影响建筑结构耐久性的因素及施工措施

时间：2024-07-28

徐毅安

(安阳职业技术学院，河南安阳)

影响建筑结构耐久性的因素及施工措施

徐毅安

(安阳职业技术学院，河南安阳)

耐久性措施必须贯穿到设计、施工、维修保养的整个动态过程中来进行考虑。在设计时应充分考虑混凝土拉应力限制和最大裂缝宽度限制；施工中，应确保保护层厚度达到设计要求以及混凝土振捣的密实程度。只有从设计、施工上采取相应的技术措施，才能够使隧道结构在整个设计使用寿命期间始终具有良好的耐久性。本文将主要分析影响建筑结构耐久性的因素及施工措施。

建筑结构；耐久性；施工措施

建筑结构是指建筑物中由承重构件（梁、柱、桁架、墙、楼盖和基础）所组成的结构体系，用以承受作用在建筑物上的各种荷载，应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性，满足使用要求。根据所用材料的不同，常见的建筑结构有钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构等。建筑结构的安全耐久性建筑结构设计应该把安全性和耐久性放在首要位置。结构安全与坚固耐久性关系到人民的生命财产安全。坚固耐久的建筑寿命的延长，虽然会使造价上略有提高，但从建筑全生命周期的角度看，无疑能带来巨大的节约[1]。

1 建筑结构耐久性的概述

结构耐久性理论主要研究结构材料在机械、物理、化学、生物等方面的损伤，包括钢材、混凝土、砌体块材和砂浆、木材等结构材料的腐蚀，混凝土的碱-集料反应和冻融循环损伤，砌体材料的风化，结构表层的磨损，钢材表面的空蚀等，其目的是通过对这些损伤现象的分析和控制，保证结构在足够长的时间内保持良好的性能。

在结构耐久性的研究中，一般将混凝土碳化深度达到规定限值的状态也视为某种极限状态，但是，混凝土的碳化深度超过设定的限值时，可能并不会直接导致混凝土构件开裂，即直接导致构件丧失规定的适用功能，这与目前对混凝土构件受力裂缝的控制类似。对于严格要求不出现裂缝的钢筋混凝土和预应力混凝土构件，一般要求混凝土中不出现拉应力，但是，与混凝土碳化类似，出现拉应力时可能同样不会直接导致混凝土开裂，即直接导致构件丧失规定的适用功能。结构可靠性控制的核心目标是保证结构完成其预定功能，极限状态则是为保证这一目标而设立的物理标准。为保证结构具有更高的可靠度，在具体的控制过程中可选择结构达到相应极限状态前的某个中间状态作为具体的控制标准，而并非必须是结构的极限状态，其核心目标是以更高的可靠度保证结构完成预定的功能，目前对严格要求不出现裂缝的钢筋混凝土和预应力混凝土构件的可靠度，正是按照这种方法控制的。因此，对于混凝土碳化深度的限值，也应将其视为对中间状态的一种控制，其极限状态仍然应是混凝土表面不出现裂缝[2]。

2 影响建筑结构耐久性的因素分析

目前对结构耐久性的研究主要是从时间的角度考察结构性能的变化，但这只是研究的方式，并不是界定结构耐久性问题的标志，因为在结构安全性、适用性的研究中，同样应从时间的角度考察结构性能的变化，如钢筋混凝土构件刚度随时间的变化。就研究内容而言，结构耐久性问题均涉及结构性能随时间的变化，但涉及这方面内容的问题并不一定都属于耐久性问题，如混凝土构件的收缩与徐变并不被列入耐久性问题中，因此，界定结构耐久性问题的标志也不是结构的性能是否随时问发生变化。

结构性能是结构可靠性的内在影响因素，它们的变化往往会对结构的可靠性造成显著的影响。在传统的结构可靠性分析中，人们通常关注的是结构的几何、力学性能，因为它们对结构可靠性的影响显著；但在一些情况下，如结构承受较大的温差作用时，或者长期遭受较严重的化学侵蚀时，结构物理、化学性能对结构可靠性的影响便不可忽略。在分析结构的可靠性时，宜全面考察结构的几何、力学、物理和化学性能[3]。

长期的工程实践说明，结构物理、化学状态的变化同样不可忽略。诸如二氧化碳在混凝土中的渗透与扩散、混凝土中孔隙水的结冻与溶化、材料组分的结晶和溶解等，虽然在初期不会引起结构状态的显著变化，但是经过较长时间之后，它们的影响便会逐渐显露出来，最终导致结构物理、化学状态的显著变化，并引起结构性能的变化。

3 提高建筑结构耐久性的施工措施

现代混凝土由胶凝性材料、水、骨料和外加剂拌合而成。由于具有良好的抗水性、可塑性和取材制作的相对便捷性，因而从年消耗体量、地域范围和适用的结构类别多样性诸方面，混凝土都堪称当今应用最为广泛的建筑材料。尽管人们尝试开发混凝土的外饰用途，但其更多地被作为一种结构基料加以使用。混凝土结构因在土木工程中的广泛应用，被赋予了极为特殊和显著的社会与经济属性，确保混凝土结构的服役可靠性具有重大的社会经济意义。

结构的可靠性应综合体现安全性、适用性和耐久性，要求结构的设计、施工、使用以及基于检测评估的维护加固措施科学合理[4]。结构安全性和适用性的范畴界定较为明晰，由强度、变形和整体稳定性多方面的限制性要求加以体现，而耐久性概念的定义则存在异议或延伸空间。耐久性通常作为保证结构安全性和适用性的一种时效性能，在结构设计中不作专门考虑。但由于严重侵蚀性作用下混凝土结构劣化的加速与形态异化，结构性能随时间的劣化机制与控制体现了现代混凝土结构耐久性问题及其研究的主要特征[5]。

劣化对于混凝土结构安全性和适用性的危害与早期人们较少关注其耐久性而未做出合理预期密切相关，劣化结构在强风、地震作用下的破坏常常导致灾难性后果。巨大的人民生命财产损失案例几乎遍布世界各大洲、发达和发展中国家，涉及所有结构类型和腐蚀环境。

需要用全新的视角审视混凝土结构耐久性问题。值得庆幸的是，世界各国政府、专业技术人员已就其重要性达成全面共识。人们从不断发生的混凝土结构腐蚀劣化所致的突然失效和高昂的维修加固成本等惨痛代价中强烈意识到，应该深化混凝土结构耐久性基础研究，从整体化角度合理设计混凝土结构以保证系统的服役可靠性。