建筑工程的安全性與耐久性研究

沈建橋 李阿三

（五洋建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310002）

建筑工程的安全性與耐久性一直是設(shè)計(jì)者與使用者非常關(guān)注的問(wèn)題，關(guān)系到安全與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)、基礎(chǔ)設(shè)施的投資，并與國(guó)家現(xiàn)行政策、法規(guī)以及未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程問(wèn)題。因此，在國(guó)家有關(guān)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用可靠性研究的新技術(shù)理論，并且結(jié)合結(jié)構(gòu)耐久性方面的研究，適當(dāng)提高建筑工程設(shè)計(jì)的安全水準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命，必然能夠提高工程結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性，更好的適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的需求，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的需求。

1 建筑物的耐久性

首先有必要明確和區(qū)分與耐久性有關(guān)的以下幾個(gè)概念:

1.1 耐久性在一定的環(huán)境和使用條件下，隨著時(shí)間的推移，建筑物抵抗病害及老化而保持基本設(shè)計(jì)功能的能力。

1.2 設(shè)計(jì)耐用年限在正常使用、維護(hù)條件下，建筑物不需作較大加固處理，就能保證結(jié)構(gòu)安全和基本保持主要設(shè)計(jì)使用功能的年數(shù)，又稱為設(shè)計(jì)合理使用年限。

1.3 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期在計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度時(shí)考慮各項(xiàng)基本變最與時(shí)間關(guān)系時(shí)所取用的基準(zhǔn)時(shí)間。

1.4 使用壽命建筑物或其重要部分從投人使用到廢棄不用或不宜再使用的時(shí)間。

2 建筑物的病害及其根源

影響結(jié)構(gòu)耐久性的建筑物的病害主要有:結(jié)構(gòu)滲透、凍融、裂縫、混凝土碳化、鋼筋銹蝕、保護(hù)層剝落、堿骨料反應(yīng)、酸堿鹽侵蝕等對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力與使用功能的降低，使設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)安全性、適用性遭到破壞和損害。結(jié)構(gòu)耐久性控制是對(duì)結(jié)構(gòu)處于不同使用環(huán)境條件下，對(duì)可能出現(xiàn)的耐久性損害，分析侵蝕破壞機(jī)理而采取預(yù)防性控制措施。保證結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的使用年限內(nèi)具有長(zhǎng)期的安全性、適用性，使結(jié)構(gòu)隨著使用年限的延長(zhǎng)，其安全性、適用性的降低控制在不需大修加固的范圍水平上。影響結(jié)構(gòu)耐久性的內(nèi)在因素是組成結(jié)構(gòu)材料的性能質(zhì)量，材料的級(jí)配配比，結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面的幾何、配筋與密實(shí)性構(gòu)造特征，結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施等;影響結(jié)構(gòu)耐久性的外在條件是工程所處環(huán)境下的有害介質(zhì)侵蝕。

建筑物的病害根源與眾多因素有關(guān)，是這些因素單一或組合作用的結(jié)果，這些因家主要包括以下幾方面:建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量水平，特別是設(shè)計(jì)中對(duì)耐久性的考慮程度；建筑材料的性質(zhì)、質(zhì)量滿足耐久性要求的程度；施工質(zhì)量和水平，提高混凝土、結(jié)構(gòu)耐久性的工藝措施;建筑物所處的環(huán)境條件，主要是指大氣、地下水、工業(yè)環(huán)境中的腐蝕因素。

正是這些因素單一或組合作用的結(jié)果，使得建筑物設(shè)計(jì)使用年限與實(shí)際使用年限相差很大。

3 混凝土的耐久性

混凝土的耐久性是混凝土在使用環(huán)境下，抵抗各種物理和化學(xué)作用破壞的能力。混凝土的耐久性直接影響結(jié)構(gòu)物的安全和使用性能。耐久性包括抗?jié)B性、抗凍性、化學(xué)侵蝕和堿骨料反應(yīng)等。

3，1 抗?jié)B性

抗?jié)B性是指混凝土抵抗水、油等液體在壓力作用下滲透的性能。抗?jié)B性對(duì)混凝土的耐久性起重要作用，因?yàn)榭節(jié)B性控制著水分滲人的速率，這些水可能含有侵蝕性的化合物，同時(shí)控制混凝土受熱或受凍時(shí)水的移動(dòng)。

3，2 抗凍性

混凝土的抗凍性是指混凝土在飽合水狀態(tài)下，經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用，能保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。在寒冷地區(qū)，尤其是在接觸水又受凍的環(huán)境下的混凝土，要求具有較高的抗凍性能。

3，3 化學(xué)侵蝕

混凝土暴褥在有化學(xué)物的環(huán)境和介質(zhì)中，有可能遭受化學(xué)侵蝕而破壞。一般的化學(xué)侵蝕有水泥漿體組分的浸出、硫酸鹽侵蝕、抓化物侵蝕、炭化等。

3，4 堿骨料反應(yīng)

某些含活性組分的骨料與水泥水化析出的KOH及NaOH相互作用，對(duì)混凝土有破壞作用。堿骨料反應(yīng)有三種類型:堿一氧化硅反應(yīng)、堿一碳酸鹽反應(yīng)和堿一硅酸鹽反應(yīng)。

4 對(duì)提高建筑工程的耐久性的幾點(diǎn)看法

4，1 編寫出相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工技術(shù)文件，另一方面則要安排系統(tǒng)的研究項(xiàng)目，加大耐久性研究工作的支持力度。我國(guó)目前有結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)規(guī)范與施工規(guī)范,但沒(méi)有如何使用的規(guī)范，有些國(guó)家對(duì)于結(jié)構(gòu)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(guī)定必須定期檢測(cè);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(qiáng)制定期檢測(cè)的要求，我國(guó)由于施工管理水平和工程操作人員素質(zhì)與國(guó)外相比有差距,質(zhì)量控制與質(zhì)量保證制度不夠健全,規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)安全與耐久性的設(shè)置水準(zhǔn)又相對(duì)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建筑工程的正常使用和定期檢測(cè)的要求，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)工程的安全、質(zhì)量問(wèn)題,雖然政府已作出了設(shè)計(jì)與施工的責(zé)任單位和個(gè)人需對(duì)其"終身負(fù)責(zé)"的規(guī)定,但是這種要求執(zhí)行起來(lái)缺乏可操作性，要將結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量事故減少到最低程度,還應(yīng)以預(yù)防為主,通過(guò)例行檢測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

4，2 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性

優(yōu)質(zhì)混凝土在各種暴露條件下，相對(duì)來(lái)說(shuō)均是耐久的，但即便是一般的風(fēng)化條件也會(huì)使質(zhì)量不良的混凝土遭到玻壞，風(fēng)化作用系指引起破壞作用的凍融循環(huán)、干濕交替、化學(xué)作用和混凝土的溫度變化有許多試驗(yàn)方法檢查混凝土的耐久性，但要建立試驗(yàn)室耐久性指標(biāo)與實(shí)際使用環(huán)境下的混凝土耐久性之間的關(guān)系是困難的。

影響混凝土耐久性的因素包括混凝土的物理、化學(xué)性質(zhì)、混凝土材料性能，施工方法和施工質(zhì)量以及破壞作用的性質(zhì)等，例如，低強(qiáng)度混凝土由于水灰比大，有害孔隙多，容易受到各種破壞因素作用而損壞，混凝土結(jié)構(gòu)體積大，容易因溫度差異引起開(kāi)裂，寒冷地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)易遭受凍融破壞，炎熱地區(qū)的海工混凝土結(jié)構(gòu)易因鋼筋銹蝕而損壞、處于含硫酸鹽的地下水和土坡中的混凝土結(jié)構(gòu)可能會(huì)受到硫酸鹽侵蝕破壞，有堿活性集料地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)存在堿一集料反應(yīng)破壞的危險(xiǎn)，外加劑使用不當(dāng)也會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用。目前提高混凝土耐久性的措施，主要包括以下幾個(gè)方面:選用適當(dāng)品種的水泥及摻和料;當(dāng)控制混凝土的水灰比及水泥用量;長(zhǎng)期處于潮濕和嚴(yán)寒環(huán)境中的混凝土，應(yīng)摻用引氣劑;選用較好的砂、石骨料;摻用加氣劑或減水劑;改善混凝土的施工操作方法。

結(jié)束語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)的耐久性是建筑結(jié)構(gòu)可靠性在時(shí)間坐標(biāo)上的度量。設(shè)計(jì)耐用年限規(guī)定與現(xiàn)有建筑科學(xué)水平、材料水平、施工水平、國(guó)家綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力、業(yè)主的投資與回收、土地資源緊缺程度等都是相關(guān)的。建筑結(jié)構(gòu)工程使用階段的正常檢測(cè)與維護(hù)結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測(cè)、維護(hù)和修理是不能分割的，對(duì)處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程來(lái)說(shuō)尤其如此。為了保證結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)。

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