建筑科学 试析混凝土结构耐久性检测技术要点 许可 （安徽省建筑工程质量监督检测站。安徽合肥２３００００） 【摘要】混凝土结构耐久性指在混凝土结构在要．－ｆ－￣Ｅ用范围 之内．不需要对其进行加固处理，还可以对其适用性和安全性进行 保证的能力。在二十世纪的七十年代末期，发达国家逐渐发现在已 经建成的混凝土结构中产生过早损坏现象，很多城市混凝土结构在 建成以后使用不到三十年就产生裂化现象，国内相关统计资料已经 碳化等，构建层次耐久性包括钢筋锈后混凝土构件的承载力计算， 混凝土结构层次耐久性包括对在役结构耐久性以及未建结构耐久性 设计进行评估。混凝土结构耐久性检测的流程如下图所示： 明确表明，因为混凝土结构产生耐久性病害而导致经济损失巨大。 本文中，笔者就对混凝土结构耐久性检测技术要点进行分析和探讨。 【关键词】混凝土；结构；耐久性；检测技术；措施 在建筑工程中，混凝土凭借其在经济方面、施工方面以及性能 方面等诸多方面的优势备受好评，并且成为建筑工程中应用最为广 泛的施工材料。混凝土结构也成为建筑领域中不可或缺的建筑结构 形式。但是，在混凝土结构中，混凝土结构的耐久性问题越来越严 重，很多混凝土结构过早破坏都不是因为强度问题，而是由于其耐 久性欠缺。因此，必须要对混凝土结构耐久性进行检测。下面，笔 者就探析混凝土结构耐久性检测技术要点。 １影响混凝土结构耐久性的因素 １．１混凝土结构耐久性认识欠缺 对混凝土结构进行质量检验往往喜欢用单一的强度指标，将其 作为衡量混凝土结构质量的标准。为了对施工的标准进行满足，往 往在配料过程中用水量很大，其水灰比高，进而使混凝土孔隙率增 高，甚至占到整个水泥石总体积的百分之二十五至百分之四十之间， 尤其是毛细孔占的比例相当大。毛细孔是二氧化碳、氧气、各种侵 蚀介质、其他有害物质、水分等进入到混凝土内部的渠道，毛细孔 的存在大大降低了混凝土结构的耐久性。 １．２水化物缺乏稳定性 混凝土里活性骨料和碱发生的反应就是碱反应，通过碱反应生 成粘土质集料或者碱硅胶。这样的生成物会将微孔里水分吸收掉， 进而产生体积膨胀，在水泥浆硬化以后，产生膨胀压力。当压力比 水泥浆抗拉强度高的时候，便会引发混凝土开裂，破坏混凝土的结 构。碱反应对混凝土结构的破坏发生在混凝土结构的内部，具有很 强的危害性。 在混凝土的空隙中，存在很多氢氧化钙的饱和溶液，这些溶液 由水泥石水解产生，酸碱度高于１２，具有很强的碱性。在强碱度的 环境下，钢筋表面沉积了很密的氢氧化铁薄膜，转入钝化的状态。 但是，在混凝土内部中，二氧化碳得以不间断地扩散。二氧化碳得 以与混凝土中的氢氧化钙产生化学反应，将水泥石的碱度降低，这 便是混凝土碳化现象。通过碳化反应而生成的碳酸钙属于微溶性的 化合物，碳酸钙的饱和溶液酸碱度大约为９，远小于１１．５。如果钢 筋想要保持钝化状态，其酸碱度必须高于ｌ１．５。因此，碳化反应及 后续的反应会对钢筋表面的钝化膜有所破坏，钢筋在混凝土结构中 得以埋置，导致钢筋锈蚀。 １．３氧离子的锈蚀作用 氧离子具有穿透力强以及半径小等特征，因此，氧离子很容易 在钢筋阳极区钝化膜上吸附，将钢筋氢氧化铁转变成为氧化铁，氢 氧化铁是钢筋的保护层，对钢筋具有保护作用，而氧化铁对于钢筋 来说毫无保护作用。因为氧离子在钢筋表面具有不均匀特征，形成 小阳极大阴极腐蚀，这种局部腐蚀或者坑蚀对于混凝土结构具有很 大的危害性。 ２混凝土结构耐久性检测技术的要点 混凝土结构自身的耐久性分为结构层次、构件层次、材料层次 以及环境层次这四个主要的方面。混凝土结构的工作环境包括工业 环境、土壤环境、大气环境以及海洋环境，混凝土材料层次的耐久 性主要包括钢筋锈蚀、碱一集料反应、冻融破坏、氯盐腐蚀、混凝土 混凝土结构耐久性检测流程图 ２．１混凝土结构构件检测 ． 对混凝土构件进行检测，主要包括裂缝周围有无锈迹、混凝土 结合面质量、裂缝、露筋、麻面、蜂窝、锈蚀产物、凝胶泌出物、 孔洞、不密实区、夹渣、混凝土损伤层、实际截面尺寸、结构变形、 构件变形等情况。对混凝土构件的外观缺陷进行检测，可以采用锤 击检查、尺量以及目测等方法来实旌。在检测表面沉积、表面侵蚀、 蜂窝麻面、缺角、掉棱、露筋、剥落等表观损伤的时候，主要对深 度和面积进行检测。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》来 对混凝土结构外观缺陷进行检测和评定。 此外，在混凝土结构出现裂缝的时候，混凝土结构的承载力可 能会有所欠缺，裂缝过大对混凝土结构耐久性极其不利，外界有害 物质会沿着裂缝进入到混凝土构件的内部之中，对钢筋进行锈蚀， 进而从本质上将混凝土结构耐久性降低，对混凝土结构裂缝检测的 时候，主要检测裂缝的深度、宽度、长度、走向、部位、分布、数 量等。 ２．２混凝土结构强度检测 通常情况下，人们会采用非破损法和局部破损法来对混凝土强 度实施现场检测。非破损法将混凝土立方试块强度与某些物理量之 间相互关系作为根据，在不破坏结构这一基础之上，对混凝土物理 量进行测试，并且根据其关系，对混凝土强度进行推算。常用的方 法主要包括超声回弹综合法、超声法、回弹法等。而局部破损法主 要在不对结构承载力产生影响的基础前提上，从混凝土结构物种取 样实施局部破损试验，根据测试的结果来对混凝土抗压强度进行确 定。经常使用的方法主要包括拔出法以及钻芯法。 ２．３混凝土渗透性能的现场检测 混凝土材料所具有的渗透性与混凝土结构的耐久性密切联系， 硫酸盐、氯化物或者有害物质二氧化碳溶解在水中，进而得以将混 凝土的表层穿透，对混凝土钢筋钝化膜或者混凝土层产生破坏，使 钢筋锈蚀，将构件的承载力降低。氯离子扩散系数检测系统以及自 动渗透测试系统是检测混凝土渗透性主要的系统。 ２．４钢筋材料性能检测 在外围环境导致钢筋材料性能变化，钢筋产生锈蚀的时候，必 须要对钢筋材料的性能进行测试。首先，要检测钢筋的强度。在检 测钢筋强度的时候，最常用的方法就是在现场对钢筋试样进行截取， 这样可以对钢筋延伸率以及钢筋强度进行确定。现场取样的时候， 要选取具有代表性的试样，尽最大可能降低结构损伤，在构件非重 （下转第１０１页） ２０１５．０５ ｌ ９３ 建筑科学 探究民用建筑结构设计存在问题及优化措施 蒋梅妹 （杭州建业结构设计事务所。浙江杭州３１００１５） 旦计算简图选择不合理就有可能发生结构安全事故，所以选取恰 当的计算简图是确保结构安全的根本条件。民用建筑设计人员必须 从现实出发选取适当的计算简图，同时计算简图一定要有对应的构 造方案来保证。除此之外，设计人员一定要注意现实中结构节点不 是纯粹的刚结点或是铰结点，保证计算简图的误差一定要在设计的 允许范围内。 （３）完成设计前的准备工作。因为民用建筑结构设计无法避免 反复的修改，所以在进行设计之前一定要做好相应的结构设计准备 工作，这样在设计修改的过程中，为调整留下余地。通常情况下， 主要对结构设计完成建模计算，经过计算机把结构设计过程中比较 容易发生的问题进行一个周密的预测与估算。例如，建筑工程项目 的水平荷载与垂直荷载及结构的倾角等方面。总而言之，通过周密 的准备工作，可以保证后续的建筑工程项目施工的可靠性，从而保 证民用建筑的整体施工质量。 （４）选择适当软件，正确分析结果。在民用建筑结构设计过程 中通常运用计算机技术，可是因为计算机种类非常多，各式各样的 软件之间也存在着一定的差异，所以常常造成计算机的计算结果存 在差异。在此种情况下，设计人员必须对软件程序的使用范围和技 术条件等多方面进一步了解。大部分原因是计算机软件自身存在的 缺陷造成计算结果的出现错误，因此设计人员必须认识到计算相关 参数的重要性，依靠自身过硬的专业知识和丰富的经验，对计算结 果进行认真分析与研究，从而输入正确、合理的计算参数，并且慎 重校核，给出合理判断。近几年来，各项民用建筑理论的不断丰富 和先进建筑理论的发展，促进了计算机的普遍运用，再加上新型建 筑材料的运用，使民用建筑的结构设计更为安全、适用和可靠。现 阶段，推广民用建筑结构设计成为了主流思想，也是保证民用建筑 一【摘要】近些年来，随着我们国家城乡建设在不断的发展， 民用建筑数量也随之增多。民用建筑物作为人们生活的主要区域， 其结构设计不但关系着建筑物的整体质量，还关系着Ａ．４１＂ｌ的切身利 益和生命安全。本文结合常年来工作经验，重点研究了民用建筑设 计中存在的问题，通过运用合理的解决方式，防止或降低设计问题 发生．保证民用建筑物的整体质量。 【关键词】建筑工程；民用建筑；结构设计 民用建筑即非生产性建筑，指供人们居住和进行公共活动的建 筑，按使用功能可分为居住建筑和公共建筑两大类。民用建筑工程 项目质量通常由设计质量与施工质量进行衡量。相比较来讲，建筑 工程设计作为一项复杂且责任重的工作，在很大程度上影响着建筑 物的安全和适用及经济型、合理性。可是在现实设计过程中，往往 会出现各式各样的建筑结构设计问题。 １民用建筑结构设计中存在的问题 （１）民用建筑基础选型的不科学。民用建筑基础的选型直接关 系到建筑的安全性、实用性和科学性及合理性。现阶段，许多建筑工 程项目，尤其是高层建筑工程项目在基础选型过程中不够科学，导致 地基承载力出现一定缺失，不能满足建筑工程项目变形的相关要求 。 另外，民用建筑基础选型的失误造成建筑物出现不均匀沉降，在一定 程度上降低了建筑物的安全系数，影响到建筑的整体质量水平。 （２）民用建筑地基设计存在的问题。很多设计师在未认真分析 施工地质勘查报考前就开始设计施工图纸，比如只设计地耐力数据 或是认为地耐力数值越小建筑物就越安全。部分设计师对软弱地基 没有充分的认识，未经过严格的垫层计算就随意选择增强承载力的 方式，这样的做法是非常不安全、不经济的。在很多民用建筑结构 设计时，设计师在进行荷载值计算时并未依照规范的折减系数，导 致计算出的结果准确性非常低。另外，在地基基础设计过程中也常 常会发生类似问题。 （３）民用建筑截面高度设计过小。民用建筑结构中截面高度设 计相对较小，此种设计错误往往出现在六度抗震设防区域，为了在进 行受力分析时可以简单一些，设计师故意把界面的高度设计成较小 的，为民用建筑的安全留下隐患 。此种设计方案造成柱顶抗弯强度 不能满足相关要求，同时柱子比较容易出现裂缝，在一定程度上降低 民用建筑物的耐久性，还会影响到住户的居住心情，使住户形成一种 恐惧心理，而且这样的民用建筑物在遇到地震时非常容易倒塌。 ２民用建筑结构设计存在问题的优化措施 （１）合理选取结构设计方案。民用建筑结构的设计主要目的就 是建筑设计方案的经济、合理与适用性，概念设计一定要选取一个经 济、合理的结构计划，也就是选取一个相对可行的结构形式与结构体 系。其中结构体系一定要明确整体布置和抗震节点分析及应力等多方 面，而且同一个结构单元不可运用不同的结构体系，保证平面与竖向 的规则 。总而言之，民用建筑设计人员一定要对设计要求、结构特 质量的有效方案。 （５）优化结构设计。在进行民用建筑结构设计时，不仅要保证 建筑工程项目的质量，还要将工程项目造价控制在合理的范围之内。 性、材料供应与施工条件等多种情况完成综合分析，同时与施工单位 行业业主等相关方面进行协商，然后再进行建筑结构选型，从而确定 结构方案。在某些情况还要完成多方面比较，择优选用。 （２）运用适宜的计算简图。计算简图作为结构设计的主要基础， （上接第９３页） 要部位或者非重要构件进行测试试样的截取。其次，要对钢筋进行 化学分析，化学分析主要是对钢筋中各种元素的含量进行分析，比 如Ｓ元素、Ｐ元素、Ｍｎ元素、Ｓｉ元素以及ｃ元素等，特别是对国外 钢筋使用的时候，更要对钢筋材料化学成分进行检测和化验。 ３结束语 综上所述，混凝土结构所处的环境、使用条件、防护措施、混 凝土材料性能、施工质量、结构设计质量等对混凝土结构耐久性具 有决定作用。想要保证混凝土结构的质量，还要将混凝土结构安全 事故降到最低，坚持预防为主的方针，定期或不定期对混凝土结构 因此一定要在民用建筑结构设计时，在保证工程项目的质量基础上 综合考虑投资方的经济效益。这样在建筑结构设计过程中，尽可能 优化建筑结构，注重测试建筑物地基的抗压性和支撑架的稳定性等 多方面，唯有这样才可以设计出相对满意的建筑结构。 ３结束语 综上所述，民用建筑结构设计是一项系统、复杂、全面的工作， 设计人员一定要有扎实的结构设计理论基础，同时具有创新思维与 良好的工作态度。另外，民用建筑结构设计人员必须从每个基本构 建做起，进一步理解规范与规程的含义，而且结合多年工作经验与 相关专业技术完成设计。从而提升民用建筑的结构设计水平，保证 建筑设计的整体质量，为人们提供安全与可靠的民用建筑。 参考文献： ［１］何磊，薄健强，宫雅欣对建筑结构设计中若干问题的探讨ｆＩ１．建材 与装饰（下旬刊），２０１１（５）． ［２］陈添泉，顾宝山，于春洋．浅谈住宅结构设计中应注意和防范的几个 问题［１１＿建材与装饰（中旬刊），２０１２（０２）． 【３］莫军，曹文波，李梦欣．对高层建筑结构设计中存在问题的分析Ⅱ１． 建材与装饰（中旬刊），２ｏ１２（３） 进行检测，旨在及时发现存在的问题，对混凝土结构存在的问题进 行及时维护、修理，这样能够使混凝土结构更加经久耐用。 参考文献： …杨俊，王晓鸣，汪洋．村镇住宅耐久性的经济性分析［Ｉ１．土木工程与 管理学报，２０１１（０２）． 【２】李洪光．首钢国际工程公司完成对首钢京唐钢铁项目混凝土结构 耐久性设计技术课题研究［Ｎ】．世界金属导报，２０１０． ［３】尹洪冰，罗兴隆，谭金涛，张林在．美国混凝土规范墙体预埋件的计算 分析及与中国混凝土规范的对比ｆ ．２０１１全国钢结构学术年会论文 集 ］．２０１１． ２０１５．０５ ｌ １０１
