混凝土结构耐久性研究现状及趋势

摘 要：我国工程建筑行业的迅速发展，对混凝土结构的耐久性提出了更高要求。作为混凝土结构质量检验的重要指标，结构的耐久性不仅决定着其自身的使用寿命，还直接影响着建筑物的承载能力和安全性，因此在混凝土施工中应着重提高其结构的耐久性。

关键词：混凝土结构；耐久性；研究现状；发展趋势

1 混凝土结构耐久性问题分析

在工程修建过程中，混凝土结构的耐久性直接决定着建筑结构的使用寿命，而混凝土结构在投入使用中通常会受到恶劣环境和腐蚀性介质的影响，从而导致混凝土过早出现损坏甚至实效，因此在工程建设中，为了保障建筑工程的使用寿命和稳定性，就必须针对混凝土结构耐久性能进行提升。在近几十年的发展中，我国大量的道路，桥梁和市政建筑等混凝土建筑结构因耐久性不足的问题出现损坏甚至实效的情况，使得工程建筑在实际使用中不得不投入大量资金对建筑结构进行修复与完善，而这不仅无法有效的保障混凝土结构的稳定承载能力，还会影响整体结构的使用安全。针对混凝土结构耐久性问题的研究要从材料，结构和构件三方面入手，并结合混凝土结构所处的水浸，冻融和碱腐蚀等环境开展针对性的维护措施，从而提高混凝土结构的耐久性和稳定性，使其使用寿命得以延长。

2 混凝土结构耐久性研究现状分析

混凝土耐久性的研究主要从材料，结构和构件三方面开展，结合混凝土结构中钢筋腐蚀，混土土碳化机理以及冻融等实际影响因素，对结构耐久性进行深入研究。

2.1 混凝土材料耐久性研究

在混凝土结构的实际建筑过程中，钢筋混凝土材料质量的优劣和配比直接影响着结构的耐久性，因此在对混凝土和钢筋材料的耐久性研究中，要结合钢筋混凝土材料劣化的具体表现加以分析，主要包括钢筋结构的锈蚀，混凝土的碳化，冻融以及碱腐蚀。在钢筋锈蚀的研究中，由于混凝土结构间隙中的Ca（OH）2过饱和溶液呈较强的碱性，这就导致了钢筋结构长期处于碱性环境下，钢筋表层和Ca（OH）2发生电化学反应从而生成氧化薄膜，而由于混凝土材质中还含有硫酸盐和氯离子等酸性离子，这就使得钢筋表层的氧化薄膜遭到破坏，从而使钢筋结构的腐蚀进一步加深。此外，钢筋结构腐蚀还会产生伴有膨胀效应，从而对混凝土结构产生内部应力，使得混凝土保护层逐层剥落，造成混凝土结构损坏。混凝土结构的碳化是指结构表层长期与空气中的CO2接触，酸性气体逐渐渗透到结构内部，并与混凝土发生复杂的碱化反应，使混凝土内部结构产生拉应力，从而导致混凝土分子之间粘结力减弱，结构承重性和抗折性能降低。混凝土冻融损坏通常发生在环境温度变化明显的情况下，环境正负温度的迅速交替，使得混凝土结构在热弹性应力和低温抗冻性的迅速转化下发生断裂。在针对混凝土冻融的耐久性的研究中，为了更为有效的缓解冻融破坏力，通常采用向混凝土结构加入引气剂的方式对其抗动性进行提升，从而减少混凝土在温度骤然变化条件下的结构损坏。

2.2 混凝土结构耐久性研究

在混凝土结构的搭建过程中，结构施工的方案设计和构件性能都在结构耐久性中起着主要影响作用，所以，开展混凝土结构的研究，就要结合施工设计方案和构件性能对实际结构的耐久性进行综合评定。由于混凝土结构在实际施工和使用中存在钢筋锈蚀，混凝土碳化，冻融等问题，因此混凝土结构施工方案的设计研究必须首先对结构所处环境进行分析，并结合具体施工环境制定对应的施工方案，以保证混凝土结构在搭建施工中，其稳定性不会因环境条件影响而降低耐久度。例如在定层楼板混凝土施工中，为了使楼板混凝土满足耐久度评价指标，可以在结构施工中引入耐久性设计系数，并按照混凝土极限状态的参量设计结构，使其能够在投入应用中有效抵抗环境影响因素，进而保证混凝土结构的耐久性。从混凝土结构构件角度分析，结构耐久性的研究主要包括构件宏观和微观力学两方面。在对结构构件力学进行研究时，由于混凝土的耐久性要通过数据量化表示，所以针对混凝土构件裂缝，应力损伤等影响因素必须建立数据模型进行研究，并通过改变宏观和微观状态参量，使数据模型更为贴近混凝土结构的耐久性研究，从而提高结构耐久性研究的真实性和有效性。

2.3 混凝土构件的耐久性研究

混凝土构件的耐久性研究内容只要包括构件的适用性和承载力。构件适用性的研究方法，最为常见的有范永森提出的钢筋锈蚀模拟研究法，以及樊丹会在断裂力学基础上对混凝土结构研究法，两种研究方法均是以力学公式的推导计算为基础，通过对钢筋和混凝土结构进行非线性有限元分析，从而得出不同构件在耐久度要求下的具体强度和厚度等数据，使混凝土整体结构在施工中能够满足耐久度要求。在针对钢筋构件的研究中，由于不同构件受力侧重点不同，因此其承载能力范围也会在实际应用中发生变化，例如，钢筋构件在工程建设中，由于其与混凝土之间的粘结力会因环境等因素逐渐降低，因此受弯部位的承载力就会减弱，而受压构建的轴压和偏心力却会因截面的减小而逐渐增加，因此针对混凝土构件的耐久性研究，要以不同构件在工程建设中的实际受力情况为基础，并结合数字处理手段，从而科学正确的判定混凝土构件的耐久性。

3 混凝土结构耐久性研究发展趋势探究

随着我国对混凝土耐久性研究的逐渐深入，研究内容正在从构件，结构等研究领域拓展到层次性研究，研究技术也在现有的基础上从定性分析逐渐转化为定量计算分析。在各国先进理论的学习和交流中，我国混凝土结构耐久性的研究也取得了重大突破，如采用模糊数学处理方式计算构件应力，参照神经系统分析混凝土结构等，混凝土结构耐久性检测质量也得到了极大的提升。虽然我国在混凝土耐久性研究领域取得了较大的进步，而与其他发达国家相比，我国检测技术手段仍存在着效率低，准确性不足等问题，为了进一步提高我国混凝土耐久性研究技术水平，研究者还应在技术研究的同时，更加注重建筑工程的实际施工情况，并从施工实际出发，更为切实的提高混凝土建筑的耐久性。

4 结语

作为建筑工程施工和市政建设的重要基础，混凝土结构的耐久性不仅直接关系着我国居民生命财产安全，还在很大程度上影响着市场经济的稳定发展，因此在混凝土结构的施工中，要针对结构的耐久性和稳定性进行审核与检验，并以混凝土结构耐久性的提升为研究方向，进一步提高混凝土结构质量，从而保障建筑工程的安全性和稳定性。

参考文献

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作者简介：张留（1979.03- ），男，汉，四川成都人，工学学位，信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，结构工程师，研究方向：钢结构。