罗原宗
深圳市水务规划设计院股份有限公司成都分公司，四川成都610041
摘要：在土木工程结构发展过程中，钢筋和混凝土是一种重要的技术变革，二者的结合达到了充分利用，钢筋不仅能提高混凝土的抗弯曲、抗拉伸能力，而且能优化混凝土的韧性，在碱性环境下，水工钢筋混凝土能保证钢筋表面更加锐利，与外界隔离，特别能避免钢筋腐蚀。在这种情况下，钢筋混凝土就成了建筑界最常用的结构形式。
关键词：水工钢筋混凝土结构；耐久性；研究
前言
在建筑物的建造过程中，最常用的是混凝土，而在长期的使用中，钢筋混凝土结构会出现耐久性问题。钢筋混凝土结构在现阶段耐久性问题比较突出，分为北方冻裂、南方锈蚀。据资料显示，因耐久性问题而产生的经济损失可达千亿元，带来安全问题，因此，对钢筋混凝土结构的耐久性应进行评价与分析。对于水工钢筋混凝土的耐久性问题，我国很早就对钢筋混凝土进行了分析，设计出耐久性结构，以减少因水工钢筋混凝土耐久性引起的事故。文章分析了建筑混凝土耐久性产生的原因，同时提出了耐久性设计。
1水工钢筋混凝土结构耐久性的重要性
就耐久性而言，是指由于钢筋混凝土结构处于特殊环境中，内部结构在较长的时间内，由于自身的问题，会产生抗性，从而受到自然环境和化学腐蚀的影响。当前的建筑工程施工中，钢筋混凝土已将钢筋的优点完美地结合在一起，它不仅成本经济，而且稳定，已成为建筑结构的重要形式，但钢筋混凝土结构由于受各种因素的影响，性能下降，此外，气候的影响，使我国沿海地区的钢筋混凝土结构受到氧化破坏，耐久性丧失，维修费用偏高，经济损失较大，为此，必须针对耐久性进行设计。
2影响水工钢筋混凝土结构耐久性的原因
2.1钢筋混凝土水灰比
由于水工钢筋混凝土的抗冻性，它更多的是内部结构、含水率、冻融时间、强度等因素引起的，其中内部孔洞结构影响最大。确定水工钢筋混凝土结构有以下几个方面：水工钢筋混凝土水灰比、养护和添加剂。在一定程度上，水灰比限制了钢筋混凝土的孔隙结构及其数量。若增大水灰比，则随之增大饱和水开孔面积和孔径，当冻融时，则增加冻胀和渗透压力，使水工钢筋混凝土抗冻能力大大降低。
2.2钢筋混凝土的受冻龄期
随冻龄期的延长，水工钢筋混凝土的抗冻性也随之增加，主要原因是冻龄期延长，会加速水泥的水化现象，此时，水工钢筋混凝土的强度也会提高，也会随之带来抗膨胀作用，这就是开始冻结钢筋混凝土的原因。
2.3水工钢筋混凝土中的水泥品种
水工钢筋混凝土的抗冻性受很多种因素影响,水泥的品种和活性就是其中因素,主要是由于熟料本身在体积上的不一致和硬化度发生变动。水泥活性的不断增大,那钢筋混凝土的抗冻性也会不断的提高。
2.4钢筋混凝土的酸侵蚀
混凝过程中，混凝物质易受地下水、空气和土壤等环境中酸碱液体的腐蚀，并与水泥中的碱性元素发生化学反应，从而降低钢筋混凝土的PH值，即钢筋混凝土中性。此外，钢筋混凝土碳化，即在大气环境中中性化过程中产生的CO2。酸蚀包括盐酸、甲酸、乙酸等，其中酸蚀主要与CO2浓度有关，CO2浓度过高，将导致PH值降低，说明酸蚀较严重。
2.5水工钢筋混凝的碱侵蚀
在含碱量不超过15%且温度也小于50度时，其碱腐蚀作用减弱，而在含碱液浓度较大时，则使其腐蚀水工钢筋混凝。水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化石料与KOH发生化学反应，此时就会产生粘结不良和渗析物。
2.6水工钢筋混凝土中的氯离子侵蚀
盐碱地中含有大量的氯离子，对我国沿海地区的水工钢筋混凝土结构会造成严重的腐蚀，且腐蚀程度较高。当含盐量增加时，水工钢筋混凝土的饱和度提高，吸水性也会增加，但失水平衡的时间也会延长，盐的保水性会提高水工钢筋混凝土的饱和度，增加冻水性，同时增加其冻胀能力。
2.7钢筋混凝土的骨料质量
对于水工钢筋混凝土原料，石子和砂子占了全部原材料的90%以上。集料也是水工钢筋混凝土抗冻性能的组成部分。集料对水工钢筋混凝土抗冻性能的影响，主要是集料吸水率和抗冻性能引起的。团聚物吸水率增加，抗冻能力降低。
3水工钢筋混凝土结构耐久性的设计
3.1耐久性设计原则
水工钢筋混土凝耐久性设定首先要确定其结构的耐久性要求和指标。按预设使用时间长短，可将结构设计寿命分为四类，对于水工钢筋混凝土结构，耐久性将下降，此时结构变形将无法满足要求。
3.2水工钢筋混凝土结构耐久性设计
3.2.1耐久性材料
水工钢筋混凝土的配比和原材料的选择，需要根据环境、买入量和设计使用年限等因素来确定，其中水工钢筋混凝土主要是在冻融环境中，以平均冻融次数为基础，添加添加剂，水泥质量必须保持在4.4%到7.2%之间，如果水工钢筋混凝土被氯元素腐蚀，则必须控制水工钢筋混凝土中的氯离子含量。在化学腐蚀程度较大时，应采用铝合金钢。
3.2.2结构构造的设计
根据预应力水工钢筋混凝土与普通钢筋混凝土之间存在的差异，根据使用年限及受腐蚀环境来进行设计，水工钢筋混凝的保护层厚度应选用最佳。如果构件的腐蚀程度较大，则需要将其受力钢筋的管距控制在16.5mm。建筑物的表面形态对排水非常有利，可防止大量积水，如在桥墩的位置等户外构件需单独设置排水沟。水工钢筋混凝构件在化学腐蚀比较严重的环境下，此时水工钢筋混凝表面将进行防腐处理。
3.2.3结构使用的要求
首先是确定建筑结构构件的具体使用范围，不同的构件由于暴露在不同的环境中，其耐久性的使用期限会有所不同。一般来说，建筑结构中，屋面和阳台的寿命与室内梁的寿命直接相关；而桥梁结构中，桥墩和梁会造成防水层损坏，护栏损坏，维修和使用寿命短。因此，设计水工钢筋混凝土耐久性过程中，结构在使用时，首先要确定维修部位及更换时间，其中耐久性将采用极限状态设计法。
3.3耐久性模型评估耐久性
为了保证水工钢筋混凝土结构的性能，要使其设计质量、施工质量和施工质量三个方面都达到要求。此外，在结构物的耐久性评价过程中，一般采用整体耐久性评价，否则会造成评价偏差。
结语
总之，本文针对水工钢筋混凝土的耐久性进行分析，同时对水工钢筋混凝土的耐久性结构进行设计，以评估其耐久性。同时，还需要从水泥品种、集料质量、氯元素侵蚀和水工钢筋混凝土水灰比等因素引起水工钢筋混凝土耐久性变化的角度进行综合研究，并规划水工钢筋混凝土结构的整体耐久性计算，为设计和评估水工钢筋混凝土结构的耐久性研究提供依据。
参考文献
[1]段莉新.水工钢筋混凝土梁的耐久性研究与评估[D].天津大学，2019.
[2]张苑竹.水工钢筋混凝土结构耐久性检测、评定及优化设计方法[D].浙江大学，2019.