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【摘 要】 本文首先介绍了土建结构工程的耐久性状况,然后分析了影响土建结构工程耐久性的因素和引起土建结构工程提前老化的原因,最后探讨了提高土建结构工程耐久性的措施。
【关键词】 土建结构工程;耐久性;影响因素;措施
社會主义市场经济的飞速发展,也让人们对于住房的要求越来越高,住宅质量是其中最为关键的一项指标。在现代都市,人们居住的多是钢筋混凝土建造的高楼大厦,其使用年限一般在70年左右,尤其在2008年发生汶川大地震之后,土建结构的耐久性问题成为政府和群众尤为关注的焦点所在。土建结构工程的耐久性与其实际使用寿命相关联,是土建结构能否在使用期内保持正常功能的关键指标,其中的正常功能是指结构的安全性和实用性,而且更多地体现在实用性上。
1 土建结构工程的耐久性状况
直到20世纪70年代末期,先前建成的基础设施工程出现过早损坏的现象得到证实后,才颠覆了不少人心中将混凝土视为非常耐久材料的固有看法。20世纪80年代初,据我国建设部的一项调查表明,国内大多数工业建筑物的最长使用期限为25年~30年,界期内都需要或多或少地修补,尤其是处于严酷环境下的建筑物,其使用寿命将缩短长仅10年之久。这种现象在桥梁、港口等基础设施工程的耐久性上更为普遍,归根结底是由钢筋混凝土保护层过薄、密实性差等,及许多工程建成后在短期内就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂等原因造成的。尤其是海港码头,一般在10年左右就会出现混凝土顺筋开裂和剥落等现象,极需修补。除此之外,城市立交桥常因冬天洒除冰盐及冰冻作用,在短短十几年内就不得不限载、大修或者拆除。可见,冰盐也能对混凝土路面造成很大伤害,就比如东北一条高等级公路,仅在一个冬天内就出现大面积剥蚀的现象。而我国铁路隧道由于采用低强度混凝土作为衬砌材料,因其密实度和抗渗性极差,不耐地下水,遭到机车废气侵蚀等原因,造成开裂、渗漏严重等现象。此前有专家预估,我国基础设施工程建设的高潮还将延续20年,这个高潮即将到来,其耗费将倍增于这些工程施工建设时的投资。看来土建结构工程的耐久性不容忽视。
2 影响土建结构工程耐久性的因素
由于大多数土建结构工程的主要材料均为混凝土,所以,混凝土结构的耐久性就成为了影响土建结构工程整体耐久性的关键。
2.1混凝土的碳化速度
混凝土的碳化是指混凝土的主要组成部分—水泥中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳发生化学反应,生成碳酸钙和水的过程,因为氢氧化钙成碱性,所以又称混凝土的中性化。碳化作用会降低混凝土的碱性,使钢筋表面在强碱性环境下生成的具有保护作用的钝化膜遭到破坏,削弱混凝土对钢筋的保护作用,引起钢筋锈蚀现象的发生。当钢筋锈蚀严重时,还会令钢筋在混凝土内部发生体积膨胀,使混凝土产生裂缝,这又进一步加快了混凝土的碳化以及钢筋锈蚀的速度。长此以往,恶心循环,大大降低了混凝土结构的强度。
2.2混凝土的碱—骨料反应
混凝土碱—骨料反应是指混凝土中的碱性成分与骨料中的活性成分发生化学反应,生成可吸水膨胀的碱—凝胶硅酸,使混凝土不断膨胀、产生裂隙。此反应一旦发生,会在整体上破坏混凝土的稳定性,而且反应难以逆转,通常没有十分有效的治理方法,因此是影响土建结构工程耐久性的关键因素之一。
2.3混凝土的密实性
由于混凝土是以水泥为主料,添加减水剂、防冻剂、引气剂等多种外加剂复合而成,因而其内部往往包含多种孔隙,孔隙的数量与闭合程度决定了混凝土的密实性,而混凝土密实性的好坏直接影响着混凝土的密度、强度、刚性、脆性、pH值以及化学稳定性等。在很大程度上决定了混凝土的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀能力以及混凝土的碳化速度等诸多性能。可以说混凝土的密实性是在根源上影响混凝土耐久性的最重要因素之一。
3 引起土建结构工程提前老化的原因
3.1混凝土质检指标的不合理
在工程建设中,质量检验部门往往以混凝土的强度这一单一指标作为混凝土质量的检验标准,导致了施工方与原材料生产方对水泥强度的片面追求,而水泥强度的增加势必会在一定程度上水泥的成分配比,使水泥中早强矿物的比例升高,反而降低了混凝土的耐久性。
3.2施工方盲目追求工程进度
某些施工单位为利益,单方面的追求工程进度,却忽略了工程质量。混凝土的耐久性需要足够的养护期来逐步培养,过早的使用会使其耐久性大打折扣,而很多施工单位以牺牲工程质量为代价,盲目的追求工程进度,令工程的耐久性大大降低,致使完工后的土建结构工程很快便陷入“未老先衰”的境地。
3.3不断加剧的环境问题
由于我国在发展经济的初期只重视到了国民经济的提升速度,而忽视了对环境的保护,使得我国的自然环境不断恶化,地表植被破坏严重,水土流失不断加剧,加之毁林开荒与化石燃料的燃烧,产生了大量引起温室效应的气体及有毒有害气体,令我国部分地区的自然环境在短短几十年间发生了巨大的变化,森林变成戈壁,草原变成荒漠,湖泊变成沼泽……最终引起发大量的环境问题,酸雨的数量逐年增多,沙尘暴的发生也日渐频繁,对土建结构工程的造成了严重的腐蚀与侵蚀。
4 提高土建结构工程耐久性的措施
4.1完善技术标准,合理设置土建结构设计的安全水准
4.1.1建议国家主管土建工程设计标准的有关部门,能对工程的耐久性要求作重点审查,明确土建工程的设计应有最低使用寿命的要求,重要工程的设计文件中应有正常使用寿命和耐久性设计的独立章节与论证。
4.1.2合理设置土建结构设计的安全水准,必须考虑工程失效的风险后果、社会的财富与资源供给、乃至公众的意向等多种因素。居民楼的建筑质量关乎民众的生命安全,一旦楼体坍塌,将会造成严重的生命伤亡和财产损失,并且会引起舆论的广泛关注,不利于和谐社会的构建。 4.2提高建筑防水能力
提高防水能力尤其是在降水和水灾较多的南方地区是提高建筑物耐久性的关键建议:
4.2.1基层控制要点
防水层是依附于主体结构基层的,其质量好坏直接影响防水层的质量,主体结构和找平层的刚度、平整度、强度、表层坡度准确,表面完善无起砂、起皮、缝、基层的含水率等都是保证防水层施工质量的基础。
4.2.2防水层施工作业条件的控制要点
(1)气候条件
施工条件成熟与否直接关系到施工质量,防水工程大部分露天作业,气候因素影响较大。施工期内遇雨、雪、霜、雾、大风和气温低于5℃或高于35℃都会影响防水层施工质量,也妨礙施工作业人员顺利施工操作。热熔巾卷材和溶剂型涂料可在-10℃以上气温条件下施工;沥青、改性沥青和高分子聚合物卷材不宜在0℃以下施工;沥青基涂料、高分子聚合物水乳型涂料及刚性防水层,不宜在5℃以下气温中施工。
(2)防水层的保护层材料选用和施工应按设计图纸进行施工
保护层施工时要注意防水层的保护,要在防水层上做好临时保护措施,严防戳破防水层,防水层施工完毕应及早进行下道施工工序,不宜间隔时间过长,防止防水层材质损坏。
(3)密封防水材料施工质量控制要点
密封材料常用的主要有改性沥青和合成高分子密封防水材料两大类;施工方法根据材料不同各异,分冷嵌法和热灌法两种。为确保施工质量应在施工机具的先用、配料与搅拌、粘结性能试验和嵌填背衬材料的控制,以及施工操作等几个关键环节进行监督控制。
热灌法操作要重视密封材料现场塑化和加热温度一般在110~130℃;最高不得超过140℃,注意使用的温度计测温时应在中心液面下100毫米左右处进行。塑化或加热到温度(不宜低于110℃)应立即现场浇灌,嵌填要高出板缝3~5mm。
冷嵌法施工用手工操作,从底部嵌起,防止漏嵌虚填,注意不得产生混气现象;嵌填妥密实饱满,要按顺序进行,最好用电动或手动嵌缝枪进行操作。
4.3健全工程质量检测体制,全面引入《导则》
国际通用的实验室的管理要求成为大势所趋。我国检测行业最缺乏的是通过质量体系的运作来保证检测公正性和权威性。国内的检测机构要与国际接轨必须坚定不移地执行《导则》的各项要求,而《导则》的核心就是全面的质量管理。
5 结语
土建工程的结构安全性是最为重要的结构工程质量指标,是防止结构倒塌和破坏的能力。建筑物的使用寿命与工程的耐久性有着直接的关系,是建筑物正常功能保持正常使用的保证。同时耐久性与使用阶段的维护、检测等是不可分割的。建筑在使用过程中,为了保证结构的耐久性与安全性,需要定期进行维护与检测。有些发生倒塌事故的工程,其主要原因就是因为一些连接处发生了锈蚀问题,如果我们进行定期检测,那么这样的事故是有很大可能避免的。因此,我们要做好检测工作,以提高土建工程结构的安全性。同时我们也要不断对工程技术进行创新和改革,加强管理措施,为现代化经济建设贡献自己的一份力量。
参考文献:
[1]倪淑深.浅谈土建结构工程的安全性和耐久性[J].科技情报开发与经济,2009
[2]张进,隋叶鑫,赵天博.土建结构工程的安全性与耐久性[J].山西建筑,2009
[3]马志华.土建工程的耐久性分析[J].中小企业管理与科技,2007(12).
【关键词】 土建结构工程;耐久性;影响因素;措施
社會主义市场经济的飞速发展,也让人们对于住房的要求越来越高,住宅质量是其中最为关键的一项指标。在现代都市,人们居住的多是钢筋混凝土建造的高楼大厦,其使用年限一般在70年左右,尤其在2008年发生汶川大地震之后,土建结构的耐久性问题成为政府和群众尤为关注的焦点所在。土建结构工程的耐久性与其实际使用寿命相关联,是土建结构能否在使用期内保持正常功能的关键指标,其中的正常功能是指结构的安全性和实用性,而且更多地体现在实用性上。
1 土建结构工程的耐久性状况
直到20世纪70年代末期,先前建成的基础设施工程出现过早损坏的现象得到证实后,才颠覆了不少人心中将混凝土视为非常耐久材料的固有看法。20世纪80年代初,据我国建设部的一项调查表明,国内大多数工业建筑物的最长使用期限为25年~30年,界期内都需要或多或少地修补,尤其是处于严酷环境下的建筑物,其使用寿命将缩短长仅10年之久。这种现象在桥梁、港口等基础设施工程的耐久性上更为普遍,归根结底是由钢筋混凝土保护层过薄、密实性差等,及许多工程建成后在短期内就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂等原因造成的。尤其是海港码头,一般在10年左右就会出现混凝土顺筋开裂和剥落等现象,极需修补。除此之外,城市立交桥常因冬天洒除冰盐及冰冻作用,在短短十几年内就不得不限载、大修或者拆除。可见,冰盐也能对混凝土路面造成很大伤害,就比如东北一条高等级公路,仅在一个冬天内就出现大面积剥蚀的现象。而我国铁路隧道由于采用低强度混凝土作为衬砌材料,因其密实度和抗渗性极差,不耐地下水,遭到机车废气侵蚀等原因,造成开裂、渗漏严重等现象。此前有专家预估,我国基础设施工程建设的高潮还将延续20年,这个高潮即将到来,其耗费将倍增于这些工程施工建设时的投资。看来土建结构工程的耐久性不容忽视。
2 影响土建结构工程耐久性的因素
由于大多数土建结构工程的主要材料均为混凝土,所以,混凝土结构的耐久性就成为了影响土建结构工程整体耐久性的关键。
2.1混凝土的碳化速度
混凝土的碳化是指混凝土的主要组成部分—水泥中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳发生化学反应,生成碳酸钙和水的过程,因为氢氧化钙成碱性,所以又称混凝土的中性化。碳化作用会降低混凝土的碱性,使钢筋表面在强碱性环境下生成的具有保护作用的钝化膜遭到破坏,削弱混凝土对钢筋的保护作用,引起钢筋锈蚀现象的发生。当钢筋锈蚀严重时,还会令钢筋在混凝土内部发生体积膨胀,使混凝土产生裂缝,这又进一步加快了混凝土的碳化以及钢筋锈蚀的速度。长此以往,恶心循环,大大降低了混凝土结构的强度。
2.2混凝土的碱—骨料反应
混凝土碱—骨料反应是指混凝土中的碱性成分与骨料中的活性成分发生化学反应,生成可吸水膨胀的碱—凝胶硅酸,使混凝土不断膨胀、产生裂隙。此反应一旦发生,会在整体上破坏混凝土的稳定性,而且反应难以逆转,通常没有十分有效的治理方法,因此是影响土建结构工程耐久性的关键因素之一。
2.3混凝土的密实性
由于混凝土是以水泥为主料,添加减水剂、防冻剂、引气剂等多种外加剂复合而成,因而其内部往往包含多种孔隙,孔隙的数量与闭合程度决定了混凝土的密实性,而混凝土密实性的好坏直接影响着混凝土的密度、强度、刚性、脆性、pH值以及化学稳定性等。在很大程度上决定了混凝土的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀能力以及混凝土的碳化速度等诸多性能。可以说混凝土的密实性是在根源上影响混凝土耐久性的最重要因素之一。
3 引起土建结构工程提前老化的原因
3.1混凝土质检指标的不合理
在工程建设中,质量检验部门往往以混凝土的强度这一单一指标作为混凝土质量的检验标准,导致了施工方与原材料生产方对水泥强度的片面追求,而水泥强度的增加势必会在一定程度上水泥的成分配比,使水泥中早强矿物的比例升高,反而降低了混凝土的耐久性。
3.2施工方盲目追求工程进度
某些施工单位为利益,单方面的追求工程进度,却忽略了工程质量。混凝土的耐久性需要足够的养护期来逐步培养,过早的使用会使其耐久性大打折扣,而很多施工单位以牺牲工程质量为代价,盲目的追求工程进度,令工程的耐久性大大降低,致使完工后的土建结构工程很快便陷入“未老先衰”的境地。
3.3不断加剧的环境问题
由于我国在发展经济的初期只重视到了国民经济的提升速度,而忽视了对环境的保护,使得我国的自然环境不断恶化,地表植被破坏严重,水土流失不断加剧,加之毁林开荒与化石燃料的燃烧,产生了大量引起温室效应的气体及有毒有害气体,令我国部分地区的自然环境在短短几十年间发生了巨大的变化,森林变成戈壁,草原变成荒漠,湖泊变成沼泽……最终引起发大量的环境问题,酸雨的数量逐年增多,沙尘暴的发生也日渐频繁,对土建结构工程的造成了严重的腐蚀与侵蚀。
4 提高土建结构工程耐久性的措施
4.1完善技术标准,合理设置土建结构设计的安全水准
4.1.1建议国家主管土建工程设计标准的有关部门,能对工程的耐久性要求作重点审查,明确土建工程的设计应有最低使用寿命的要求,重要工程的设计文件中应有正常使用寿命和耐久性设计的独立章节与论证。
4.1.2合理设置土建结构设计的安全水准,必须考虑工程失效的风险后果、社会的财富与资源供给、乃至公众的意向等多种因素。居民楼的建筑质量关乎民众的生命安全,一旦楼体坍塌,将会造成严重的生命伤亡和财产损失,并且会引起舆论的广泛关注,不利于和谐社会的构建。 4.2提高建筑防水能力
提高防水能力尤其是在降水和水灾较多的南方地区是提高建筑物耐久性的关键建议:
4.2.1基层控制要点
防水层是依附于主体结构基层的,其质量好坏直接影响防水层的质量,主体结构和找平层的刚度、平整度、强度、表层坡度准确,表面完善无起砂、起皮、缝、基层的含水率等都是保证防水层施工质量的基础。
4.2.2防水层施工作业条件的控制要点
(1)气候条件
施工条件成熟与否直接关系到施工质量,防水工程大部分露天作业,气候因素影响较大。施工期内遇雨、雪、霜、雾、大风和气温低于5℃或高于35℃都会影响防水层施工质量,也妨礙施工作业人员顺利施工操作。热熔巾卷材和溶剂型涂料可在-10℃以上气温条件下施工;沥青、改性沥青和高分子聚合物卷材不宜在0℃以下施工;沥青基涂料、高分子聚合物水乳型涂料及刚性防水层,不宜在5℃以下气温中施工。
(2)防水层的保护层材料选用和施工应按设计图纸进行施工
保护层施工时要注意防水层的保护,要在防水层上做好临时保护措施,严防戳破防水层,防水层施工完毕应及早进行下道施工工序,不宜间隔时间过长,防止防水层材质损坏。
(3)密封防水材料施工质量控制要点
密封材料常用的主要有改性沥青和合成高分子密封防水材料两大类;施工方法根据材料不同各异,分冷嵌法和热灌法两种。为确保施工质量应在施工机具的先用、配料与搅拌、粘结性能试验和嵌填背衬材料的控制,以及施工操作等几个关键环节进行监督控制。
热灌法操作要重视密封材料现场塑化和加热温度一般在110~130℃;最高不得超过140℃,注意使用的温度计测温时应在中心液面下100毫米左右处进行。塑化或加热到温度(不宜低于110℃)应立即现场浇灌,嵌填要高出板缝3~5mm。
冷嵌法施工用手工操作,从底部嵌起,防止漏嵌虚填,注意不得产生混气现象;嵌填妥密实饱满,要按顺序进行,最好用电动或手动嵌缝枪进行操作。
4.3健全工程质量检测体制,全面引入《导则》
国际通用的实验室的管理要求成为大势所趋。我国检测行业最缺乏的是通过质量体系的运作来保证检测公正性和权威性。国内的检测机构要与国际接轨必须坚定不移地执行《导则》的各项要求,而《导则》的核心就是全面的质量管理。
5 结语
土建工程的结构安全性是最为重要的结构工程质量指标,是防止结构倒塌和破坏的能力。建筑物的使用寿命与工程的耐久性有着直接的关系,是建筑物正常功能保持正常使用的保证。同时耐久性与使用阶段的维护、检测等是不可分割的。建筑在使用过程中,为了保证结构的耐久性与安全性,需要定期进行维护与检测。有些发生倒塌事故的工程,其主要原因就是因为一些连接处发生了锈蚀问题,如果我们进行定期检测,那么这样的事故是有很大可能避免的。因此,我们要做好检测工作,以提高土建工程结构的安全性。同时我们也要不断对工程技术进行创新和改革,加强管理措施,为现代化经济建设贡献自己的一份力量。
参考文献:
[1]倪淑深.浅谈土建结构工程的安全性和耐久性[J].科技情报开发与经济,2009
[2]张进,隋叶鑫,赵天博.土建结构工程的安全性与耐久性[J].山西建筑,2009
[3]马志华.土建工程的耐久性分析[J].中小企业管理与科技,2007(12).