试论土建结构工程的耐久性

土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力。本文阐述了土建结构工程的耐久性现状以及保证土建结构耐久性的重要性，分析了影响土建结构耐久性的原因。

一、我国土建结构工程的发展

大多数土建结构由混凝土建造.混凝土结构的耐久性是当前结构工程学科最为重要的前沿研究领域之一，加大耐久性研究工作是今后的发展方向，重视混凝土结构的耐久性也是可持续发展的需要。

长期以来，人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到20世纪70年代末期，发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。我国建设部于80年代一项调查表明，国内大多数工业建筑物在使用25-30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15-20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，一般可维持50年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30年～40年。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重，由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。

耐久性问题的严重性和迫切性在于我们许多正在建设的工程仍未吸取国际和国内的大量惨痛教训，还沿着老路重蹈覆辙。一些北方城市新建成的立交桥和高速公路桥，仍没有在材料性能和结构构造等方面采取必要的防治冻融和盐害的综合措施。甚至大型工程如2000年投入运行的珠海莲花跨海大桥，其主体结构在浪溅区仍采用不耐海水干湿交替侵蚀的C30混凝土与3cm～4cm厚的保护层厚度。有专家估计，我国基础设施工程建设的高潮还可延续20年，但由于忽视耐久性，迎接我们的还会有“大修”20年的高潮，这个高潮可能不用很久就将到来，其耗费将数倍于当初这些工程施工建设时的投资。

二、我国土建结构工程的耐久性主要存在的问题及原因

（一）我国土建结构工程的耐久性的问题

①我国工程设计人员和项目管理人员对土建结构工程的安全性与耐久性尚未引起足够重视，尤其是系统安全管理观尚未形成，由于人为差错或人为错误导致的违反强制性详规的结构安全问题时有发生，直接影响结构的安全性和耐久性，甚至危及人们的生命财产安全；

②我国土建结构工程抵御地震、火灾作用的设计要求相对而言偏低，而且抵抗其他灾害的设计要求偏少甚至没有。存在着较大的结构安全隐患；

③我国现行的设计规范基本上只考虑到结构在使用期间的承载力极限状态，而国外则着重考虑结构经济合理的使用寿命；

④设计单位出的施工图一般并不考虑施工方法，而施工单位一般又不掌握设计计算书，因此施工过程中遇到的一些具体问题只能由施工现场的技术人员根据经验决定，缺乏科学的理论依据。

（二）使土建结构混凝土耐久性问题进一步加剧的原因

①由于混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标作为衡量标准，导致水泥工业对水泥强度的不适当追求，使水泥细度增加，早强的矿物成分比例提高，这些都不利于混凝土的耐久性。

②工程施工单位不适当地加快施工进度，尤其是政府行政领导对工程进度的不适当干预。混凝土的耐久性质量尤其需要足够的施工养护期加以保证，早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土。国内媒体上加大宣传的所谓几个月就修成一条大路，建成一座大桥，或盖成一栋高楼的工程及抢工献礼工程，很可能就是今后注定要花掉更多资金进行大修的短命工程。提前完成合同规定施工期的在国外要被处罚，因为意味着工程质量有遭受到损害的可能。

③环保力度不足导致的环境不断恶化，如废气、酸雨(我国的酸雨面积已超过国土的30%)，也是导致混凝土不耐久的重要原因。

三、对提高土建工程的耐久性的几点看法

（一）编写出相应的设计施工技术文件，另一方面则要安排系统的研究项目，加大耐久性研究工作的支持力度；混凝土结构的耐久性是当前国际上结构工程学科最为重要的前沿研究领域之一。混凝土的耐久性研究牵扯到原材料和环境等特定条件，需要考虑本国的特点，是不能完全依赖国外研究成果。

（二）混凝土结构的耐久性是可持续发展的需要。要提高高性能混凝土的占有量，减少水泥用量。生产混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗国土资源并破坏植被与河床，我国现在每年生产5亿多吨水泥，与之相伴的是年耗20多亿方的砂石，长此以往实难以为继。延长结构使用寿命意味着节约材料，而耐久的混凝土一般又应是水泥用量较低和矿物掺合料（工业废料）用量较高的混凝土，所以耐久的混凝土正适应环境保护的需要。国际上对桥梁、隧道等土木工程的设计工作寿命多为100年，有的如英国为120年。考虑到耐久性不足所造成的巨大经济损失和资源浪费，国际上近年来有要求将这些工程的最低工作寿命进一步延长的趋势，如提出城市环境中的桥梁至少应有150年。

（三）土木结构工程使用阶段的正常检测与维护结构耐久性和使用寿命的概念，与使用阶段的检测、维护和修理不能分割，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。

为了保证结构安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用过程中，应该进行定期检测和维护。我国目前有结构工程的设计规范与施工规范，但没有如何使用的规范.有些国家对于结构损坏可能影响公众安全的建筑物与桥梁、隧道等公共工程，规定必须定期检测；即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件，因其坠落后容易伤及公众，也有强制定期检测的要求.我国由于施工管理水平和工程操作人员素质与国外相比有差距，质量控制与质量保证制度不够健全，规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低，已建或在建的工程中往往存在一些隐患，所以更有必要从法律上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求.对于土建结构工程的安全、质量问题，虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定，但是这种要求执行起来缺乏可操作性.要将结构安全质量事故减少到最低程度，还应以预防为主，通过例行检测及时发现问题。

（四）完善技术标准体系与管理体制，发挥学会、协会在技术标准编制、修订和管理中的作用；逐步淡化技术规范条文的强制性质；鼓励编制地方性规范(标准)和企业标准，适应不同地区在环境地质和经济、技术水平上的差异，并鼓励科技创新和技术进步。

总之，土木工程结构的安全性与耐久性一直是设计者与使用者非常关注的问题，关系到安全与经济的协调、基础设施的投资，并与国家现行政策、法规以及未来的经济发展息息相关，是一个复杂的系统工程问题。笔者认为，在国家有关可靠性设计统一标准的基础上，运用可靠性研究的新技术理论，并且结合结构耐久性方面的研究，适当提高土建结构设计的安全水准、结构耐久性和使用寿命，就能够使工程结构的可靠性和耐久性，更好的适应我国现代化建设的需求，适应经济市场的需求。