土木结构工程耐久性的分析与探讨

左 熹（金陵科技学院建筑工程学院，江苏 南京211169）

土木结构工程的耐久性与工程的使用寿命密切相关，是建筑结构使用期内保持正常功能的能力，其中包括结构的安全性和结构的适用性，并且更多地体现在结构的适用性上[1-2]。

1 土木结构工程的耐久性现状

目前，绝大多数土木结构是由混凝土作为材料。混凝土结构的耐久性是困扰土木基础设施工程的世界性问题，但是至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计与施工部门的足够重视。长期以来，人们一直认为混凝土是具有很好耐久性的材料。直到70 年代末期，发达国家才逐渐发现原先建成的混凝土结构在一些环境下出现过早损坏。美国很多城市的混凝土基础设施工程和港口工程在建成后不到二、三十年甚至在更短的时期内就出现材料劣化；据1998 年美国土木工程学会的估计，他们需要1.4 万亿美元处理美国国内基础设施工程存在的耐久性问题，仅修理与更换公路桥梁的混凝土面板一项就需 850 亿美无，而现政府每年为此的拨款只有50~70 亿美元。另有资料指出，美国因除冰盐引起钢筋锈蚀需限载通行的公路桥梁已占在此环境下桥梁总数的25%。发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并采取相应对措施，如加拿大安大略省的公路桥梁为对付除冰盐侵蚀及冻融的损害，钢筋的混凝土保护层最小厚度已从50 年代的2.5cm 逐渐增加到4cm、6cm 直到80 年代以后的7cm，而混凝土强度的最低等级也从50 年代的C25 增到C40，桥面板混凝土从原来的不要求外加引气剂、不设防水层到现在必须引气以及需要设置高级防水胶膜并引入环氧涂膜钢筋。而我国遭受盐冻侵蚀地区的公路桥梁在耐久性考虑方面至今仍无明确要求，对混凝土保护层和强度的要求仅为2.5cm 和C25，与加拿大50 年代水平一致。我国建设部的一项调查表明，国内大多数工业建筑物在使用25~30 年后需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15~20 年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，可维持50 年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命仅有30~40年。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更严重，由于钢筋的混凝土保护层太薄且密实性较差，许多工程建成后几年就会出现钢筋锈蚀、混凝土开裂等现象。海港码头一般使用10 年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落。京津地区的城市立交桥由于冬天洒除冰盐及冰冻作用，使用十多年后就出现问题。盐冻也对混凝土路面造成伤害，东北地区一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。

2 混凝土结构的耐久性问题

使混凝土结构的耐久性问题加剧的原因有：（1）由于混凝土的质量检验习惯上只是以强度指标作为衡量标准，导致水泥工业对水泥强度的过分追求，使水泥细度增加，并且早强的矿物成份的比例提高，这些都对混凝土的耐久性不利。我国对水泥质量的检验在强度上的要求只是不低于规定的最低许可值，而国外的要求则同时还要求不高于规定的最高值，如果强度超出了要求也被认为不合格，这种要求有利于水泥产品质量的均匀性。（2）工程施工单位不适当地加快施工进度。混凝土的耐久性质量需要有足够的施工养护期加以保证。国内媒体上大加宣传的所谓几个月就修成一条大路、建成一座大桥或盖成一幢高楼的工程，很可能就是今后注定要花掉更多资金进行维修的工程。提前完成合同规定施工期的在国外会被罚款，因为施工过快意味着工程质量有遭到损害的可能。（3）环境不断被污染，如废气、酸雨，我国的酸雨面积已超过国土的30%，对土木结构工程的耐久性也有很大的影响。当前所迫切需要进行的工作是尽快编制桥梁、隧道、港工等基础设施工程耐久性设计的技术规格和条例，修订和补充现行规范中对结构耐久性的要求。需要明确各种基础设施工程的设计工作寿命，在重要工程的设计文件中必须有使用寿命的要求和相关论证。为了提高混凝土耐久性，在混凝土中合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料是科学的技术手段，国外有的规范甚至规定在桥梁等混凝土结构中必须加入粉煤灰等掺合料。

3 土木结构工程耐久性的检测和维护

土木结构工程在使用阶段的正常检测与维护对提高结构耐久性有很大的益处，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说更是如此。为了保证结构安全性和耐久性，工程在建成后的使用过程中，应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范，但没有如何使用和维护的规范。有些工程倒塌事故，例如四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故，就是桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生锈蚀导致的，如果定期检测，这样的事故很有可能避免。有些国家对于结构的损坏可能导致公众安全的建筑物与桥梁、隧道等公共工程，规定必须定期检测；即便是建筑物的玻璃幕墙或外墙面砖等建筑部件，因其坠落后容易伤及公众，也有强制定期检测的要求。我国由于施工管理水平和事故操作人员的素质相对不够高，质量控制与质量保证制度不够健全，规范对结构安全与耐久性的设置水准相对较低，已建的工程中往往存在较多隐患，所以有必要从法制上确定土木工程的正常使用和定期检测的要求。

4 解决土木结构工程耐久性的措施

(1)主管土木结构工程设计标准的部门，对工程的耐久性作重点审查，并明确土木结构工程的设计应有最低使用寿命的要求；应尽快编制桥梁、隧道、港工等基础设施工程耐久性设计的技术条例，修订补充现行规范中对耐久性的要求。

(2)加强土木结构工程使用阶段的检测与维护。

结构使用阶段的检测与维护对于及时查明建筑的安全隐患，确保混凝土建筑的耐久性十分重要。应做到以下几点：

第一，制定和完善安全检测与维护相关规范制度。对工程使用阶段检测维护的时机、内容和方法进行详细的明确，上级安全监督管理部门要不定期的进行检查和抽查。

第二，要更新和改造安全监测设备和设施。定期检查升级安全检测设备设施，确保安全检测设备能够实时保持良好的工作状态，实时准确的观测记录建筑物的安全状况资料信息。

第三，要灵活采取多种检测手段。在采用人工定期对建筑物实施全面检测的同时，综合采用电脑智能观测设备，建筑物观测检测网络等方法，力争全面、正确的评价建筑物的安全状况。

[1]混凝土结构设计规范（GB50010-2002）[M].北京：中国建筑工业出版社，2001

[2]建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）[M].北京：中国建筑工业出版社，2001