浅议建筑结构的耐久性

1、沧州职业技术学院毕业论文浅议建筑结构的耐久性2015 届 城乡建设工程系专 业 建筑工程技术学 号 07C 班 级 建工1204班 学生姓名 高 爽 指导教师 李 辉 完成日期 2014年10月20日毕业论文评语及成绩学生姓名高爽专业建筑工程技术班级建工1204班学号08毕业论文 题目浅议建筑结构的耐久性指导教师姓 名李 辉指导教师职 称助教指导教师评语：答辩小组意见：答辩小组组长签字： 年 月 日成绩：系主任签字： 年 月 日毕业论文任务书题目浅议建筑结构的耐久性专业建筑工程技术班级建工1204班学生姓名高爽所在系城乡建设工程系指导教师 姓 名李 辉指导教师 职 称助教一、论文内容联系社会实

2、际情况分析工程项目质量事故的原因及对策。二、基本要求带着自己的论文题目，通过网络、工具书、教材等资料，找出佐证你论点的资料。（重要内容不少于5000字。）三、主要技术指标通过网络、工具书、教材等资料，找出佐证你论点的资料。（所举事例应符合现行的规范、标准，尽可能地采用最近的案例。）四、应收集的资料及参考文献课本、施工手册、施工规范、各种学术文献。参考文献以近期发表的文献为主，应与课题直接有关。不可引用非公开出版的书、刊，不可引用未见到原文的文献。文献按照在正文中的出现顺序排列。五、工作进度安排8月28日9月14日 搜集文献 撰写开题报告，行文9月15日前 交初稿9月16日9月29日 交修改稿9

3、月30日10月6日 修改内容，加格式 交标准格式稿 10月7日10月13日 修改内容，修改格式 交正式稿10月14日10月23日 缓冲期10月24日（周五）前 务必上交所有最终资料教研室主任签字时间年 月 日毕业论文开题报告题目浅议建筑结构的耐久性专业建筑工程技术班级建工1204班学生姓名高爽一、选题目的和意义结构耐久性问题是土木工程的重要问题，而通过建筑构造来考虑和影响结构耐久性是解决结构耐久性问题的一个重要途径和思路。本文通过分析建筑构造对结构耐久性损伤的分析，揭示了建筑构造在建筑中的用药作用，明确了建筑构造对结构耐久性的影响。造成结构耐久性损伤的影响因素除了混凝土和钢筋自身的条件，设计因

4、素，施工质量外，那就是环境因素:相对的温湿度、覆盖层的厚度及材料性质、酸碱盐环境，有无裂缝通道等。二、主要研究内容结构的耐久性是指结构在规定的工作环境中，在预期的使用年限内，在正常维护条件下不需进行大修就能完成预定功能的能力。房屋结构中，混凝土结构耐久性是一个复杂的多因素综合问题，我国规范增加了混凝土结构耐久性设计的基本原则和有关规定。三、工作进度安排8月28日9月14日 搜集文献 撰写开题报告，行文9月15日前 交初稿9月16日9月29日 交修改稿9月30日10月6日 修改内容，加格式 交标准格式稿 10月7日10月13日 修改内容，修改格式 交正式稿10月14日10月23日 缓冲期10月2

5、4日（周五）前 务必上交所有最终资料指导教师签字时间 年 月 日摘 要 高耐久性的混凝土是现代高性能混凝土发展的主要方向， 它不但可保证建筑物、 构筑物的安全、 长期的使用， 同时对资源的保护和环境污染的治理都有重要意义土木建筑工程是建筑工程中的一个重要组成部分， 而工程结构的好坏将直接影响着工程的质量和成品的质量， 因为建筑的基础理论支撑是物理学， 所以， 在工程施工中对于结构的合理性和科学性的考量是非常重要的， 基于土木工程的建筑物的使用特点， 我们在结构上要更加注重建筑物的使用的寿命， 即耐久性， 和使用的质量， 即安全性。笔者针对这两点， 展开了全文的阐述。关键词： 建筑 施工 混凝土

6、 耐久性目 录前言71.混凝土结构耐久性定义92.设计使用年限与寿命103. 由于建筑构造原因损伤结构耐久性分析10 3.1 防水构造不良产生渗漏会加速结构耐久性损伤的发生11 3.2保温隔热构造不良造成结露会劣化结构材料的耐久性12 3.3防腐构造不良会提供化学侵蚀的机会12 3.4裂缝对耐久性的损伤134. 提高建筑结构耐久性的措施13总结16参考文献17致谢18前言混凝土结构是目前使用最为广泛的结构形式，由于混凝土结构材料自身和使用环境的特点，使混凝土结构不可避免地存在耐久性问题。自混凝土结构问世以来，大量的混凝土结构提前失效大多源于混凝土结构耐久性的不足。当前欧美等发达国家每年用于已有

7、工程的维修费用都已占到当年土建费用总支出的12以上。我国在役以混凝土为主体的结构在数量上居于绝对支配地位，混凝土结构耐久性问题更加突出，存在着“南锈北冻”的耐久性破坏特征。中国腐蚀调查报告【lj指出，建筑部门的腐蚀年损失约为1000亿人民币，其经济损失以及对社会安定性的冲击力之大不言而喻。随着我国东部地区经济的持续增长和西部大开发发展战略的实施，我国正以前所未有的巨大投资进行着空前规模的基础设施建设，很多投资上亿的混凝土工程正在酝酿、设计或建设之中，这次建设高潮将持续一、二十年。然而，海洋气候等恶劣环境中重大混凝土结构的耐久性问题在理论上尚未完善解决，工程寿命能否达到设计要求，仍是相当严峻的现

8、实问题。这个问题如果不给予足够重视，就会犯下难以弥补的过错，将会严重阻碍我国经济的持续高速发展，给国家和社会造成巨大的经济损失。在我国大兴土木的同时，潜在的风险也必须被重视：一方面，兴建混凝土工程消耗着大量能源与资源；另一方面，大量的混凝土工程由于耐久性劣化而产生巨额维护费用，提前退出服役的混凝土结构则产生大量的难以回收和处理的建筑垃圾。这些情况都有悖于可持续发展的基本国策。因此，提高混凝土结构的耐久性，延长混凝土结构的寿命，是个不容回避、必须高度重视的问题。正因为混凝土结构耐久性问题的重要性，近年来世界各国都越来越重视研究混凝土结构的耐久性，众多的研究者从环境、材料、构件和结构等不同层面展开

9、了研究，取得了系列研究成果，其中以材料层面的成果最为显著【2-10j，构件层面也积累了较多的试验、测试和理论研究的成果u1。31j。由于影响混凝土结构耐久性的因素众多，作用机理复杂，就目前所取得的研究成果而言，要真正运用于实际工程，实现混凝土结构全生命周期耐久性设计和寿命预测的要求，还有一定距离。下面将介绍混凝土结构层面耐久性研究的研究进展和发展趋势。建筑结构的安全性和耐久性是决定其是否符合使用要求的关键性因素。从居民生活角度看，建筑结构具有必要的安全性能够让居民有一个放心的环境，增加其幸福程度，也对进行施工建设的企业或者单位具有很强的宣传作用， 提高其在行业的知名度； 建筑结构具有耐久性能够

10、降低施工的成本，减少建筑工程完工后的维护费用。1 但是现在的建筑在设计施工时，过于追求速度、效率和使用功能，而普遍存在对建筑结构的安全性和耐久性重视不足的问题凝土结构耐久性定义混凝土结构耐久性是指混凝土结构及其构件在可预见的工作环境及材料内部因素的作用下，在预期的使用年限内抵抗大气影响、化学侵蚀和其他劣化过程，而不需要花费大量资金维修，也能保持其安全性和适用性的功能【43 J。这个混凝土结构耐久性的定义实际上包含了三个基本要素132：(1)环境：结构处于某一特定环境(包括自然环境、使用环境)中，并受其侵蚀作用；(2)功能：结构的耐久性是一个结构多种功能(安全性、适用性等)与使用时间相关联的多维

11、函数；(3)经济：结构在正常使用过程(即设计要求的自然物理剩余寿命)中不需要大修。定义中的工作环境及材料内部因素的作用指的是物理或化学作用，根据结构工作环境情况、破损机理、形态以及国内各行业传统经验，可将混凝土结构的工作环境分成6大类【33j：大气环境；土壤环境；海洋环境；受环境水影响的环境；化学物质侵蚀环境；特殊工作环境。同时，结构耐久性是结构的综合性能，既涉及结构的承载能力、又涉及结构的正常使用以及维修等，反映了结构性能随时间的变化，这样就不可简单地把耐久性归人为承载能力状态或正常使用状态4-5,9。而耐久性的经济性则体现在以较小的维修成本达到维持混凝土结构基本功能的要求，若业主要求延长结

12、构使用寿命时则需适当的维修成本就可达到其目的。混凝土结构产生耐久性失效，是指由于在环境作用下，混凝土或钢筋的材料物理、化学性质及几何尺寸的变化，继而引起混凝土构件外观变化，不能满足正常使用的要求，导致承载能力退化，最终影响整个结构的安全。因此，混凝土结构的耐久性失效应考虑以下几个方面32：(1)结构外观或表面破损已不能满足正常使用或美学要求；(2)钢筋锈蚀或结构破损已导致结构承载力下降到不能允许的程度；(3)对结构进一步维修在技术上或经济上已经不可行。应当看到：混凝土结构耐久性的失效过程包含在混凝土结构的建造、使用和老化的结构全生命过程，以及与结构全生命过程相对应的结构设计、施工和维护的各个环

13、节。设计使用年限与寿命结构的设计使用年限是指：在预期环境作用下，不需花费大量资源和经费进行修复或补强，并能保证结构安全性和适用性的时间。结构的设计使用年限是一个经济合理的使用年限。也就是说，当结构需要一定量的修复或补强资金时，结构的一个经济合理的使用年限也就结束了。达到设计使用年限规定损伤状态的结构，经过必要的修复或补强后还可以有下一个经济合理的使用年限，还可以继续使用，并不意味着结构必须拆除。国内外有大量既有建筑都经过多次修复与改造，由一个接一个经济合理的使用年限保障使用至今。结构的寿命一般是由结构拥有者的意志和客观条件确定的。当结构拥有者综合考虑各种因素(包括经济、使用功能要求和其他客观原

14、因)之后，决定不再对建筑结构进行修复、加固和改造，并采取拆除措施后，结构的寿命终结。当然也有的是客观原因决定的，如城市规划的需要，灾害造成结构的坍塌(地震倒塌建筑)等。由于建筑构造原因造成结构耐久性损伤的分析造成结构耐久性损伤的影响因素除了混凝土和钢筋自身的条件,设计因素,施工质量外,那就是环境因素:相对的温湿度、 覆盖层的厚度及材料性质、 酸碱盐环境, 有无裂缝通道等 。而许多建筑构造的功能正是从考虑建筑物环境因素影响设置的。 由于建筑构造原因造成结构耐久性损伤主要体现在以下几个方面:1 防水构造不良产生渗漏会加速结构耐久性损伤的发生以下部分常会因为防水构造不良产生渗漏:地下建筑部分由于水文

15、地质资料不准,防水材料质量差,卷材防水施工不合规范、铺贴不严密、搭接不良、管道处和拐弯处不按加强措施操作,止水带在施工处破损,监理不力等原因造成防水层构造措施不可靠,从而使地下建筑部分产生渗漏;另外,散水不作坡、宽度不够、混凝土散水沿长度方向不设分格缝,散水与勒脚交接处的分隔缝内油膏设置过浅或不连续等也会致使雨水存积, 致使地下建筑墙体部分发生渗水;勒脚没做防潮层或防潮层做得不好，地表水和地下水的毛细作用所形成的地潮也会造成对勒脚部位的侵蚀，地潮还会进一步沿墙身不断上升，致使室内抹灰粉化、脱落， 抹灰表面生霉，影响人体健康，在冬季也容易形成冻融破坏。渗漏的结果造成建筑物的结构充分与水接触,而从

16、前面结构耐久性损伤的成因来看,大多数混凝土结构的耐久性问题都与水有关。 水是氯离子及其他有害化学物质进入混凝土内部的载体。侵蚀物质从外部环境到混凝土中能否与混凝土的组成起反应,取决于混凝土是否存在气态或液态的水。在构件表面湿润时,溶于水中的有害化学物质随水进入构件表层。在干燥的周期,混凝土中的部分水分蒸发,有害物质却留在混凝土中。混凝土含水率较高时,有害化学物质从构件表面向内部扩散的速度加快;混凝土含水率低时,扩散速度较慢。 如在干燥环境中, 即使保护层混凝土完全碳化,钢筋也不会锈蚀。 含有同样量氯离子的混凝土构件,在干燥的环境中,钢筋锈蚀速度较慢,在潮湿的环境中,钢筋锈蚀速度就比较快;干燥的

17、环境中,混凝土冻融破坏和碱骨料反应的速度极慢,而在潮湿的环境中,混凝土冻融破坏和碱骨料反应的速度就加快。因此,防水构造的质量如何,对结构耐久性影响是很大的。2 保温隔热构造不良造成结露会劣化结构材料的耐久性建筑工程设置保温隔热层目的是满足提供适宜于居住或生产的室内温、 湿度。 保温隔热构造不良不仅使夏季室内过热, 而且冬季会因为围护结构两侧存在温度差产生的蒸汽渗透使天棚或墙面出现结露。 如果蒸汽凝结发生在围护结构的表面,则称表面凝结;如果这种现象发生在围护结构的内部,使结构内部产生凝聚水,称内部凝结。当围护结构出现表面凝结时,将会使室内表面装修发生脱皮、 粉化甚至生霉。 会导致衣、 物发霉,

18、严重时会影响人体健康。当这种凝聚水产生在围护结构中的保温层内时, 则会使保温材料内的空隙中充满水分。 由于水的导热系数(约为 0.58W/mK) 远较空气的导热系数(约为 0.023W/ mK)高,致使保温材料失去保温能力,于是围护结构保温失败。同时,保温层受潮,将影响材料的使用寿命。因而将会带来一系列的问题,尤其是通常被称为冷桥的钢筋混凝土柱、 梁、 垫块等部位,最容易产生凝聚水,往往需要充分考虑保温材料及隔气层的合理放置位置(保温层一般放在墙体或屋顶的外侧再加保护层,隔气层则设置在保温层靠高温一侧),否则,便会对结构耐久性产生不利影响。 同时,隔热层的设置不当,会使其他构造层和结构层直接承

19、受气候温度的变化。 当混凝土构件在高温状态下工作时,会加速混凝土碳化、 钢筋锈蚀等损伤的速度,而在低温(负温)和高温交替状态时,混凝土又会发生冻融破坏。同时,混凝土构件在不稳定的温度变化下,产生热胀冷缩的变形,当然也会对结构耐久性产生不利影响。3 防腐构造不良会提供化学侵蚀的机会在常用的水玻璃类,沥青类和树脂类的防腐蚀工程中,往往会因为防腐蚀层空鼓、裂缝,以防腐蚀材料硬化固结过快、过慢、强度不够、物理化学性能差,甚至在防腐层与基层之间没有设置必要的隔离层或连接层等原因致使防腐构造不良,从而为化学侵蚀提供了机会,尤其在酸碱盐腐蚀状态下,混凝土会发生化学侵蚀及钢筋锈蚀等耐久性损伤。特别是处于与土壤

20、接触的地下部分结构,由于各类土壤中腐蚀性盐类的存在,防腐构造更显得重要。 如在内陆盐土和滨海盐土中,大量氯化物和硫酸盐的存在会破坏钢筋的钝化膜,对混凝土产生膨胀性腐蚀破坏,混凝土表面水泥砂浆严重剥落、石子外露、最大剥离深度为 18mm,并出现顺筋裂缝,裂缝宽度达 5mm。从而使地下建筑必须采取防腐措施,要配置耐腐蚀高性能混凝土,混凝土结构外围要做防腐隔离层。4 变形缝设置不当、节点处整体性差等产生的裂缝提供了结构耐久性损伤的通道钢筋混凝土建筑出现裂缝以后,不但损伤外观,给人以不安全感,而且有的裂缝降低了建筑物的整体刚度和耐久性,尤其需要注意的是结构裂缝有时是结构破坏的先兆,裂缝宽度、 长度和数

21、量发展到一定程度,将导致建筑物的结构破坏。从耐久性损伤的内在条件与迁移机理分析,所有影响混凝土结构耐久性的化学和物理过程都与气体、水及气溶胶的有害物质从混凝土表面进入混凝土内部的迁移机理有关。 混凝土耐久性很大程度上取决于其渗透能力和扩散能力。 裂缝的存在,给 CO2 氯化物和水分等提供了进入混凝土内部的通道,碳化就会在深入混凝土内部的裂缝表面发生;如果在裂缝处钢筋表面产生水滴或水膜,围绕水滴或水膜的边缘区域,氧浓度比较高,成为阴极,发生阴极反应。 这些都会使钢筋表面的钝化膜中和或破坏,导致钢筋锈蚀。 裂缝发展到一定宽度,就会引起和加速在钢筋锈蚀,从而严重影响建筑物的耐久性。 产生裂缝的原因很

22、多,而其中由于变形缝设置不当、 节点处整体性差等致使裂缝存在,无疑为结构耐久性损伤的发生提供了通道。提高建筑结构工程耐久性的措施建筑工程耐久性的改善提高是社会发展稳定的基本要求，建筑结构的使用寿命影响着建筑整体的经济性， 因此， 无论是政府、设计单位和施工单位，还是工程的使用者或维护者都应该树立规范的施工意识及维护意识，以整体提升建筑的耐久性。（一）土建工程的建设多是关系到国家民生的大事，土木结构工程设计标准的主管部门，对结构的耐久性应做重点审查，并明确土木结构工程的设计最低使用寿命；完善监督措施，确保施工监理单位严格按照法规要求监督施工。国家相关研究单位还应该强化对混凝土耐久性的研究，为工程

23、提供相关基础理论。（二）检测人员和使用人员要加强对结构耐久性和使用寿命概念的认识，对结构进行定期的检测和维护。政府要逐渐淡化技术规范和法律条款的强制作用，鼓励检测人员的科学技术创新。政府要加大对土建工程耐久性宣传，提高人们的正确使用意识，确保居民积极配合维护人员工作。（三）定期更新改造安全监测设备和升级检测设备设施，确保安全检测进行的工作状态良好，并采用多种检测手段，正确、全面评价建筑物的安全状况。（四）要针对不同的腐蚀环境应设计不同的保护层厚度。如一类环境 ( 室内正常环境 )，设计使用年限为 100 年的结构混凝土应符合下列规定：混凝土保护层厚度应按规范的规定增加40%；当采取有效的表面防

24、护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少。混凝土结构及构件宜整体浇筑，不宜留施工缝。当必须有施工缝时，其位置及构造不得有损于结构的耐久性。混凝土耐久性问题是一个复杂的系统工程。 它涉及结构设计、配合比设计、材料、施工、以及使用维护等多方面、多学科 , 很少由于某一孤立的原因造成的，只有各方面共同努力，才能解决这一工程领域中的重大课题。建筑结构的耐久性已经成为工程界普遍关注的重大问题，它关系到经济与安全的协调以及基础设施投资。而世界人口的增多以及可使用土地的减少，对建筑结构的耐久性要求将更为突出。这些民生工程必须要在国家统一标准基础上，综合采用新技术理论和各项研究来保障其耐久性，来实现百年大计。结论综上所述，工程中尤其是土木建筑工程中的安全性及耐久性对于建筑来讲是非常重要的，值得我们深入的研究和探讨。本着对工