1 影響混凝土耐久性的主要因素

混凝土的結(jié)構(gòu)耐久性是指混凝土結(jié)構(gòu)在特定的使用年限周期內(nèi)，在各類影響因素、破壞因素等環(huán)境條件交互或單一的作用下，不再增加額外的費(fèi)用進(jìn)行結(jié)構(gòu)的加固處理而能夠保證正常使用、整體外觀性變化不大、安全性能良好的能力，通常情況下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的指標(biāo)包括抗?jié)B性、抗侵蝕性、抗凍性、堿骨料反應(yīng)、混凝土的碳化等。

1.1 內(nèi)部因素

內(nèi)部因素一般指混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級(jí)，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)越高，其耐久性越好。合理的提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)有利于混凝土的耐久性;滲透性好，耐久性差，混凝土中孔隙的含量增大，不利于混凝土的密實(shí)，抵抗破壞的能力減小，港區(qū)混凝土受氯離子滲透最嚴(yán)重;保護(hù)層厚度增大，有利于抵抗外界自然環(huán)境的侵蝕，包括水力、風(fēng)力、波浪等的侵蝕;水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)和用量多少，直接關(guān)系混凝土的強(qiáng)度，結(jié)合工程背景合理選用水泥，能有效的提高混凝土的壽命;選用引氣劑、防水劑、阻銹劑等外加劑，改善混凝土耐久性。

1.2 外部因素

主要有環(huán)境溫度、濕度以及二氧化碳的含量，港區(qū)混凝土施工中，海水的影響也是主要因素。混凝土影響的各項(xiàng)外部因素和混凝土內(nèi)部因素中的完善性強(qiáng)度的綜合作用，使得混凝土的耐久性產(chǎn)生了優(yōu)劣狀態(tài)。因此，在混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的主要原因是前期設(shè)計(jì)不當(dāng)、建設(shè)中的施工不良、使用過程中的維修不當(dāng)。

同時(shí)，混凝土的使用環(huán)境也是影響混凝土耐久性的因素，包括人類生活環(huán)境的影響和生產(chǎn)環(huán)境的影響，這些影響對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)或多或少的產(chǎn)生著各式各樣的不利作用，人為因素是產(chǎn)生這些不利作用的主要原因。例如在散鹽碼頭上散鹽的無意灑落流失在碼頭混凝土結(jié)構(gòu)的接觸面上會(huì)產(chǎn)生或加重氯離子對(duì)碼頭工程混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕作用;在件雜貨碼頭上進(jìn)行貨物的裝卸過程中產(chǎn)生貨物掉落致使碼頭混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷。

2 混凝土耐久性的影響現(xiàn)象

2.1 混凝土的堿集料反應(yīng)

這用反應(yīng)產(chǎn)生的原因是混凝土結(jié)構(gòu)集料中的一類或幾類活性礦物與混凝土結(jié)構(gòu)中的微小孔隙中的堿性的液體溶液發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，這種反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生吸水膨脹的堿—硅酸鹽凝膠，體積增大的倍數(shù)為3～4倍，混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生剝落、開裂的現(xiàn)象，混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相應(yīng)的降低，甚至?xí)够炷两Y(jié)構(gòu)破壞，由于堿集料反應(yīng)是一個(gè)緩慢而漫長(zhǎng)的過程，他的進(jìn)程可能要持續(xù)幾年到幾十年，所以混凝土結(jié)構(gòu)破壞是一個(gè)長(zhǎng)期的過程?；炷两Y(jié)構(gòu)發(fā)生堿集料反應(yīng)需要具備三個(gè)條件:混凝土結(jié)構(gòu)中要包含活性礦物，例如活性活性二氧化硅、粘土質(zhì)巖、白云質(zhì)類石灰?guī)r等;混凝土結(jié)構(gòu)中有可溶性的堿性物質(zhì)或混凝土結(jié)構(gòu)本身能夠滲入堿性物質(zhì);能夠提供吸水膨脹的水分。

2.2 混凝土的凍融破壞

在工程施工中混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生水化硬結(jié)，混凝土結(jié)構(gòu)由于含有水分蒸發(fā)或處于游離狀態(tài)會(huì)在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生毛細(xì)孔，主要原因是為了保證混凝土結(jié)構(gòu)澆筑時(shí)的的和易性而多添加水分，多出的水隨著混凝土結(jié)構(gòu)的微細(xì)孔隙蒸發(fā)或留在孔隙中處于游離狀態(tài)，當(dāng)溫度降低到結(jié)冰點(diǎn)以下時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)中毛細(xì)孔中的游離水發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，水在結(jié)冰狀態(tài)下發(fā)生膨脹，即凍脹現(xiàn)象，這時(shí)混凝土產(chǎn)生體積膨脹，具統(tǒng)計(jì)，混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生膨脹現(xiàn)象時(shí)體積增加約9%，混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部會(huì)發(fā)生破壞。經(jīng)過多次的降溫升溫，混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生多次的損傷破壞，累積到一定程度就發(fā)生了結(jié)構(gòu)破壞。

2.3 侵蝕性介質(zhì)的腐蝕。

在石油化工、港灣、化學(xué)工業(yè)建設(shè)中的一些化學(xué)介質(zhì)會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生侵蝕作用，在化學(xué)介質(zhì)的侵蝕作用下，混凝土中的部分成分發(fā)生物理化學(xué)的作用，產(chǎn)生溶解、流失，進(jìn)而會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生松軟破壞、裂隙、孔隙等，有的化學(xué)介質(zhì)會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)中的物質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)的膨脹破壞。

2.4 機(jī)械磨損。

混凝土結(jié)構(gòu)的機(jī)械磨損主要發(fā)生在混凝土結(jié)構(gòu)的面層，在港口方面主要有碼頭面層、路面、堆場(chǎng)面層等，針對(duì)機(jī)械磨損可有針對(duì)性的采用耐磨地面，增加耐磨性。

2.5 混凝土的碳化。

由于混凝土結(jié)構(gòu)中含有Ca(OH)2，它會(huì)與混凝土表面或滲入混凝土中的二氧化碳、二氧化硫等酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸鈣、硫酸鈣等。碳化過程或碳化結(jié)果會(huì)減弱混凝土本身的堿性，致使鋼筋表面發(fā)生銹蝕，也會(huì)使混凝土產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂。

2.6 鋼筋銹蝕。

混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋發(fā)生銹蝕，甚至發(fā)生鋼筋的銹脹作用，能夠?qū)е禄炷帘旧淼谋Ｗo(hù)層破壞脫落，同時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋變細(xì)，有效面積變小，且混凝土與鋼筋的粘結(jié)力變?nèi)?，使混凝土?gòu)件的結(jié)構(gòu)承載力減小，甚至發(fā)生破壞，影響混凝土結(jié)構(gòu)的整體效果。

3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性措施

從混凝土構(gòu)造方面考慮，其可以采用的措施包括:①確定最小保護(hù)層。其主要目的是為了防止混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕。在海水環(huán)境下，針對(duì)水下區(qū)、水位變動(dòng)區(qū)、浪濺區(qū)、大氣區(qū)選用合理的保護(hù)層厚度;②確定混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)和最小水泥用量;③確定最大水灰比，主要是為了保證混凝土的密實(shí)性;④對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的堿含量、含鹽量進(jìn)行限制。

從混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響現(xiàn)象來考慮，其可以采用的措施包括:①控制或防止堿集料反應(yīng):優(yōu)選選用低堿水泥;以粉煤灰、礦渣等摻合料加入到混凝土中以減少混凝土中的堿性物質(zhì);控制含有活性成分的骨料含量。②對(duì)于混凝土凍融破壞的主要防制措施:首先控制混凝土中游離態(tài)的自由水的含量，降低水灰比;其次施工過程中使用引氣劑，在混凝土結(jié)構(gòu)中形成細(xì)小的微小氣孔，提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍性。③采用措施防止化學(xué)介質(zhì)的腐蝕:摻入樹脂、硫磺、水玻璃等外加劑以便形成特種混凝土，在抗腐蝕能力方面采取有效措施，對(duì)混凝土使用壽命的增加和混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的延長(zhǎng)均有作用。④防止混凝土碳化采取的主要措施:針對(duì)工程特點(diǎn)、環(huán)境、氣候等選用合適的水泥品種，采用合適的混凝土等級(jí)，合理提高混凝土中水泥額用量;混凝土拌合過程中控制好混凝土水灰比，增加混凝土的密實(shí)度，以及在外加劑的使用合理加以控制。⑤防止鋼筋銹蝕的主要措施包括:控制好混凝土原材的選用材料，在混凝土設(shè)計(jì)及施工過程中要確保混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性;設(shè)計(jì)時(shí)要合理設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度，施工時(shí)確保保護(hù)層的施工質(zhì)量;可以在表面進(jìn)行涂膜防護(hù)，阻止引起銹蝕作用的水、O2、O2的進(jìn)入;在鋼筋表層涂抹防銹劑等。

4 結(jié)束語(yǔ)

港區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性受多面影響，包括內(nèi)外部因素，水泥、混凝土孔隙、保護(hù)層等為內(nèi)部因素，環(huán)境溫度、濕度、海水環(huán)境等為外部因素，在建設(shè)中針對(duì)工程本身的性質(zhì)、環(huán)境等采用相應(yīng)的措施，使其對(duì)混凝土耐久性影響降到最低，保證混凝土的質(zhì)量。建立健全良好的管理、操作制度，周期性的對(duì)維護(hù)進(jìn)行維護(hù)，有效的提高混凝土的耐久性。

[1]水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范.(JTS 202-2011)，2011.

[2]夏曉迪.高樁碼頭耐久性及剩余使用壽命評(píng)估.天津大學(xué).