材料的使用性能與強度，混凝土結構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，需要考慮不同水泥種類的實際性能，比如對低水化熱、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。

高強度的水泥材料并不是檢驗混凝土性能與強度的唯一規范，高強度水泥的質量不一定就是最好的。現階段，我國生產工藝條件對水泥強度提出的高要求，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，該措施極易對混凝土結構的耐久性造成負面影響。所以，需要結合具體的工程環境，有針對性的選擇相對高效的水泥種類，如火力發電廠冷卻塔內的混凝土結構，對抗滲性能與抗凍性能提出較高要求，并且設計人員要注意避免對火山灰水泥與礦渣水泥的選用。

2.2 集料

混凝土結構的耐久性，在很大程度上受到其堿—集料反應的影響。在選用集料時，需要考慮到耐腐蝕性、吸水率與堿活性等因素，對硫化物、粉屑、粘土等含量加以控制。其中，集料包括細集料與粗集料，而級配的合理選用，能夠實現對混凝土和易性的改善，在增強混凝土密實度方面發揮了重要作用。我國建設工程目前對骨料的含泥量指標與強度值尤為關注，在生產骨料的過程中，要選擇分級供應石子，到達攪拌站之后再展開級配工作。同時，要加強對骨料形狀與級配的重視，有效控制混凝土收縮現象，選擇低用水量與低水灰比，促進混凝土結構耐久性的提升。

2.3 外加劑與摻合料

外加劑在混凝土結構中的適當摻加，可以提高混凝土的技術優勢，加快工程進度，實現對水泥用量與施工造價成本的節約。如工程在施工過程中，對高效減水劑的選用，能夠提升混凝土完成硬化工序后的密實度與強度，最大程度實現了施工的便利性；對高效引氣劑的選用，能夠縮小混凝土結構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，實現對有毒物質的隔離與緩沖。此外，在選擇外加劑時，需要考慮到其化學組成。結合工程施工需求，以施工現場材料為基準，遵循相關規范標準，通過試驗選擇相對合理的外加劑。

由研究發現，礦物質摻合料的使用，可提升混凝土結構的使用性能，實現對混凝土內部縫隙的充填，在改善其內孔結構的同時，增強混凝土的密實度。其中，礦物質摻合料包括火山灰、磨細石英砂粉等，在混凝土中適量摻加，可形成填充效應。

3 混凝土結構耐久性的構造策略與質量規范

為保證混凝土結構的耐久性，需要有效降低環境方面對混凝土造成的負面影響，防止混凝土出現裂縫現象，保證鋼筋保護層的全面性。

3.1 降低環境方面對混凝土造成的負面影響

不難發現，混凝土結構良好的耐久性，容易受到自然環境、水、材料等多種因素的影響，要求施工單位正視這些因素，制定相對完善的解決策略，實現混凝土結構耐久性的提升。 我們都知道，合理的混凝土結構型式，可以實現局部積水的及時排除，對區間內水汽凝聚的現象加以規避。而在惡劣的環境因素下，要求實現混凝土結構型式的最大化簡潔，避免選擇薄腹與薄壁混凝土結構型式，降低棱角與表面積的裸露程度，實現混凝土振搗工作與養護工作的高效性。此外，在施工過程中，伸縮縫與施工縫處經常會出現滲漏與侵蝕現象。因此，要避免施工縫處于惡劣環境的位置，在應力小且施工便利的位置展開施工作業，對拼縫的密閉性能加以改善，減小伸縮縫的數量值。

3.2 防止混凝土形成裂縫現象與混凝土的保護層

在設計過程中，要盡可能減小混凝土的表面裂縫。在鋼筋配置過程中，以鋼筋截面面積的穩定為前提，降低鋼筋之間的間距值。鋼筋銹蝕是混凝土結構耐久性的重要影響因素。在制定構造策略的過程中，需要保證混凝土合理的保護層厚度，避免因外界因素滲入內部鋼筋而形成腐蝕現象。為保障混凝土養護與振搗質量的高效性，保護層的厚度需要超出鋼筋直徑，從而提高混凝土結構的耐久性能。

3.3 施工質量規范與結構養護措施

施工人員需要遵循相關質量規范，如在混凝土拌制時，需要選擇裹砂法、裹砂石法等施工工藝，實現混凝土拌合料和易性、強度與保水性能的提升。與此同時，施工部門需要結合施工目標、施工環境、水泥種類、混凝土性能等不同因素，制定科學合理的結構養護體系。在結構使用階段，對結構關鍵部位與維護檢測周期加以明確，例如冰鹽環境因素下的橋梁建筑物，需要在使用周期超過3年～4年之后，開展耐久性的總結分析工作，構建相應的檢測評估機制，做到及時發現，并及時維護檢測，保證混凝土結構的安全應用。

4 結語

為促進混凝土結構耐久性的高效發展，需要對其使用年限加以預算，明確影響因素，健全耐久性設計方案。并制定合理的施工管理體系，培養施工人員的綜合素養，從不同層面確保混凝土結構的耐久性能。耐久性強的混凝土結構，在促進國家社會、經濟可持續發展方面具備一定的現實意義，所以需要進一步加大對混凝土結構耐久性的設計力度。

[1] 吳秀斌.混凝土結構的耐久性設計方法研究[J].中國建筑金屬結構,2013(20):154.

[2] 袁騰文.北方地區混凝土結構的耐久性設計[J].北方交通,2015(4):746-748.

[3] 葉 鵬.基于耐久性的建筑工程結構設計分析[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