混凝土结构的耐久性设计窥探

胡 燕

(山西省阳泉市康德建筑工程设计有限责任公司，山西 阳泉 045000)



混凝土结构的耐久性设计窥探

胡 燕

(山西省阳泉市康德建筑工程设计有限责任公司，山西 阳泉 045000)

解释了混凝土结构耐久性的含义，分析了耐久性设计的影响因素及保证混凝土结构耐久性的必要性，并从原材料选择、构造策略、施工质量规范与结构养护等方面，提出了混凝土结构耐久性的设计措施，从而提升混凝土的工程质量。

混凝土结构，耐久性，水泥，施工质量

0 引言

混凝土结构中的耐久性设计，属于现代社会发展中的新话题。随着混凝土结构在工程建筑中的广泛应用，耐久性问题愈发凸显。由于我国正处于基本建设时期，对工程建设需求量较大，对混凝土结构的应用最为普遍，迫切需要加大对混凝土结构耐久性设计的研究力度。

1 混凝土结构耐久性概述

1.1 混凝土结构耐久性涵义

在设计的相对基准期范围内，以结构的定期维护检修为前提，保证使用性能不会随着时间的推移发生变化，属于混凝土结构的耐久性涵义。主要体现在：混凝土结构的工作因素，即结构所置身的使用环境与自然环境；混凝土结构的性能规范，在设计使用周期内，使用性能可以得到保持。混凝土结构维护的经济因素，即以保证定期维护为前提，避免进行大规模修整作业。

1.2 混凝土结构耐久性的设计内容

对混凝土结构耐久性造成影响的要素体现在多个方面：混凝土材料的特质、工程具体施工需求与环境要素等。总而言之，抗冻性能、抗渗性能、抗侵蚀性能属于混凝土结构耐久性的基础内容。结合混凝土结构耐久性的涵义与影响要素，可以将设计内容分为四大方面：混凝土原材料的选择、结构构造策略、施工质量规范以及混凝土结构的养护。

1.3 实现混凝土结构耐久性的必要性

1)遵循国务院第279号令中提出的规范要求，工程设计单位方面与个人方面需要实现设计项目的“质量终身负责制”，将责任落实到个人，增强每位工作人员的责任意识。通过设计文件，对工程项目的合理使用寿命加以明确，实现对工程项目耐久性的进一步规范。通常情况下，在工程竣工验收工作完成之后，工程承包单位、设计单位与监理单位方面，就不再对使用年限内任何的检修、重建工作承担责任。这一现象容易导致工程项目的耐久性出现弊端，而直接对国家自身的经济效益与社会效益造成负面影响。

2)在工程项目中对混凝土材料的使用量最大，属于关键的结构材料。目前，钢筋混凝土结构在国际工程项目中得到广泛应用。

3)由于我国属于发展中国家的大国，在现代社会的高速发展趋势中，开始逐渐实现基本建设的大规模化。但由于我国的资金支持、资源、能源等方面受到限制；所以，要切实考虑不同因素，制定行之有效的发展战略，保证资金的合理应用以及能源、资源的最大化节约。不难发现，对混凝土结构耐久性的设计研究，在提升工程质量，延长工程使用年限，以及推动我国经济可持续发展方面，具备一定的现实意义。

2 混凝土结构耐久性设计中的材料选用

由于在工程建设过程中，过于注重施工速度，只单一的对水泥进行大幅度使用，造成混凝土结构出现密实度较低的现象，对工程的稳固性与耐久性带来负面影响。所以，要求设计人员充分了解不同混凝土材料的特征，结合工程施工环境的差异性，选择相对合理的混凝土材料。

2.1 水泥

水泥砂浆主要通过凝结、硬化等工序，实现水泥材料的使用性能与强度，混凝土结构的耐久性在很大程度上取决于水泥石受损与否。所以，在选择水泥材料时，需要考虑不同水泥种类的实际性能，比如对低水化热、小干缩性、小碱含量，且耐久性、抗冻性、抗水性、抗腐蚀性能良好水泥材料的选择。

高强度的水泥材料并不是检验混凝土性能与强度的唯一规范，高强度水泥的质量不一定就是最好的。现阶段，我国生产工艺条件对水泥强度提出的高要求，其措施主要是将水泥中的C3A含量和C3S含量增加，使水泥比表面积得以提高，该措施极易对混凝土结构的耐久性造成负面影响。所以，需要结合具体的工程环境，有针对性的选择相对高效的水泥种类，如火力发电厂冷却塔内的混凝土结构，对抗渗性能与抗冻性能提出较高要求，并且设计人员要注意避免对火山灰水泥与矿渣水泥的选用。

2.2 集料

混凝土结构的耐久性，在很大程度上受到其碱—集料反应的影响。在选用集料时，需要考虑到耐腐蚀性、吸水率与碱活性等因素，对硫化物、粉屑、粘土等含量加以控制。其中，集料包括细集料与粗集料，而级配的合理选用，能够实现对混凝土和易性的改善，在增强混凝土密实度方面发挥了重要作用。我国建设工程目前对骨料的含泥量指标与强度值尤为关注，在生产骨料的过程中，要选择分级供应石子，到达搅拌站之后再展开级配工作。同时，要加强对骨料形状与级配的重视，有效控制混凝土收缩现象，选择低用水量与低水灰比，促进混凝土结构耐久性的提升。

2.3 外加剂与掺合料

外加剂在混凝土结构中的适当掺加，可以提高混凝土的技术优势，加快工程进度，实现对水泥用量与施工造价成本的节约。如工程在施工过程中，对高效减水剂的选用，能够提升混凝土完成硬化工序后的密实度与强度，最大程度实现了施工的便利性；对高效引气剂的选用，能够缩小混凝土结构中的孔径与间隔均匀闭气孔，使混凝土的抗冻融性能得以提升，实现对有毒物质的隔离与缓冲。此外，在选择外加剂时，需要考虑到其化学组成。结合工程施工需求，以施工现场材料为基准，遵循相关规范标准，通过试验选择相对合理的外加剂。

由研究发现，矿物质掺合料的使用，可提升混凝土结构的使用性能，实现对混凝土内部缝隙的充填，在改善其内孔结构的同时，增强混凝土的密实度。其中，矿物质掺合料包括火山灰、磨细石英砂粉等，在混凝土中适量掺加，可形成填充效应。

3 混凝土结构耐久性的构造策略与质量规范

为保证混凝土结构的耐久性，需要有效降低环境方面对混凝土造成的负面影响，防止混凝土出现裂缝现象，保证钢筋保护层的全面性。

3.1 降低环境方面对混凝土造成的负面影响

不难发现，混凝土结构良好的耐久性，容易受到自然环境、水、材料等多种因素的影响，要求施工单位正视这些因素，制定相对完善的解决策略，实现混凝土结构耐久性的提升。 我们都知道，合理的混凝土结构型式，可以实现局部积水的及时排除，对区间内水汽凝聚的现象加以规避。而在恶劣的环境因素下，要求实现混凝土结构型式的最大化简洁，避免选择薄腹与薄壁混凝土结构型式，降低棱角与表面积的裸露程度，实现混凝土振捣工作与养护工作的高效性。此外，在施工过程中，伸缩缝与施工缝处经常会出现渗漏与侵蚀现象。因此，要避免施工缝处于恶劣环境的位置，在应力小且施工便利的位置展开施工作业，对拼缝的密闭性能加以改善，减小伸缩缝的数量值。

3.2 防止混凝土形成裂缝现象与混凝土的保护层

在设计过程中，要尽可能减小混凝土的表面裂缝。在钢筋配置过程中，以钢筋截面面积的稳定为前提，降低钢筋之间的间距值。钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性的重要影响因素。在制定构造策略的过程中，需要保证混凝土合理的保护层厚度，避免因外界因素渗入内部钢筋而形成腐蚀现象。为保障混凝土养护与振捣质量的高效性，保护层的厚度需要超出钢筋直径，从而提高混凝土结构的耐久性能。

3.3 施工质量规范与结构养护措施

施工人员需要遵循相关质量规范，如在混凝土拌制时，需要选择裹砂法、裹砂石法等施工工艺，实现混凝土拌合料和易性、强度与保水性能的提升。与此同时，施工部门需要结合施工目标、施工环境、水泥种类、混凝土性能等不同因素，制定科学合理的结构养护体系。在结构使用阶段，对结构关键部位与维护检测周期加以明确，例如冰盐环境因素下的桥梁建筑物，需要在使用周期超过3年～4年之后，开展耐久性的总结分析工作，构建相应的检测评估机制，做到及时发现，并及时维护检测，保证混凝土结构的安全应用。

4 结语

为促进混凝土结构耐久性的高效发展，需要对其使用年限加以预算，明确影响因素，健全耐久性设计方案。并制定合理的施工管理体系，培养施工人员的综合素养，从不同层面确保混凝土结构的耐久性能。耐久性强的混凝土结构，在促进国家社会、经济可持续发展方面具备一定的现实意义，所以需要进一步加大对混凝土结构耐久性的设计力度。

[1] 吴秀斌.混凝土结构的耐久性设计方法研究[J].中国建筑金属结构,2013(20):154.

[2] 袁腾文.北方地区混凝土结构的耐久性设计[J].北方交通,2015(4):746-748.

[3] 叶 鹏.基于耐久性的建筑工程结构设计分析[J].四川水泥,2015(11):112-113.

Inquiry on concrete structure durability design

Hu Yan

(ShanxiYangquanKangdeBuildingEngineeringDesignCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

The paper explains the concept of concrete structure durability, analyzes factors influencing durability design and necessity of guaranteeing concrete structure durability, and finally puts forward concrete structure durability design measures from aspects of raw material selection, structural strategies, construction quality norms and structural maintenance, so as to improve concrete engineering quality.

concrete structure, durability, cement, construction quality

1009-6825(2016)16-0038-02

2016-03-27

胡 燕(1979- )，女，工程师

TU755

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