浅谈建筑耐久性

敖杰

摘要：大批的建筑工程在新建的同时，也有大批旧房、危房需要改建、加固，我们必须认识到建筑结构耐久性的重要性，钢筋混凝土的保护层，必须做到位。

关键词：耐久性；混凝土；结构；保护层

2008年12日14时28分，在中国大地上发生了破坏性极其严重的大地震—四川坟川大地震，此次地震给中国人民带来了极大的人员伤亡和经济损失。笔者一年后，有幸翻译了一篇日文的关于汶川地震的调查报告，这让我一个即将毕业的土木工程专业的大学本科生，对建筑、建筑物的质量，也对以认真、严谨著称而闻明的日本人所建的建筑，产生了无尽的遐想，希望为中国与日本互相借鉴和学习相关的建筑施工技术和设计，做出自己的贡献。

钢筋混凝土结构的耐久性问题，越来越多的引起人们的关注。

一般来说，根据建筑物的设计使用年限，使用时间越长，则剩余的使用寿命就愈短，使用的不安全性就越大，实际可靠度指标越低.从世界上经济发达国家的建筑历史进程来看，发达国家大体上都经历了大规模新建、新建与维修改建并重、重点转向旧建筑的维修改造的三个阶段。在欧美日等发达国家，其现在新建的工程尤其是普通民用建设项目已寥寥无几，大部分研究课题和工程项目都转向工程改扩建、维修及耐久性问题。例如：美国，2004年建筑加固、维修等方面投资的比重已占整个建筑业总产值的1/3以上。英国2004年建筑加固、维修、改扩建的投资已占整个建筑业总产值的50%以上。从我国目前状态来看，在20世纪50年代、60年代甚至80年代建造的以砖混结构为主的房屋，逐渐转向老龄。改革开放以来，随着经济的飞速发展，开展了大规模的建设工程。所以，我们一方面有大批的建筑工程在新建的同时，也有大批舊房、危房需要改建、加固。所以结构的质量和耐久性，尤为重要。否则就会因结构的耐久性和质量的不足而出现事故。其实，混凝土耐久性的问题，如下图所示，随处可见因钢筋保护层厚度不够，钢筋严重锈蚀。

混凝土的耐久性的问题，一般包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、混凝土的碳化（中性化）、碱骨料反应。

1、混凝土的抗渗性，指阻碍液体流过混凝土的性能。阻碍液体向其内部流动的能力越好，阻止水和其它有害化学液体进入混凝土的能力越强，抗渗性就越强。

2、抗冻性是指混凝土抵抗反复冻融的能力。影响混凝土抗冻性的因素是非常复杂的。反复冻融在混凝土中产生内应力，促使裂缝继续发展、结构疏松，直至表层松散剥落或整体崩溃。

3、抗侵蚀性当混凝土所处环境中含有侵蚀性介质时，要求混凝土具有抗侵蚀能力。侵蚀性介质包括软水、硫酸盐、镁盐、碳酸盐、一般酸、强碱、海水等。主要有物理性腐蚀和化学性腐蚀两个方面

4、混凝土的碳化（中性化）。混凝土的碳化是环境中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化使混凝土的碱度降低，削弱混凝土对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀；碳化显著增加混凝土的收缩，使混凝土抗压强度增大，但可能产生细微裂缝，而使混凝土抗拉、抗折强度降低。

5、碱骨料反应。碱骨料反应是指水泥中的碱性氧化物含量较高时，会与骨料中所含的活性二氧化硅发生化学反应，并在骨料表面生成碱-硅酸凝胶，吸水后会产生较大的体积膨胀，导致混凝土胀裂的现象。

在我国的新一版《混凝土结构设计规范》中的耐久性设计，对混凝土的最大胶水比、最大氯离子含量、最大碱含量，都进行了明确的要求，保护层厚度，不再以纵向受力钢筋的外缘计算，而是以最外层钢筋的外缘计算，与之前的规范相比较，增大了保护层的厚度，利于提高钢筋混凝土结构的耐久性。

日本建筑业规范中，对钢筋混凝土保护层厚度的要求与中国的《混凝土结构设计规范》中的环境类别为三a的要求类似，唯一的不同是基础部分的要求，详见下表。

日本建筑业规范中关于钢筋保护层的规定

备注：钢筋保护层的厚度指最外层钢筋外边缘至混凝土表面的距离。保护层厚度施工误差为：-10mm～+10mm.

但在具体的施工过程中还是存在明显的区别，中国的施工队伍、监理人员对钢筋混凝土的保护层的认识，还不够深刻，怕影响钢筋的受力，普遍认为钢筋的保护层，可小不可大。而日本企业，恰恰相反，他们对钢筋混凝土的保护层，严格按规范要求执行，采取零容忍的态度，保护层厚度，可大不可小，运用专业的垫块满足钢筋保护层要求.垫块包括支架垫铁（バー型すぺー?ー）?塑料垫圈（?????????）、砂浆垫块（????????）三种类型。同时，对垫铁、垫圈、垫块的工厂生产、施工现场使用的间距、提出了明确的要求，是现场的必检项目。下面简单介绍一下，日本建筑施工企业对钢筋保护层的具体要求

在梁的位置使用时，支架垫铁长300mm间距1500mm，厚度为40mm.

梁钢筋保护层的支架垫铁（バー型すぺー?ー）

板钢筋的支架垫铁向厂家定制时，要分为板底筋支架垫铁和板上部筋的支架垫铁定制，现场使用时，支架垫铁的长度为900mm间距为900mm.

板钢筋保护层的支架垫铁（バー型すぺー?ー）

柱钢筋的垫圈，在现场使用时，每边至少要放两个，竖向间距为2000mm.

塑料垫圈（?????????）

与国内使用的现场制作的砂浆垫块、马镫铁等相比，钢筋保护层的保证率有显著的提高。

在钢筋混凝土结构中，钢筋的保护层包裹在钢筋外面的具有一定厚度的混凝土层。其在结构受力性能、结构安全和持久性、结构耐火性能等方面具有重要作用。美国的学者用“五倍定律”形象地说明耐久性的重要性，特别是设计对耐久性问题的重要性。设计时，对新建项目在钢筋防护方面，每节省1美元，则发现钢筋锈蚀时采取措施多追加5美元，混凝土开裂时多追加维护费用25美元，严重破坏时多追加维护费用125美元。这一可怕的放大效应，使得各国政府投入大量资金用于钢筋混凝土结构的耐久性与加固的研究。“不积跬步无以至千里，不积小溪无以成江河。”我们必须重视细节，重视混凝土结构的耐久性。

参考文献：

[1]江见鲸，王元清，龚晓楠，崔京浩。《建筑工程事故分析与处理》，中国建筑工业出版社，2006年4月。

[2]《混凝土结构设计规范》，中国建筑工业出版社，2011年5月。

[3]《混凝土结构耐久性设计规范》，中国建筑工业出版社，2008年11月。

[4]周新刚，《混凝土结构的耐久性与损伤防治》，中国建材工业出版社，1999年1月。

[5]刘秉京，《混凝土结构耐久性设计》，人民交通出版社，2007年2月。