芻議鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計

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摘要：隨著時間的推移，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長期在自然環(huán)境或外力作用（即使用環(huán)境）的影響下會出現(xiàn)逐漸損傷、老化甚至損壞，這個過程是不可逆的，其必定會影響到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性以及使用功能。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計就顯得非常重要了。而本文主要是從影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素出發(fā)來分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；耐久性設(shè)計；影響因素

引言

就目前而言，耐久性設(shè)計對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計來說還是一個全新的概念，同時因為目前設(shè)計人員對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性要求方面的認(rèn)識不同并且缺少設(shè)計依據(jù)，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計仍處于探討階段。而在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要充分意識到該設(shè)計要始終貫徹于實施工程施工質(zhì)量管理條款中關(guān)于“全壽命權(quán)責(zé)制”的具體要求；同時要想真正做好鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計，要先了解影響鋼筋混凝土耐久性的主要因素，才能結(jié)合實際情況來進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計。

1、影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素分析

1.1鋼筋的銹蝕

一般而言，鋼筋銹蝕不但和混凝土外面保護(hù)層的密實度、厚度有關(guān)，還與鋼筋混凝土的PH值、組成、含水量、有害離子量等眾多因素相關(guān)。當(dāng)空氣中的氯離子、水汽、CO2等有害物質(zhì)由鋼筋混凝土的表面通過孔隙滲入到內(nèi)部時，就會和材料中含堿性的物質(zhì)共同發(fā)生中和反應(yīng)，使鋼筋混凝土中的酸堿值下降，此時鋼筋外面的鈍化膜就會損壞，在水、氧氣等的作用下，鋼筋就會銹蝕。而鐵銹的體積是原金屬體積的很多倍，其所產(chǎn)生的膨脹壓力會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)順筋裂縫，進(jìn)而會加快鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的損壞速度。

1.2混凝土的凍融

當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長期處在零度以下時，部分鋼筋混凝土內(nèi)部孔隙中的水分就會結(jié)冰從而導(dǎo)致體積膨脹，而過冷的水分也會發(fā)生遷移，形成較大的張力，而當(dāng)這種張力超過鋼筋混凝土的本身的抗拉或抗剪強度時，混凝土結(jié)構(gòu)就會開裂。

1.3化學(xué)侵蝕

當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長期處于侵蝕性較強的環(huán)境下時，就會導(dǎo)致水泥發(fā)生物化變化，進(jìn)而逐漸受到侵蝕。而這種物化變化主要包含：1）當(dāng)空氣中CO2氣滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳化，又稱作中性化，其化學(xué)反應(yīng)為：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其堿性介質(zhì)對鋼筋有良好的保護(hù)作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，稱為鈍化膜。碳化后混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過混凝土的保護(hù)層時，在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護(hù)作用，鋼筋就會開始生銹。2）硫酸鹽溶液的侵蝕。硫酸鹽會和水泥中的氫氧化鈣以及鋁酸鈣共同作用生成硫鋁酸鈣和石膏，導(dǎo)致混凝土的體積膨脹，使之逐漸瓦解；3）氯離子的腐蝕。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的氯離子來自于海洋環(huán)境、原材料、鹽湖、除冰鹽、鹽堿地以及工業(yè)環(huán)境等。而在鋼筋混凝土的使用過程中，氯化物是危險系數(shù)最高的侵蝕介質(zhì)之一，它能夠使混凝土的堿性降低、混凝剝落、鋼筋銹蝕。

2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計分析

據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題帶來的經(jīng)濟損失是非常巨大的。而目前，各國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計都是依據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所用材料的組成、質(zhì)量，結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式以及施工方法明確一些具體的要求，從宏觀控制保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。以下就對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計進(jìn)行簡要的分析：

2.1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計

第一，應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)范的要求，根據(jù)不同的混凝土構(gòu)件，混凝土構(gòu)件所在的外界環(huán)境，混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限要求選取不同的保護(hù)層厚度。少則15毫米，多則70毫米。第二，當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件處在可能受到嚴(yán)重侵蝕的外界環(huán)境中時，應(yīng)注意受力鋼筋的最小直徑不能小于16毫米。在對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計時，應(yīng)該注重簡潔，有助于結(jié)構(gòu)的排水，以避免存在積水。此外，室外構(gòu)件還應(yīng)該布置滴水溝，應(yīng)該處理好鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的接縫。

2.2材料的選擇

在進(jìn)行材料的選擇時，需要注意以下四個方面：（1）依據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境、使用年限以及耐久性的等級要求，選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所需的原材料以及配置比。（2）對于用在凍融外界環(huán)境下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，可依據(jù)土體的凍脹程度對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響，加入不同種類、不同量的引氣劑。（3）而對于海岸環(huán)境、鹽澤土環(huán)境等富含氯離子侵蝕的外界環(huán)境，需要對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的氯離子含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，其含量不能超過其膠凝材料的0.1%。（4）在具有嚴(yán)重化學(xué)腐蝕作用的外界環(huán)境，鋼筋要考慮選擇耐侵蝕的合金鋼材或帶有環(huán)氧涂層的鋼筋。

2.3施工要求

在對鋼筋混凝土進(jìn)行耐久性設(shè)計時，其施工要求主要有以下方面的要求：第一，對于耐久性有特殊要求的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如要求抗凍、耐化學(xué)侵蝕或耐磨等，在施工之前，應(yīng)該按照所要求的抗侵蝕等級，對鋼筋混凝土的配置比例進(jìn)行試配，選擇最佳配置比方案來組織施工，而在施工過程中，還需要對實際的配制比進(jìn)行抽樣檢查，查看實際配制比和設(shè)計的配制比有無差別，以便及時糾正；第二，選擇商品鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，需要供應(yīng)商提供原材料的出廠品質(zhì)保證、摻合材料的使用說明書、緩凝劑、引氣劑、減水劑等主要摻入量以及化學(xué)成分，另外，外加劑中含有的氯離子不能大于水泥總量的O.02%，減水劑中含有的硫酸鈉不能大于減水劑含量的20%；第三，澆注鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)之前應(yīng)該檢查保護(hù)層的尺寸以及鋼筋的位置，以便保障混凝土保護(hù)層的厚度；第四，對大面積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的澆注，應(yīng)該先制訂合理的澆注方案，明確施工縫的位置，防治出現(xiàn)冷縫，而澆筑完工之后還應(yīng)該仔細(xì)將抹面磨平，嚴(yán)禁向抹面灑水，耐久性較好的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的水灰比應(yīng)小于O.45，還需要做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。

2.4對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用要求

（1）要對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正常使用年限進(jìn)行明確界限，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由很多個構(gòu)件組成的，并且各個構(gòu)件對所處環(huán)境的要求有別，耐久壽命也存在一定的區(qū)別。因此，在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性設(shè)計時應(yīng)該明確地提出使用期間需要進(jìn)行更換和維護(hù)部件的名稱以及預(yù)期更換和維護(hù)的時間。（2）對于非常重要的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或處于強腐蝕性環(huán)境下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及已經(jīng)損傷的結(jié)構(gòu)，應(yīng)標(biāo)注在使用期間要定期檢驗和維護(hù)的要求和內(nèi)容。

2.5加強建筑行業(yè)各個部門的自律性

在工程設(shè)計階段就要把其耐久性設(shè)計當(dāng)作重要任務(wù)之一，還應(yīng)在工程設(shè)計文件中編制耐久性設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容，設(shè)計部門還需要對此內(nèi)容的合理性做重點審查；而在鋼筋混凝土的施工階段應(yīng)該制定專項措施以保證耐久性設(shè)計的具體實施，加強其質(zhì)量監(jiān)控和管理。而在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中還需要注意定期進(jìn)行維修和檢測。

結(jié)束語

綜上所述，耐久性設(shè)計是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要組成部分之一，涉及到了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的材料選擇、使用環(huán)境、管理、施工質(zhì)量、維修維護(hù)等眾多方面，其影響因素也很多。因此，在耐久性設(shè)計時需要對鋼筋混凝土的耐久性進(jìn)行全面分析，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命達(dá)到預(yù)期效果。

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