福斯特惠勒(河北)工程设计有限公司 河北 05000
摘要：20世纪90年代以前，当高性能高强混凝土没有供应时，50MPa及以下普通混凝土在混凝土工程中得到了广泛的应用。由于设计原因、施工和材料选择不当，混凝土结构会发生早期劣化。混凝土结构在使用过程中，如酸雨、酸雾、酸性水、盐等有害的环境化学介质时，受到单一和复合作用的侵蚀。如今，环境污染已成为一个世界性的问题。工程建设中天然水与污染水的接触将导致混凝土结构的侵蚀和破坏。根据中华人民共和国水利部对水利工程混凝土结构耐久性的调查研究，大坝100%为裂缝和渗漏破坏，68.7%为空化、冲蚀和磨损破坏，18.8%为冻融破坏，2%为水蚀破坏，40.6%为钢腐蚀，87%为海域钢腐蚀。如铜陵有色冶炼、化工净化等重金属行业，约60%的混凝土结构会受到腐蚀性介质的侵蚀，导致材料结构的侵蚀。
关键词：混凝土结构；安全性；耐久性；探讨
1 耐久性设计原则与内容
混凝土结构的耐久性是指混凝土结构在自然环境作用下，在设计要求的目标使用年限内，在不花费大量资金进行加固处理的情况下，保持其安全、功能和外观要求的能力，使用环境和材料内部因素。目前，混凝土结构耐久性设计是工程建设的关键环节，对延长建筑物的使用寿命、保证工程建设质量起着不可或缺的作用。最新修订的国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》对混凝土结构的设计寿命作出了明确规定：混凝土结构在正常维护管理条件下必须具有良好的耐久性。众所周知，为了保证混凝土结构的可靠性，混凝土结构的耐久性、安全性和适用性至关重要。同时，国家标准《混凝土结构设计规范》也强调了混凝土结构的耐久性设计要求，规定设计应以环境类别和使用年限为依据。
一般认为，混凝土结构耐久性设计的基本原则是，设计人员可以通过选择各种适当的控制指标，包括混凝土保护层厚度、混凝土原材料等，使不同环境条件下的混凝土结构满足设计使用寿命的要求，目前，混凝土结构的设计寿命分为四类，而耐久性破坏标准尚未形成统一的标准。在查阅相关资料后，钢筋混凝土结构的一般耐久性破坏准则可分为两类：（1）钢筋锈蚀发展到混凝土沿钢筋开裂，导致结构变形不能满足正常使用的要求；（2）钢筋混凝土结构的劣化结构性能导致结构承载力降低到极限承载力状态。根据混凝土结构耐久性的定义和基本原则，混凝土结构耐久性设计的主要内容包括：（1）混凝土原材料的选择；（2）结构设计；（3）裂缝宽度控制；（4）施工质量要求；（5）混凝土结构的定期维护和耐久性评估要求。
2影响混凝土结构耐久性的主要因素
2.1混凝土的渗透破坏
混凝土结构的渗透破坏是指各种有害介质在混凝土中渗透、扩散或迁移，比如有害气体、液体及离子等等，渗透破坏如果补救不及时，同时也会影响混凝土结构的耐久性。一般来说，混凝土的水灰比会影响混凝土结构的密实度，因为水灰比决定混凝土孔隙的大小和数量。水灰比越小，混凝土的密度越好，抗渗性越高。但在相同水灰比下，混凝土骨料的最大粒径越大，混凝土结构的抗渗性能越低。此外，水泥的品种和性质也会影响混凝土的抗渗性能。
2.2碱骨料反应
碱骨料反应是指混凝土中的碱与活性骨料发生反应后生成膨胀物质，导致混凝土发生膨胀破坏，碱-集料反应一旦发生，很难修复和保存，因此碱-集料反应对混凝土结构是致命的。引起碱-集料反应的主要因素有活性集料、活性掺合料、水分等，含有碱-活性集料的混凝土易发生碱-集料反应，因此有必要采用活性掺合料来抑制碱-集料反应。此外，由于碱-集料反应需要水分，水分的缺乏也会降低碱-集料反应，甚至完全停止，因此必须防止外部水分渗入混凝土结构。
2.3 冻融作用
混凝土本身的孔隙含有孔隙水，在寒冷环境中孔隙水会结冰，结冰过程中会产生内部应力，而环境温度升高后冰又会融化成水，混凝土内部应用得到缓解，混凝土结构在自身内部交变应力的反复作用下易出现疲劳损伤，发生剥蚀、老化等破坏。冻融作用会引起混凝土结构的表面剥落和内部开裂。通常，在使用除冰盐的混凝土路面上经常会发生表面剥落。除冰盐会增加混凝土结构的内部渗透压力，增加饱和度，增加冰压力，使混凝土更易遭受冻害。内部开裂主要是由于溶冰在孔隙中的膨胀作用，在多次冻融循环后作用于孔隙壁上，裂缝会加剧，最终导致混凝土内部结构松散、开裂。
此外，冻融会降低混凝土结构的抗压、抗拉和抗剪强度，混凝土的弹性模量、剪切模量和泊松比等力学性能也会受到不同程度的影响。
3提高混凝土结构耐久性的建议
3.1 做好混凝土结构耐久性寿命预测
3.1.1 基于经验的预测方法
这是对大量实验室数据的总结，也是对现场施工人员长期工作经验的总结，包括经验知识和推理、耐久寿命的定量预测。目前，该方法常用于施工现场混凝土结构的耐久性预测。相信按照这种方法，混凝土结构将具有现场所需的耐久性。如果混凝土结构的耐久性很长，当混凝土结构面临更为复杂、从未经历过的施工问题时，这种方法无法解决问题。
3.1.2 数学模型的预测方法
用数学模型预测混凝土结构的使用寿命是最常用的方法。预测的准确性与模型是否符合实际、所选材料的影响因素及周围环境系数有关。目前，已建立了考虑水、盐或气体进入混凝土表面过程等不同侵蚀介质的混凝土结构寿命预测数学模型。
3.2 技术性措施
3.2.1 结构选型和细部设计
尽可能减少位于混凝土结构表层、施工缝隙 和防水位置的积水，把排水渠的尺寸尽量做宽， 减少混凝土结构暴露在潮湿的空气中。要选择简 单且质量佳的组件，结构选型时也要严格按照结构设计的要求进行施工。
3.2.2 控制裂缝
混凝土结构裂缝的成因主要是可控和不可控的。一些裂缝是不可控制的，如收缩引起的混凝土结构损伤、混凝土结构整体下降或对混凝土的荷载较大，这些原因引起的裂缝比较广泛。混凝土结构裂缝是工程建设行业亟待解决的问题。施工现场的某些情况是不可预测的。作为一名技术人员，我们应该提前做好准备，确保施工过程中没有风险。
3.2.3 建筑材料
①混凝土掺合料：在混凝土结构中拌入矿渣及其他混合料，可以达到提高混凝土结构耐久性的效果。综合利用高掺量减水剂和优质外加剂的内在潜力，可以提高混凝土结构的耐久性。硅酸盐水泥混凝土是一种工作性高、流动性好、排水率低、早期强度高、稳定性好的混凝土结构。高抗渗、高耐久性高性能混凝土已成为现代混凝土技术的重大突破。② 环氧涂料：生产线上应严格控制环氧涂料的质量，使环氧涂料涂在钢材表面进行防护时，钢材不受锈蚀，在生产、运输、加工过程中不受损伤。通过以上提出的具体内容，形成一套具有针 对性的、完整有效的混凝土结构耐久性评估与预 警系统，使管理单位及时发现工程中结构出现的 各种问题，及时采取合理有效的控制措施并进行 处理和补救，保证混凝土结构的安全有效运行。
结束语
混凝土结构的耐久性设计是决定混凝土建筑使用寿命的决定性因素，也是决定建筑使用寿命、社会经济发展和人民生命财产安全的关键因素。根据混凝土结构耐久性设计的基本原则，从混凝土原材料、结构类型、混凝土裂缝宽度控制、施工过程质量控制、后期养护和混凝土结构耐久性评价等方面，对混凝土结构的耐久性设计进行了分析和探讨，并提出了混凝土结构耐久性设计的建议提出了混凝土结构耐久性设计应注意的几个要点，旨在引起施工管理、设计、施工等各方的重视，为保证混凝土结构的耐久性和工程的使用寿命提供重要的参考。
参考文献：
[1]安新正.腐蚀环境下再生混凝土结构耐久性试验研究[D].北京:中国矿业大学,2019.
[2]武海荣.混凝土结构耐久性环境区划与耐久性设计方法[D].杭州:浙江大学,2018.
[3]资伟.高温作用后混凝土结构力学性能及耐久性能研究[D].长沙:中南大学,2019.
[4]陈思佳.冻融环境对钢筋混凝土结构耐久性的影响[D].上海:上海交通大学,2018.