王文刚
浙江龙山建筑设计咨询有限公司
摘要：随着时间的推移，钢筋混凝土结构长期在自然环境或外力作用（即使用环境）的影响下会出现逐渐损伤、老化甚至损坏，这个过程是不可逆的，其必定会影响到钢筋混凝土结构的安全性以及使用功能。因此，钢筋混凝土结构的耐久性设计就显得非常重要了。而本文主要是从影响钢筋混凝土结构耐久性的因素出发来分析钢筋混凝土结构的耐久性设计。
关键词：钢筋混凝土结构；耐久性设计；影响因素
引言
就目前而言，耐久性设计对于钢筋混凝土结构设计来说还是一个全新的概念，同时因为目前设计人员对钢筋混凝土结构的耐久性要求方面的认识不同并且缺少设计依据，导致钢筋混凝土结构的耐久性设计仍处于探讨阶段。而在进行钢筋混凝土结构的耐久性设计过程中，设计人员需要充分意识到该设计要始终贯彻于实施工程施工质量管理条款中关于“全寿命权责制”的具体要求；同时要想真正做好钢筋混凝土结构的耐久性设计，要先了解影响钢筋混凝土耐久性的主要因素，才能结合实际情况来进行钢筋混凝土结构的耐久性设计。
1、影响钢筋混凝土结构耐久性的因素分析
1.1钢筋的锈蚀
一般而言，钢筋锈蚀不但和混凝土外面保护层的密实度、厚度有关，还与钢筋混凝土的PH值、组成、含水量、有害离子量等众多因素相关。当空气中的氯离子、水汽、CO2等有害物质由钢筋混凝土的表面通过孔隙渗入到内部时，就会和材料中含碱性的物质共同发生中和反应，使钢筋混凝土中的酸碱值下降，此时钢筋外面的钝化膜就会损坏，在水、氧气等的作用下，钢筋就会锈蚀。而铁锈的体积是原金属体积的很多倍，其所产生的膨胀压力会导致混凝土出现顺筋裂缝，进而会加快钢筋混凝土结构的损坏速度。
1.2混凝土的冻融
当钢筋混凝土结构长期处在零度以下时，部分钢筋混凝土内部孔隙中的水分就会结冰从而导致体积膨胀，而过冷的水分也会发生迁移，形成较大的张力，而当这种张力超过钢筋混凝土的本身的抗拉或抗剪强度时，混凝土结构就会开裂。
1.3化学侵蚀
当钢筋混凝土结构长期处于侵蚀性较强的环境下时，就会导致水泥发生物化变化，进而逐渐受到侵蚀。而这种物化变化主要包含：1）当空气中CO2气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化，其化学反应为：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4，称为钝化膜。碳化后混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋就会开始生锈。2）硫酸盐溶液的侵蚀。硫酸盐会和水泥中的氢氧化钙以及铝酸钙共同作用生成硫铝酸钙和石膏，导致混凝土的体积膨胀，使之逐渐瓦解；3）氯离子的腐蚀。钢筋混凝土结构中的氯离子来自于海洋环境、原材料、盐湖、除冰盐、盐碱地以及工业环境等。而在钢筋混凝土的使用过程中，氯化物是危险系数最高的侵蚀介质之一，它能够使混凝土的碱性降低、混凝剥落、钢筋锈蚀。
2、钢筋混凝土结构的耐久性设计分析
据有关调查显示，钢筋混凝土结构耐久性问题带来的经济损失是非常巨大的。而目前，各国钢筋混凝土结构的耐久性设计都是依据当地环境，对钢筋混凝土结构所用材料的组成、质量，结构的构造形式以及施工方法明确一些具体的要求，从宏观控制保证钢筋混凝土结构的耐久性。
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2.1钢筋混凝土结构的构造设计
第一，应该严格按照规范的要求，根据不同的混凝土构件，混凝土构件所在的外界环境，混凝土结构的使用年限要求选取不同的保护层厚度。少则15毫米，多则70毫米。第二，当钢筋混凝土结构构件处在可能受到严重侵蚀的外界环境中时，应注意受力钢筋的最小直径不能小于16毫米。在对钢筋混凝土结构构件设计时，应该注重简洁，有助于结构的排水，以避免存在积水。此外，室外构件还应该布置滴水沟，应该处理好钢筋混凝土结构的接缝。
2.2材料的选择
在进行材料的选择时，需要注意以下四个方面：（1）依据当地环境、使用年限以及耐久性的等级要求，选择钢筋混凝土结构所需的原材料以及配置比。（2）对于用在冻融外界环境下的钢筋混凝土结构而言，可依据土体的冻胀程度对混凝土结构构件的影响，加入不同种类、不同量的引气剂。（3）而对于海岸环境、盐泽土环境等富含氯离子侵蚀的外界环境，需要对钢筋混凝土结构中的氯离子含量进行严格控制，其含量不能超过其胶凝材料的0.1％。（4）在具有严重化学腐蚀作用的外界环境，钢筋要考虑选择耐侵蚀的合金钢材或带有环氧涂层的钢筋。
2.3施工要求
在对钢筋混凝土进行耐久性设计时，其施工要求主要有以下方面的要求：第一，对于耐久性有特殊要求的钢筋混凝土结构，如要求抗冻、耐化学侵蚀或耐磨等，在施工之前，应该按照所要求的抗侵蚀等级，对钢筋混凝土的配置比例进行试配，选择最佳配置比方案来组织施工，而在施工过程中，还需要对实际的配制比进行抽样检查，查看实际配制比和设计的配制比有无差别，以便及时纠正；第二，选择商品钢筋混凝土结构时，需要供应商提供原材料的出厂品质保证、掺合材料的使用说明书、缓凝剂、引气剂、减水剂等主要掺入量以及化学成分，另外，外加剂中含有的氯离子不能大于水泥总量的O.02％，减水剂中含有的硫酸钠不能大于减水剂含量的20％；第三，浇注钢筋混凝土结构之前应该检查保护层的尺寸以及钢筋的位置，以便保障混凝土保护层的厚度；第四，对大面积钢筋混凝土结构的浇注，应该先制订合理的浇注方案，明确施工缝的位置，防治出现冷缝，而浇筑完工之后还应该仔细将抹面磨平，严禁向抹面洒水，耐久性较好的钢筋混凝土结构的水灰比应小于O.45，还需要做好混凝土的养护工作。
2.4对钢筋混凝土结构的使用要求
（1）要对钢筋混凝土结构构件的正常使用年限进行明确界限，钢筋混凝土结构是由很多个构件组成的，并且各个构件对所处环境的要求有别，耐久寿命也存在一定的区别。因此，在进行钢筋混凝土结构进行耐久性设计时应该明确地提出使用期间需要进行更换和维护部件的名称以及预期更换和维护的时间。（2）对于非常重要的钢筋混凝土结构或处于强腐蚀性环境下的钢筋混凝土结构以及已经损伤的结构，应标注在使用期间要定期检验和维护的要求和内容。
2.5加强建筑行业各个部门的自律性
在工程设计阶段就要把其耐久性设计当作重要任务之一，还应在工程设计文件中编制耐久性设计的相关内容，设计部门还需要对此内容的合理性做重点审查；而在钢筋混凝土的施工阶段应该制定专项措施以保证耐久性设计的具体实施，加强其质量监控和管理。而在钢筋混凝土结构在使用过程中还需要注意定期进行维修和检测。
结束语
综上所述，耐久性设计是钢筋混凝土结构设计的主要组成部分之一，涉及到了钢筋混凝土结构的材料选择、使用环境、管理、施工质量、维修维护等众多方面，其影响因素也很多。因此，在耐久性设计时需要对钢筋混凝土的耐久性进行全面分析，使钢筋混凝土结构的使用寿命达到预期效果。
参考文献：
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[2]徐立志.钢筋混凝土结构耐久性设计分析[J].民营科技，2011（04）
[3]华凤妹.浅析钢筋混凝土结构耐久性设计[J].中国水运（下半月），2010（05）
论文作者:王文刚
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/21
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