建筑工程的安全性与耐久性研究

沈建桥 李阿三

（五洋建设集团股份有限公司，浙江 杭州 310002）

建筑工程的安全性与耐久性一直是设计者与使用者非常关注的问题，关系到安全与经济的协调、基础设施的投资，并与国家现行政策、法规以及未来的经济发展息息相关，是一个复杂的系统工程问题。因此，在国家有关可靠性设计统一标准的基础上，运用可靠性研究的新技术理论，并且结合结构耐久性方面的研究，适当提高建筑工程设计的安全水准、结构耐久性和使用寿命，必然能够提高工程结构的可靠性和耐久性，更好的适应我国现代化建设的需求，适应经济市场的需求。

1 建筑物的耐久性

首先有必要明确和区分与耐久性有关的以下几个概念:

1.1 耐久性在一定的环境和使用条件下，随着时间的推移，建筑物抵抗病害及老化而保持基本设计功能的能力。

1.2 设计耐用年限在正常使用、维护条件下，建筑物不需作较大加固处理，就能保证结构安全和基本保持主要设计使用功能的年数，又称为设计合理使用年限。

1.3 设计基准期在计算结构可靠度时考虑各项基本变最与时间关系时所取用的基准时间。

1.4 使用寿命建筑物或其重要部分从投人使用到废弃不用或不宜再使用的时间。

2 建筑物的病害及其根源

影响结构耐久性的建筑物的病害主要有:结构渗透、冻融、裂缝、混凝土碳化、钢筋锈蚀、保护层剥落、碱骨料反应、酸碱盐侵蚀等对结构承载能力与使用功能的降低，使设计使用年限内安全性、适用性遭到破坏和损害。结构耐久性控制是对结构处于不同使用环境条件下，对可能出现的耐久性损害，分析侵蚀破坏机理而采取预防性控制措施。保证结构在设计的使用年限内具有长期的安全性、适用性，使结构随着使用年限的延长，其安全性、适用性的降低控制在不需大修加固的范围水平上。影响结构耐久性的内在因素是组成结构材料的性能质量，材料的级配配比，结构构件截面的几何、配筋与密实性构造特征，结构构造措施等;影响结构耐久性的外在条件是工程所处环境下的有害介质侵蚀。

建筑物的病害根源与众多因素有关，是这些因素单一或组合作用的结果，这些因家主要包括以下几方面:建筑设计质量水平，特别是设计中对耐久性的考虑程度；建筑材料的性质、质量满足耐久性要求的程度；施工质量和水平，提高混凝土、结构耐久性的工艺措施;建筑物所处的环境条件，主要是指大气、地下水、工业环境中的腐蚀因素。

正是这些因素单一或组合作用的结果，使得建筑物设计使用年限与实际使用年限相差很大。

3 混凝土的耐久性

混凝土的耐久性是混凝土在使用环境下，抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。混凝土的耐久性直接影响结构物的安全和使用性能。耐久性包括抗渗性、抗冻性、化学侵蚀和碱骨料反应等。

3，1 抗渗性

抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。抗渗性对混凝土的耐久性起重要作用，因为抗渗性控制着水分渗人的速率，这些水可能含有侵蚀性的化合物，同时控制混凝土受热或受冻时水的移动。

3，2 抗冻性

混凝土的抗冻性是指混凝土在饱合水状态下，经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。在寒冷地区，尤其是在接触水又受冻的环境下的混凝土，要求具有较高的抗冻性能。

3，3 化学侵蚀

混凝土暴褥在有化学物的环境和介质中，有可能遭受化学侵蚀而破坏。一般的化学侵蚀有水泥浆体组分的浸出、硫酸盐侵蚀、抓化物侵蚀、炭化等。

3，4 碱骨料反应

某些含活性组分的骨料与水泥水化析出的KOH及NaOH相互作用，对混凝土有破坏作用。碱骨料反应有三种类型:碱一氧化硅反应、碱一碳酸盐反应和碱一硅酸盐反应。

4 对提高建筑工程的耐久性的几点看法

4，1 编写出相应的设计施工技术文件，另一方面则要安排系统的研究项目，加大耐久性研究工作的支持力度。我国目前有结构工程的设计规范与施工规范,但没有如何使用的规范，有些国家对于结构损坏可能影响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;即使是建筑物的玻璃幕墙和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工程操作人员素质与国外相比有差距,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又相对较低,已建或在建的工程中往往存在一些隐患,所以更有必要从法律上确定建筑工程的正常使用和定期检测的要求，对于建筑结构工程的安全、质量问题,虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其"终身负责"的规定,但是这种要求执行起来缺乏可操作性，要将结构安全质量事故减少到最低程度,还应以预防为主,通过例行检测及时发现问题。

4，2 混凝土结构的耐久性

优质混凝土在各种暴露条件下，相对来说均是耐久的，但即便是一般的风化条件也会使质量不良的混凝土遭到玻坏，风化作用系指引起破坏作用的冻融循环、干湿交替、化学作用和混凝土的温度变化有许多试验方法检查混凝土的耐久性，但要建立试验室耐久性指标与实际使用环境下的混凝土耐久性之间的关系是困难的。

影响混凝土耐久性的因素包括混凝土的物理、化学性质、混凝土材料性能，施工方法和施工质量以及破坏作用的性质等，例如，低强度混凝土由于水灰比大，有害孔隙多，容易受到各种破坏因素作用而损坏，混凝土结构体积大，容易因温度差异引起开裂，寒冷地区的混凝土结构易遭受冻融破坏，炎热地区的海工混凝土结构易因钢筋锈蚀而损坏、处于含硫酸盐的地下水和土坡中的混凝土结构可能会受到硫酸盐侵蚀破坏，有碱活性集料地区的混凝土结构存在碱一集料反应破坏的危险，外加剂使用不当也会对混凝土结构产生破坏作用。目前提高混凝土耐久性的措施，主要包括以下几个方面:选用适当品种的水泥及掺和料;当控制混凝土的水灰比及水泥用量;长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土，应掺用引气剂;选用较好的砂、石骨料;掺用加气剂或减水剂;改善混凝土的施工操作方法。

结束语

建筑结构的耐久性是建筑结构可靠性在时间坐标上的度量。设计耐用年限规定与现有建筑科学水平、材料水平、施工水平、国家综合经济实力、业主的投资与回收、土地资源紧缺程度等都是相关的。建筑结构工程使用阶段的正常检测与维护结构耐久性和使用寿命的概念，与使用阶段的检测、维护和修理是不能分割的，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用过程中，应该进行定期检测和维护。

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