二级建造师：关于城市轨道交通工程混凝土结构耐久性设计与实践
[摘要]过去，人们一直认为钢筋混凝土是耐久性材料，因此通常对它的使用性和结构安全性进行重点考虑，却忽视了它的耐久性。事实上，钢筋混凝土的耐久性是一个非常重要的设计内容。全球许多地方的混凝土道路或桥梁发生耐久性破坏的情况非常严重，因此这个问题必须引起重视。本文从钢筋混凝土结构耐久性的重要性、影响混凝土结构耐久性的因素、城市轨道交通工程混凝土结构耐久性设计和耐久性实践方面出发，具体阐述了混凝土耐久性的相关问题。
[关键词]城市轨道;交通工程;混凝土结构;耐久性
混凝土结构耐久性是指混凝土能够抵抗四周不利因素不断作用的性能。混凝土结构耐久性问题主要表现为：混凝土碳化、钢筋锈蚀、混凝土与钢筋之间的相互作用力削弱等。混凝土结构耐久性对工程设施的使用寿命和质量都有着重大影响，因此要对这一问题予以重视。
一、混凝土耐久性的重要性
一直以来，混凝土结构在人们的意识中，都被认为是一种耐久性良好的结构形式，应用范围非常广泛。但事实上，钢筋混凝土结构存在一定的问题，如结构失效、耐久性问题等等。而且这些问题严重影响着城市轨道交通工程的质量和使用寿命。从大量工程事实来看，由钢筋混凝土结构耐久性引起的质量问题对整个工程造成的损失是非常巨大的。因此这一问题必须得到专业人员足够的重视。工程人员既要对在建工程进行科学的耐久性评估，又要对拟建项目进行耐久性分析和预测，并对可能影响混凝土耐久性和使用寿命的因素高度重视。从而在所有的环节对混凝本的耐久性进行严格把控，提高项目的使用年限。
二、混凝土结构耐久性的影响因素
1、抗冻失败
这一问题主要出现在寒冷地区，或者是温度很低的季节。水分进入混凝土中之后因为寒冷而结冰，然后再融化。如此反复多次之后，造成混凝土出现裂缝。而且随着时间的推移，裂缝会越来越大，对混凝土结构造成破坏。由于混凝土是多孔结构，如果没有配套的防水系统，那么极有可能腐蚀性物质就会沿着水分进入混凝土中，对混凝土进行更深一步的破坏。
2、混凝土碳化
混凝土中含的氢氧化钙与空气中的二氧化碳及其他酸性气体产生的化学反应就是碳化反应。一旦混凝土发生碳化反应，就会引起碱性降低、钝化膜破坏。在水分及其他物质的作用下，就会发生钢筋锈蚀的现象。
3、钢筋锈蚀
钢筋锈蚀是造成混凝土耐久性缩的最重要原因。钢筋混凝土锈蚀是多种物质共同作用的结果。与钢筋腐蚀现象共同出现的是体积膨胀，体积膨胀导致混凝土沿着钢筋出现裂缝。且随着裂缝的不断加大，钢筋腐蚀现象愈加严重，体积膨胀越来越明显，继而出现新一轮的恶性循环。最终导致混凝土与钢筋之间的粘接力不断减弱，直至混凝土内部结构被完全破坏。
4、碱骨料反应
水泥中的碱与骨料中的活性硅发生化学反应，产生碱硅酸盐凝胶。碱硅酸盐凝胶吸水后膨胀，造成混凝土出现裂缝。且这种化学反应破坏程度更强、速度更快、后果更严重，且外力很难控制。一旦出现就会不断扩大，对城市轨道交通造成严重影响。因此要对这一问题加大关注力度。
三、混凝土结构耐久性设计
混凝土结构耐久性遭到破坏的原因多种多样，破坏机理、破坏形式也都不尽相同。混凝土结构的耐久性设计可从结构型式、保护层厚度、材料、环境等方面进行考虑。
1、选择合理的结构型式。合理的结构型式能够有效提高混凝土结构的耐久性、抗裂、防渗等性能，并且充分考虑到了城市轨道在运行过程中的结构变形和荷载变化对路面产生的影响，因此合理的结构型式至关重要。
2、增加钢筋混凝土结构的保护层厚度。例如钢筋混凝土管片的厚度可由40mm增加到45mm，单层墙外排保护层厚度可由55mm增加到70mm，内配可由35mm增加到50mm。
3、环境。根据我国的《混凝土结构设计规范》以及城市轨道交通的具体特点，应从以下几类环境作用下混凝土钢筋结构的耐久性入手进行设计：正常的大气环境作用、冻融循环破坏、氯污染引起的钢筋锈蚀破坏以及高侵蚀性介质的腐蚀破坏。
4、材料
强度等级越高的混凝土，其密实性越好，在一定程度上被水分破坏的可能越小，越具有较好的耐久性。因此要选用优质的混凝土原材料，配制混凝土时严格按照比例要求，配制出抗裂性能、防渗性能较高的混凝土。
四、城市轨道交通混凝土结构耐久性实践
1、优选混凝土原材料
首先，胶凝材料。水泥应符合国家的现行标准，矿粉要控制其活性指数、比表面积，粉煤灰选择来自于工艺比较先进的电厂。其次，集料。不采用可能发生碱集料反应的活性集料，不使用海砂，水溶性氯化物不超过骨料重量的0.02%。最后，外加剂。宜使用高性能减水剂，减水剂中氯离子含量小于等于0.6%，总碱量小于等于15%。减水剂的减水率不低于25%，含固量大于20%，泌水率比小于等于60%，
2、采用高性能混凝土
首先，在混凝土配合比设计时，要根据实际情况，以耐久性为原则，并重抗渗性和抗裂性，同时兼顾混凝土的工作性能、土力学性能。其次，在混凝土的配制方面，要选取优质的原材料，并严格控制比例，配制出抗裂性优、体积稳定性高、抗渗性好的混凝土。
3、严格控制混凝土的施工质量
施工质量也是影响混凝土耐久性的一个关键因素。具体的混凝土施工包括搅拌、运输、浇筑、振捣、拆模等前期工作和养护、施工缝与后浇带、预制管片施工、质检等后期工作。施工人员要严格控制混凝土的施工工作，确保混凝土质量，提高它的耐久性。
4、把控好耐久性混凝土施工中的关键技术
施工质量是影响混凝土耐久性的一个关键因素，而施工过程中的关键技术则是影响混凝土结构耐久性的重中之重的因素。因此要把握好混凝土施工中的关键技术，无论是施工前的准备工作、施工过程，还是质检工作，都要高度重视，严格控制质量。
结束语
综上所述，混凝土结构的耐久性对城市轨道交通影响深远。因此，要提高对钢筋混凝土从施工到质检以及后面的养护工作的重视程度，确保混凝土的耐久性，提高城市道路的使用寿命。
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