影響建筑結(jié)構(gòu)耐久性的因素及施工措施

徐毅安

(安陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南安陽(yáng))

影響建筑結(jié)構(gòu)耐久性的因素及施工措施

徐毅安

(安陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南安陽(yáng))

耐久性措施必須貫穿到設(shè)計(jì)、施工、維修保養(yǎng)的整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程中來(lái)進(jìn)行考慮。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮混凝土拉應(yīng)力限制和最大裂縫寬度限制；施工中，應(yīng)確保保護(hù)層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求以及混凝土振搗的密實(shí)程度。只有從設(shè)計(jì)、施工上采取相應(yīng)的技術(shù)措施，才能夠使隧道結(jié)構(gòu)在整個(gè)設(shè)計(jì)使用壽命期間始終具有良好的耐久性。本文將主要分析影響建筑結(jié)構(gòu)耐久性的因素及施工措施。

建筑結(jié)構(gòu)；耐久性；施工措施

建筑結(jié)構(gòu)是指建筑物中由承重構(gòu)件（梁、柱、桁架、墻、樓蓋和基礎(chǔ)）所組成的結(jié)構(gòu)體系，用以承受作用在建筑物上的各種荷載，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性，滿足使用要求。根據(jù)所用材料的不同，常見的建筑結(jié)構(gòu)有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)等。建筑結(jié)構(gòu)的安全耐久性建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該把安全性和耐久性放在首要位置。結(jié)構(gòu)安全與堅(jiān)固耐久性關(guān)系到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。堅(jiān)固耐久的建筑壽命的延長(zhǎng)，雖然會(huì)使造價(jià)上略有提高，但從建筑全生命周期的角度看，無(wú)疑能帶來(lái)巨大的節(jié)約[1]。

1 建筑結(jié)構(gòu)耐久性的概述

結(jié)構(gòu)耐久性理論主要研究結(jié)構(gòu)材料在機(jī)械、物理、化學(xué)、生物等方面的損傷，包括鋼材、混凝土、砌體塊材和砂漿、木材等結(jié)構(gòu)材料的腐蝕，混凝土的堿-集料反應(yīng)和凍融循環(huán)損傷，砌體材料的風(fēng)化，結(jié)構(gòu)表層的磨損，鋼材表面的空蝕等，其目的是通過(guò)對(duì)這些損傷現(xiàn)象的分析和控制，保證結(jié)構(gòu)在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持良好的性能。

在結(jié)構(gòu)耐久性的研究中，一般將混凝土碳化深度達(dá)到規(guī)定限值的狀態(tài)也視為某種極限狀態(tài)，但是，混凝土的碳化深度超過(guò)設(shè)定的限值時(shí)，可能并不會(huì)直接導(dǎo)致混凝土構(gòu)件開裂，即直接導(dǎo)致構(gòu)件喪失規(guī)定的適用功能，這與目前對(duì)混凝土構(gòu)件受力裂縫的控制類似。對(duì)于嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，一般要求混凝土中不出現(xiàn)拉應(yīng)力，但是，與混凝土碳化類似，出現(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)可能同樣不會(huì)直接導(dǎo)致混凝土開裂，即直接導(dǎo)致構(gòu)件喪失規(guī)定的適用功能。結(jié)構(gòu)可靠性控制的核心目標(biāo)是保證結(jié)構(gòu)完成其預(yù)定功能，極限狀態(tài)則是為保證這一目標(biāo)而設(shè)立的物理標(biāo)準(zhǔn)。為保證結(jié)構(gòu)具有更高的可靠度，在具體的控制過(guò)程中可選擇結(jié)構(gòu)達(dá)到相應(yīng)極限狀態(tài)前的某個(gè)中間狀態(tài)作為具體的控制標(biāo)準(zhǔn)，而并非必須是結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)，其核心目標(biāo)是以更高的可靠度保證結(jié)構(gòu)完成預(yù)定的功能，目前對(duì)嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的可靠度，正是按照這種方法控制的。因此，對(duì)于混凝土碳化深度的限值，也應(yīng)將其視為對(duì)中間狀態(tài)的一種控制，其極限狀態(tài)仍然應(yīng)是混凝土表面不出現(xiàn)裂縫[2]。

2 影響建筑結(jié)構(gòu)耐久性的因素分析

目前對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的研究主要是從時(shí)間的角度考察結(jié)構(gòu)性能的變化，但這只是研究的方式，并不是界定結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題的標(biāo)志，因?yàn)樵诮Y(jié)構(gòu)安全性、適用性的研究中，同樣應(yīng)從時(shí)間的角度考察結(jié)構(gòu)性能的變化，如鋼筋混凝土構(gòu)件剛度隨時(shí)間的變化。就研究?jī)?nèi)容而言，結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題均涉及結(jié)構(gòu)性能隨時(shí)間的變化，但涉及這方面內(nèi)容的問(wèn)題并不一定都屬于耐久性問(wèn)題，如混凝土構(gòu)件的收縮與徐變并不被列入耐久性問(wèn)題中，因此，界定結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題的標(biāo)志也不是結(jié)構(gòu)的性能是否隨時(shí)問(wèn)發(fā)生變化。

結(jié)構(gòu)性能是結(jié)構(gòu)可靠性的內(nèi)在影響因素，它們的變化往往會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性造成顯著的影響。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可靠性分析中，人們通常關(guān)注的是結(jié)構(gòu)的幾何、力學(xué)性能，因?yàn)樗鼈儗?duì)結(jié)構(gòu)可靠性的影響顯著；但在一些情況下，如結(jié)構(gòu)承受較大的溫差作用時(shí)，或者長(zhǎng)期遭受較嚴(yán)重的化學(xué)侵蝕時(shí)，結(jié)構(gòu)物理、化學(xué)性能對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的影響便不可忽略。在分析結(jié)構(gòu)的可靠性時(shí)，宜全面考察結(jié)構(gòu)的幾何、力學(xué)、物理和化學(xué)性能[3]。

長(zhǎng)期的工程實(shí)踐說(shuō)明，結(jié)構(gòu)物理、化學(xué)狀態(tài)的變化同樣不可忽略。諸如二氧化碳在混凝土中的滲透與擴(kuò)散、混凝土中孔隙水的結(jié)凍與溶化、材料組分的結(jié)晶和溶解等，雖然在初期不會(huì)引起結(jié)構(gòu)狀態(tài)的顯著變化，但是經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間之后，它們的影響便會(huì)逐漸顯露出來(lái)，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物理、化學(xué)狀態(tài)的顯著變化，并引起結(jié)構(gòu)性能的變化。

3 提高建筑結(jié)構(gòu)耐久性的施工措施

現(xiàn)代混凝土由膠凝性材料、水、骨料和外加劑拌合而成。由于具有良好的抗水性、可塑性和取材制作的相對(duì)便捷性，因而從年消耗體量、地域范圍和適用的結(jié)構(gòu)類別多樣性諸方面，混凝土都堪稱當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的建筑材料。盡管人們嘗試開發(fā)混凝土的外飾用途，但其更多地被作為一種結(jié)構(gòu)基料加以使用?；炷两Y(jié)構(gòu)因在土木工程中的廣泛應(yīng)用，被賦予了極為特殊和顯著的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)屬性，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的服役可靠性具有重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。

結(jié)構(gòu)的可靠性應(yīng)綜合體現(xiàn)安全性、適用性和耐久性，要求結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工、使用以及基于檢測(cè)評(píng)估的維護(hù)加固措施科學(xué)合理[4]。結(jié)構(gòu)安全性和適用性的范疇界定較為明晰，由強(qiáng)度、變形和整體穩(wěn)定性多方面的限制性要求加以體現(xiàn)，而耐久性概念的定義則存在異議或延伸空間。耐久性通常作為保證結(jié)構(gòu)安全性和適用性的一種時(shí)效性能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不作專門考慮。但由于嚴(yán)重侵蝕性作用下混凝土結(jié)構(gòu)劣化的加速與形態(tài)異化，結(jié)構(gòu)性能隨時(shí)間的劣化機(jī)制與控制體現(xiàn)了現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題及其研究的主要特征[5]。

劣化對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)安全性和適用性的危害與早期人們較少關(guān)注其耐久性而未做出合理預(yù)期密切相關(guān)，劣化結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)、地震作用下的破壞常常導(dǎo)致災(zāi)難性后果。巨大的人民生命財(cái)產(chǎn)損失案例幾乎遍布世界各大洲、發(fā)達(dá)和發(fā)展中國(guó)家，涉及所有結(jié)構(gòu)類型和腐蝕環(huán)境。

需要用全新的視角審視混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題。值得慶幸的是，世界各國(guó)政府、專業(yè)技術(shù)人員已就其重要性達(dá)成全面共識(shí)。人們從不斷發(fā)生的混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕劣化所致的突然失效和高昂的維修加固成本等慘痛代價(jià)中強(qiáng)烈意識(shí)到，應(yīng)該深化混凝土結(jié)構(gòu)耐久性基礎(chǔ)研究，從整體化角度合理設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)以保證系統(tǒng)的服役可靠性。

結(jié)論

完善結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。建立和推廣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命的概念，從混凝土材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、防腐防護(hù)等方面建立混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法。深入研究提高混凝土耐久性的綜合技術(shù)，如減少水泥用量、提高礦物摻合料摻量、提高混凝土密實(shí)性等，提高結(jié)構(gòu)混凝土的耐久性。

[1]葉鵬. 基于耐久性的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J]. 四川水泥，2015，11：117. [2]杜星凌. 淺談房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性施工質(zhì)量控制[J]. 工程質(zhì)量，2014，11：71-75.

[3]宋衛(wèi)中，宋衛(wèi)杰. 建筑工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性的探討[J]. 中小企業(yè)管理與科技(上旬刊)，2015，06：110.

[4]賀川江. 試論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度與結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性[J]. 科技視界，2015，25：129.

[5]曲飛. 建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)，2015，12：139.

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