試論土建結構工程的耐久性

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 論文關鍵詞:土建結構；混凝土；耐久性

  論文摘要:土建結構工程的耐久性與工程的使用壽命相聯(lián)系,是使用期內(nèi)結構保持正常功能的能力。本文闡述了土建結構工程的耐久性現(xiàn)狀以及保證土建結構耐久性的重要性,分析了影響土建結構耐久性的原因。   一、我國土建結構工程的發(fā)展   大多數(shù)土建結構由混凝土建造.混凝土結構的耐久性是當前結構工程學科最為重要的前沿研究領域之一,加大耐久性研究工作是今后的發(fā)展方向,重視混凝土結構的耐久性也是可持續(xù)發(fā)展的需要。   長期以來,人們一直以為混凝土應是非常耐久的材料。直到20世紀70年代末期,發(fā)達國家才逐漸發(fā)現(xiàn)原先建成的基礎設施工程在一些環(huán)境下出現(xiàn)過早損壞。我國建設部于80年代一項調(diào)查表明，國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)建筑物在使用25-30年后即需大修，處于嚴酷環(huán)境下的建筑物使用壽命僅15-20年。民用建筑和公共建筑的使用環(huán)境相對較好,一般可維持50年以上,但室外的陽臺、雨罩等露天構件的使用壽命通常僅有30年～40年。橋梁、港工等基礎設施工程的耐久性問題更為嚴重,由于鋼筋的混凝土保護層過薄且密實性差,許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開裂。耐久性問題的嚴重性和迫切性在于我們許多正在建設的工程仍未吸取國際和國內(nèi)的大量慘痛教訓,還沿著老路重蹈覆轍。一些北方城市新建成的立交橋和高速公路橋,仍沒有在材料性能和結構構造等方面采取必要的防治凍融和鹽害的綜合措施。甚至大型工程如2000年投入運行的珠海蓮花跨海大橋,其主體結構在浪濺區(qū)仍采用不耐海水干濕交替侵蝕的C30混凝土與3cm～4cm厚的保護層厚度。有專家估計,我國基礎設施工程建設的高潮還可延續(xù)20年,但由于忽視耐久性,迎接我們的還會有“大修”20年的高潮,這個高潮可能不用很久就將到來,其耗費將數(shù)倍于當初這些工程施工建設時的投資。   二、我國土建結構工程的耐久性主要存在的問題及原因   （一）我國土建結構工程的耐久性的問題   ①我國工程設計人員和項目管理人員對土建結構工程的安全性與耐久性尚未引起足夠重視,尤其是系統(tǒng)安全管理觀尚未形成,由于人為差錯或人為錯誤導致的違反強制性詳規(guī)的結構安全問題時有發(fā)生,直接影響結構的安全性和耐久性,甚至危及人們的生命財產(chǎn)安全;   ②我國土建結構工程抵御地震、火災作用的設計要求相對而言偏低,而且抵抗其他災害的設計要求偏少甚至沒有。存在著較大的結構安全隱患;   ③我國現(xiàn)行的設計規(guī)范基本上只考慮到結構在使用期間的承載力極限狀態(tài),而國外則著重考慮結構經(jīng)濟合理的使用壽命;   ④設計單位出的施工圖一般并不考慮施工方法,而施工單位一般又不掌握設計計算書,因此施工過程中遇到的一些具體問題只能由施工現(xiàn)場的技術人員根據(jù)經(jīng)驗決定,缺乏科學的理論依據(jù)。   （二）使土建結構混凝土耐久性問題進一步加劇的原因   ①由于混凝土的質(zhì)量檢驗習慣上以單一的強度指標作為衡量標準,導致水泥工業(yè)對水泥強度的不適當追求,使水泥細度增加,早強的礦物成分比例提高,這些都不利于混凝土的耐久性。   ②工程施工單位不適當?shù)丶涌焓┕みM度,尤其是政府行政領導對工程進度的不適當干預?；炷恋哪途眯再|(zhì)量尤其需要足夠的施工養(yǎng)護期加以保證,早產(chǎn)有損生命健康的概念同樣適用于混凝土。國內(nèi)媒體上加大宣傳的所謂幾個月就修成一條大路,建成一座大橋,或蓋成一棟高樓的工程及搶工獻禮工程,很可能就是今后注定要花掉更多資金進行大修的短命工程。提前完成合同規(guī)定施工期的在國外要被處罰,因為意味著工程質(zhì)量有遭受到損害的可能。   ③環(huán)保力度不足導致的環(huán)境不斷惡化,如廢氣、酸雨(我國的酸雨面積已超過國土的30%),也是導致混凝土不耐久的重要原因。   三、對提高土建工程的耐久性的幾點看法   （一）編寫出相應的設計施工技術文件，另一方面則要安排系統(tǒng)的研究項目，加大耐久性研究工作的支持力度；混凝土結構的耐久性是當前國際上結構工程學科最為重要的前沿研究領域之一?；炷恋哪途眯匝芯繝砍兜皆牧虾铜h(huán)境等特定條件，需要考慮本國的特點，是不能完全依賴國外研究成果。   （二）混凝土結構的耐久性是可持續(xù)發(fā)展的需要。要提高高性能混凝土的占有量，減少水泥用量。生產(chǎn)混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗國土資源并破壞植被與河床，我國現(xiàn)在每年生產(chǎn)5億多噸水泥，與之相伴的是年耗20多億方的砂石，長此以往實難以為繼。延長結構使用壽命意味著節(jié)約材料，而耐久的混凝土一般又應是水泥用量較低和礦物摻合料（工業(yè)廢料）用量較高的混凝土，所以耐久的混凝土正適應環(huán)境保護的需要。國際上對橋梁、隧道等土木工程的設計工作壽命多為100年，有的如英國為120年?？紤]到耐久性不足所造成的巨大經(jīng)濟損失和資源浪費，國際上近年來有要求將這些工程的最低工作壽命進一步延長的趨勢，如提出城市環(huán)境中的橋梁至少應有150年。（三）土木結構工程使用階段的正常檢測與維護結構耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測、維護和修理不能分割，對處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎設施工程來說尤其如此。為了保證結構安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過程中，應該進行定期檢測和維護。我國目前有結構工程的設計規(guī)范與施工規(guī)范,但沒有如何使用的規(guī)范.有些國家對于結構損壞可能影響公眾安全的建筑物與橋梁、隧道等公共工程,規(guī)定必須定期檢測;即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件,因其墜落后容易傷及公眾,也有強制定期檢測的要求.我國由于施工管理水平和工程操作人員素質(zhì)與國外相比有差距,質(zhì)量控制與質(zhì)量保證制度不夠健全,規(guī)范對結構安全與耐久性的設置水準又相對較低,已建或在建的工程中往往存在一些隱患,所以更有必要從法律上確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求.對于土建結構工程的安全、質(zhì)量問題,雖然政府已作出了設計與施工的責任單位和個人需對其“終身負責”的規(guī)定,但是這種要求執(zhí)行起來缺乏可操作性.要將結構安全質(zhì)量事故減少到最低程度,還應以預防為主,通過例行檢測及時發(fā)現(xiàn)問題。   （四）完善技術標準體系與管理體制，發(fā)揮學會、協(xié)會在技術標準編制、修訂和管理中的作用；逐步淡化技術規(guī)范條文的強制性質(zhì)；鼓勵編制地方性規(guī)范(標準)和企業(yè)標準，適應不同地區(qū)在環(huán)境地質(zhì)和經(jīng)濟、技術水平上的差異，并鼓勵科技創(chuàng)新和技術進步。   總之，土木工程結構的安全性與耐久性一直是設計者與使用者非常關注的問題，關系到安全與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)、基礎設施的投資，并與國家現(xiàn)行政策、法規(guī)以及未來的經(jīng)濟發(fā)展息息相關，是一個復雜的系統(tǒng)工程問題。筆者認為，在國家有關可靠性設計統(tǒng)一標準的基礎上，運用可靠性研究的新技術理論，并且結合結構耐久性方面的研究，適當提高土建結構設計的安全水準、結構耐久性和使用壽命，就能夠使工程結構的可靠性和耐久性，更好的適應我國現(xiàn)代化建設的需求，適應經(jīng)濟市場的需求。   參考文獻：   [1]馬志華，土建工程的耐久性分析，建筑工程   [2]楊會勝，淺議土建結構工程的耐久性，山西建筑   [3]周琴，土建工程結構安全性與耐久性設計[A]，工程技術   [4高淵，我國土建結構工程的安全與耐久性現(xiàn)狀分析[A]，開封大學學報   [5]馬翠芬，淺談土建工程結構的安全性與耐久性[A]，濰坊學院學報