混凝土结构耐久性及加固技术探究

　　摘要：伴随着土木工程技术的飞速发展，混凝土的使用率愈发增加，采用混凝土结构制成的建筑也随处可见。我国是一个发展中国家，近几十年来，我国从未停止建设土木工程，因此，土木工程得到了空前的发展。在我国，采用混凝土结构进行建设是土木工程的特色型标志，因此建筑工程关注的重点倾向于混凝土结构的耐久性。在实际生活当中，建筑物因自然环境的变化，建筑物常因设计或者施工的缺陷、损伤等因素，导致建筑物出现开裂、承载力不足等问题，因此需要提出对应的修复和加固方案。

　　关键词：混凝土结构; 耐久性; 加固技术;

　　混凝土作为各项建筑项目中最基本的材料之一，在水利、电力、建筑、交通等各个领域都能见到其身影，因此混凝土产品的质量和性能将会对人们的正常生产生活产生极大的影响，因此混凝土的施工与养护问题受到了社会各界的广泛关注，而混凝土的质量和性能也是各地政府监督检验的重点，混凝土的施工与养护不当将会对混凝土自身及混凝土产品的安全性产生极大的影响，我们日常生活中由于混凝土施工及养护不当最常见的问题就是混凝土与空气接触的外表面，由于所受环境的影响加之施工养护不当，导致了混凝土表面水分短时贱内大量蒸发流失，导致了混凝土外表面发生干裂、起皮、脱落等不良问题，严重影响到混凝土产品的安全性，对此，学生认为需要，首先在施工前对混凝土原料进行细致的筛选与检测，同事科学设计混凝土的配比，同时完善施工工艺，并进行严格的现场管理，最后在施工后制定科学、有效的养护方案[1]。才能最大程度的保证混凝土的质量，为混凝土产品的使用寿命及安全性保驾华航。

　　1 混凝土耐久性评估

　　1.1 结构耐久性

　　混凝土所需要原材料主要为水泥、沙、石，而各个原材料的质量将混凝土的性能存在密切联系，将对混凝土产品的质量产生直接影响，因此施工前的首要任务就是对市场上的各项材料进行细致的对比和严格的筛选，做到有种选优；而在验材料的检测过程中，首先要对水泥的品种、杂志含量、物理力学性质、化学性能进行严格的检测，其次是对砂石进行检验，保证砂石的清洁程度，除此之外还要检测含沙量、生石灰等其他杂物质含量；除了要对混凝土原材料质量进行严格检测外，还要对混凝土原料的用量进行精明的计算，保证在施工过程中不会因为原料供应不足而导致施工中断，避免后期用料困难。而一旦出现因原料不足而导致施工中断后，要严格控制混凝土用量，避免发生铺的过厚或者过薄的情况。同时挑选施工队伍时，要选择业界信誉度高、施工经验丰富的企业，从而为混凝土的施工与养护提供良好的前提保障[2]。

　　结构耐久性一般是依据混凝土的剩余耐久年限和混凝土本身的耐久性等级两个指标来进行综合评估的。剩余耐久年限是指结构耐久性的有效时长与已使用时长之差，剩余使用年限简洁明了地反应出建筑结构可以使用的时间，利用估计剩余使用年限，可以明确地了解其结构还能使用多久，如果结构剩余使用年限将近，可尽早地对结构进行修复加固，必要时可进行更换，避免危险事故发生[3]。

　　1.2 构件耐久性

　　混凝土的构件是指由混凝土为原材料而制成的各种形状的产品。混凝土本身的强度等级大小、混凝土外侧的保护层厚度标准和混凝土具体使用的环境恶劣情况是影响混凝土构件耐久性的三大因素。加强混凝土本身材质的强度等级大小可明显地为构件的耐久性能的提高；混凝土的保护层厚度大小与构件的承载力和适用性密不可分，而且对构件的耐久性起着重大影响；当外界环境不同时，混凝土构件的侵蚀进度会不尽相同，对耐久性能判断造成干扰。评估构件的耐久性主要是从耐久性评定和耐久性检测两个方面来进行的，耐久性评定是指利用测评内部结构的各项指标来判断承载力是否有所下降、是否发生粘结锚固破坏、钢筋是否锈蚀等[4]。耐久性检测主要是针对混凝土的含碱量、骨料的碱活性、钢筋的锈蚀量和混凝土的碳化深度等方面进行检测。

　　2 提高混凝土耐久性的途径

　　2.1 混凝土材料

　　混凝土施工前验原材料的配比同样十分重要，配比不合理，一旦出现含水高或者含沙高，都会对混凝土产生印象。施工前要根据实际需求是不厌其烦的通过多次实验进行摸索，要根据实际的施工环境和工作经验严格遵循混凝土厂商给出的混凝土试配报告进行配比。首先保证砂和石头中包含的泥土量在报告的范围一下，同时混凝土中碎石的强度需要达到良好的花岗石级别，而砂石含则要保证是含泥量低的中粗砂，最为重要的就是要严格筛选砂石，使其中不夹杂着螺壳材质，同时不使用过期或者是才出炉的水泥，普通的水泥，5—31.5mm花港碎石或者是其他符合要求的碎石、中粗的黄砂、粉煤灰全都必须按照要求进行充足的准备，另外还需要根据所需要的外加剂的具体型号和参量准备足够的外加剂。除了水以外的所有的混凝土组成的材料都必须经过材料复试并且及格才可以使用[5]。

　　而混凝土在生产、运输等等过程中很难保证不会出现意外，常见的问题就是机械设备出现故障、停电、堵车等，为了保证有充分的突发情况的处理时间，混凝土最终凝固的时间保持在6到8个小时，而且混凝土运输到施工的现场后的终凝时间不少于4个小时。

　　材料组成会对混凝土耐久性造成至关重要的影响。构成混凝土的主要材料是水泥、骨料和矿物。

　　为了提高混凝土耐久性，可以从材料方面进行考虑：

　　1）加强水灰比的控制力度，保证水泥用量达到标准值；

　　2）选取粗、细骨料时提高筛选标准，保证砂率符合规定；

　　3）在混凝土中加入部分改善剂和高效活性矿物，用于减少混凝土中的空隙比例，增强混凝土的抗渗性和稳定性，在一定程度上提高混凝土的密实度。

　　2.2 混凝土的结构设计

　　混凝土的结构设计主要是指混凝土的保护层和混凝土的施工使用比例。对混凝土的内部体系进行加工处理可以适当地提高耐久性。在比例调配设计过程中，要注意使用的水灰比达到最小以及水泥的最多使用量数值，即通过理论分析的水灰比要小于实际使用过程中的水灰比，通过理论分析的水泥用量要大于实际使用中的水泥用量。关于保护层厚度对耐久性的影响，有实验数据显示，在室外标准环境条件下，保护层标准差不同的钢筋在其厚度一致的条件下，标准差大的比标准差小的钢筋锈蚀严重[6]。

　　2.3 混凝土结构工程施工

　　在施工过程中可以通过改进工艺的方法来实现混凝土耐久性的增强，主要的工艺方法是浇筑、养护、振捣、拌制等。密实浇筑和振捣密实两种方法可以增加混凝土的强度，在实际使用过程中常用的是机械浇筑和强力振捣两种；湿热养护可以加速强度的增长，一般使用自然养护；国外已经研制出二次投料搅拌和高频振捣等新的工艺技术，此类工艺方法相比于国内方法能够使混凝土搅拌更加均匀，对混凝土的强度提高有很大帮助。

　　3 混凝土结构加固技术分析

　　3.1 加固的原则

　　加固结构是采取具有实际效果的方法将被某些被损坏的构件重新复原到具有原有功能的方法，又可以是在原有功能的基础之上，让其结构的功能得到提升，以满足在新的使用条件下仍能满足功能的需求，在进行设计工作时，材料、设备以及计算简图等要尽量符合实际条件，更要尽可能结合钢筋混凝土结构的加固方案，遵循先鉴定后加固的原则[7]。

　　3.1.1 全面比较原则

　　不能仅仅根据自己的印象和经验做出选择，应该对钢筋混凝土自身的破坏程度、建筑物本身占用空间、其他各方面技术因素和非技术因素等进行评估，最后将所有方案进行分析和对比，再选出最合理的方案。

　　3.1.2 实际出发原则

　　综合思索钢筋混凝土结构选取材料的性能和其内部的作用力，从实际出发，加强设计前的调查分析力度，全方位考虑原有结构被破坏和损害的状态以及原有结构中早期存在的问题，并测量钢筋混凝土本身结构的可靠程度。

　　3.1.3 协同受力原则

　　在敲定结构加固方案时，需要在协同受力的原则下进行全面分析比较。经常采取的方法是保证新添加的构件、部件或者截面能和原有钢筋混凝土自身结构构件没有受到损坏的部分共同工作、共同受力、共同承受在加固之后应该承受的荷载和变形。

　　3.1.4 保留完好原则

　　在对各部位加固的过程中，要尽可能保证其自身结构不受到损坏，并能保存和利用有价值的部分。

　　3.2 加固的方法

　　3.2.1 加大截面加固技术

　　这种方法是利用同种材料来增大构件的配筋和截面面积的方法。这种加固技术常被用于裂缝的修补，用以提高构件的强度和稳定性等。在试筋的过程当中，混凝土的承载力和它的截面面积关系密切。该加固技术对于原混凝土构件截面尺寸没有限制性的要求，但对建筑空间的尺寸有一定影响，所以只有当建筑空间不受任何限制的情况下，才能采用这种方法。

　　3.2.2 粘钢加固技术

　　用粘结剂粘贴在混凝土的四周，大大提高其原来的设计承载力以及抗破坏能力。主要针对混凝土受弯构件的外部形态，在加固的过程当中，粘贴一定数量的钢板结构，将钢板和混凝土牢固地粘贴在一起，形成一个整体，使得应力得到有效传递，以此达到加固构件承载力的目的。构件由于截面积大小限制和需或需要大幅度提高承载力的部位常常采用这种加固方式。

　　3.2.3 预应力加固法

　　在原构件的外侧增添应力钢筋，通过外加预应力来改变原结构的内应力分布状态。在实际加固过程中常使用钢拉杆和撑杆，把卸载和加固技术结合在一起，提高结构的承载力限度和增加结构外表的舒适形象。这种方法多运用于大跨度结构或者加固效果不理想且应力应变较高状态下的重型结构。

　　3.2.4 增设支点加固法

　　这种普遍的加固技术，它的原理是利用增加设置支点的方法来减小结构的形变量，借此来改变力的方向。此类方法多用于对功能要求和外观要求不是很高的加固任务中，例如抢修。

　　3.2.5 碳纤维粘贴加固法

　　碳纤维加固法就是指将碳纤维材料在胶粘剂中充分浸润并固化，完全粘接固定在混凝土的外部结构上，形成坚韧的复合层，对原结构起到补强作用，最终使构件的总体承载力得到提升。碳纤维粘贴加固法主要运用在桥梁维修加固工程中，对比于其他加固方法而言，该方法的优点在于：耐久性好、抗冲击能力强、弹性模量大、耐腐蚀性好等。这种方法在建筑耐久性领域使用率较高。

　　4 结论

　　混凝土结构建筑的使用寿命较短，在某些地区的混凝土结构建筑在经历几十年的不利条件和环境因素后，会出现老化及裂纹等现象，严重影响建筑的外观形象，建筑物载重能力严重下降，无法满足正常的承载要求，为了避免建筑物的损坏，需要对该类建筑物进行结构修复和加固，与此同时，在设计、施工、维护等各个环节，混凝土的耐久性都会受到影响，为了解决庞大维修费和管理费及耐久性问题，需实行根本性的技术方面的改革。由于加固技术被引用的时间还不长，当使用各种不同的加固方法时，不论是理论或者实践的经验尚且不足，还需要对这些加固技术的受力特性和施工要点进行更深入的研究；在一个工程项目中，加强施工制度的管理，增加对施工技术人员的培训，进而实现施工质量的提高。

　　参考文献

　　[1]金伟良，赵羽习.混凝土结构耐久性（第二版）[M].北京：科学出版社，2014年版：01.

　　[2]梁兴文，史庆轩.混凝土结构设计原理（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2016年版：03.

　　[3]林文修.混凝土结构加固方法与实施要点[M].北京：中国建筑工业出版社，2008年版：01.

　　[4]李田，刘西拉.混凝土结构耐久性分析与设计[M].北京：科学出版社，1999年版：01.

　　[5] 李海龙.简析混凝土加固技术[C].李海龙.简析混凝土加固技术.江苏：泰州市建筑设计有限公司，2014年版：01.

　　[6]魏新良.浅谈混凝土结构的耐久性[C].魏新良.浅谈混凝土结构的耐久性.现代商贸工，2007年版：01.

　　[7]叶国华，郑亚平.浅谈混凝土结构的耐久性设计与施工.[C].科技信息，2007年版：01.