混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響因素的研究與討論

李茂

摘要：混凝土耐久性是指混凝土構(gòu)件在長期使用條件下抵抗各種破壞因素作用而保持其原有性能的性質(zhì)。近年來，隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，高性能混凝土的研究與應(yīng)用普遍得到人們的重視，混凝土耐久性的研究則是其核心的研究內(nèi)容。關(guān)鍵詞：混凝土耐久性 主要因素 提高措施

混凝土作為土建工程中用途最廣，用量最大的建筑材料之一，其強(qiáng)度不斷提高， 且混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題也愈來愈被人們所關(guān)注。所謂混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性， 是指混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素的作用下， 在設(shè)計要求的目標(biāo)使用期內(nèi)， 不需要花費(fèi)大量資金加固處理而能保持其安全、使用功能和外觀要求的能力。

1、影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素

1.1 內(nèi)在因素

混凝土材料的自身特性、混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工質(zhì)量是決定其耐久性的內(nèi)因?；炷恋牟牧辖M成，如水灰比、水泥品種和數(shù)量、骨料的種類與級配都直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，混凝土的外表缺陷會造成水分和侵蝕性物質(zhì)滲入混凝土內(nèi)部，與混凝土發(fā)生物理化學(xué)作用，同樣影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

1.2 外界因素

混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件和防護(hù)措施，是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的外因。外界環(huán)境因素對混凝土結(jié)構(gòu)的破壞是環(huán)境因素對混凝土結(jié)構(gòu)物理化學(xué)作用的結(jié)果。環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞主要有：

1.2.1 混凝土的碳化

混凝土的碳化是指混凝土中氫氧化鈣與滲透進(jìn)混凝土中的二氧化碳和其它酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程，一般情況下混凝土呈堿性，在鋼筋表面形成堿性薄膜，保護(hù)鋼筋免遭酸性氣體的侵蝕，起到了"鈍化"保護(hù)作用。碳化的實(shí)質(zhì)是混凝土的中性化，使混凝土的堿性降低，鈍化膜被破壞，在水分和其它有害介質(zhì)侵入的情況下，鋼筋就會發(fā)生銹蝕。

1.2.2 氯離子的侵蝕

氯離子對混凝土的侵蝕是氯離子從外界環(huán)境侵入已硬化的混凝土造成的。海水是氯離子的主要來源（沿海地區(qū)有部分混凝土采用海砂做細(xì)骨料，海砂必須經(jīng)過除氯處理），氯離子對混凝土的侵蝕屬于化學(xué)侵蝕，對結(jié)構(gòu)的危害是多方面的，但最終表現(xiàn)為對鋼筋的銹蝕。

1.2.3 堿―骨料反應(yīng)

堿―骨料反應(yīng)一般是指水泥的堿和骨料中的活性硅發(fā)生反應(yīng)，生成堿―硅酸鹽凝膠，并吸水產(chǎn)生膨脹力，造成混凝土開裂。其引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞程度，比其他耐久性破壞發(fā)展更快，后果更嚴(yán)重，一旦發(fā)生，很難加以控制，一般不到兩年就會使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂。

1.2.4 凍融循環(huán)破壞

滲入混凝土中的水在低溫下結(jié)冰膨脹，從內(nèi)部破壞混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，經(jīng)多次凍融循環(huán)后，損傷積累將使混凝土剝落酥裂，混凝土強(qiáng)度降低。在反復(fù)凍融循環(huán)后，混凝土中的裂縫會互相貫通，其強(qiáng)度也會逐漸減低，最后甚至完全喪失，使混凝土由表及里遭受破壞。

1.2.5 鋼筋銹蝕

鋼筋腐蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的重要因素?；炷林袖摻罡g的首要條件是混凝土的碳化和開裂，只有將覆蓋鋼筋表面的堿性鈍化膜破壞，加之有水分和氧的侵入，才有可能引起鋼筋的腐蝕，鋼筋腐蝕伴有體積膨脹，使混凝土出現(xiàn)沿鋼筋的縱向裂縫，造成鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力破壞，鋼筋的有效截面面積減少，材料的各項性能也會發(fā)生衰退，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力降低，變形和裂縫增大等一系列不良后果，并隨著時間的推移，腐蝕會慢慢惡化，最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的完全破壞。鋼筋銹蝕也是引起混凝土結(jié)構(gòu)耐久性下降的最主要和最直接的因素。

2、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工原則

2.1混凝土結(jié)構(gòu)耐久性取決于混凝土材料的自身特性和結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境，與結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及養(yǎng)護(hù)管理密切相關(guān)。一般從三個方面解決混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性：

（1）采用高性能的混凝土，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，提高混凝土的抗?jié)B性，提高混凝土自身的抗破損能力。

（2）加強(qiáng)建筑物的排水和防水層設(shè)計，改善建筑物的環(huán)境作用條件。

（3）設(shè)計時可加大鋼筋保護(hù)層厚度，施工中嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層厚度，加強(qiáng)構(gòu)造鋼筋，防止控制裂縫發(fā)展，采用具有防腐保護(hù)的鋼筋。

2.2混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基本要求：

提高混凝土自身的耐久性能有效阻止腐蝕性介質(zhì)的滲入，是解決混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的前提和基礎(chǔ)，水灰比和水泥不僅影響混凝土的強(qiáng)度，而且是影響混凝土耐久性的主要因素，影響混凝土抗?jié)B性的根本因素是孔隙率和孔隙特征。混凝土的孔隙率越低，連通孔越少，抗?jié)B性越好?；炷林械臐B水通道主要是來自水泥漿中多余的水分蒸發(fā)而留下的氣孔和水泥漿泌水所產(chǎn)生的毛細(xì)管孔道、內(nèi)部的微裂以及施工振搗不密實(shí)產(chǎn)生的蜂窩、孔洞，這些都會導(dǎo)致混凝土滲水。為了防止鋼筋腐蝕，在混凝土中摻入各類活性礦物摻合料以及采用較低的水灰比，可以極大地改善混凝土的顆粒級配，使混凝土盡可能地密實(shí)，使其具有良好的抗?jié)B透性能，控制最低水泥用量也很重要，單位水泥用量較高的混凝土拌合物比較均勻，可減少混凝土搗實(shí)中出現(xiàn)的局部缺陷。

2.2.1加大鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度

混凝土碳化是鋼筋銹蝕的前提。只有混凝土保護(hù)層碳化，鋼筋表層鈍化膜破壞，鋼筋才有可能銹蝕，因此加大混凝土保護(hù)層厚度，并在施工中嚴(yán)格加以控制，是保護(hù)鋼筋免于銹蝕，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最重要措施之一。

2.2.2加強(qiáng)構(gòu)造配筋，防止和控制混凝土裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)的任何損傷與破壞，一般都是首先在混凝土中出現(xiàn)裂縫，裂縫的存在會增加混凝土滲透性，使侵蝕破壞作用升級，混凝土耐久性不斷下降。因此，防止和控制混凝土的裂縫，對提高混凝土耐久性十分重要?？刂苹炷恋牧芽p，除按規(guī)范要求控制正常使用極限狀態(tài)的工作裂縫以外，重要的是要采取構(gòu)造措施，控制混凝土施工及使用過程中大量出現(xiàn)的非工作裂縫。

2.2.3增大保護(hù)層厚度與控制混凝土裂縫的矛盾

增加鋼筋保護(hù)層厚度對于提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性最為有效，也是最簡易最經(jīng)濟(jì)的措施，但過厚的鋼筋保護(hù)層對控制混凝土產(chǎn)生表面裂縫不利，這是因?yàn)殇摻畹目沽炎饔么嬖谟行Х秶?，在一般環(huán)境下抗裂范圍為10d，在潮濕環(huán)境下僅為8d，如果保護(hù)層過厚即使增加配筋量，對控制裂縫仍然效果有限。結(jié)構(gòu)裂縫的控制在很大程度上取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計，而合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和配筋，可以有效地防止結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，因此，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以有效地保證結(jié)構(gòu)的耐久性，在配筋設(shè)計中，應(yīng)在增加保護(hù)層厚度與控制構(gòu)件裂縫之間尋求一個最佳平衡點(diǎn)，使混凝土保護(hù)層在不開裂的條件下最大限度地發(fā)揮其保護(hù)鋼筋的作用。

3、結(jié)束語

混凝土結(jié)構(gòu)的破壞并非是某一孤立原因造成的，多是與環(huán)境條件、混凝土自身特性及結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工等因素有關(guān)。因此，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要途徑，一方面是提高混凝土的性能，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，提高混凝土的抗?jié)B性，有效防止或控制混凝土開裂，阻止侵蝕介質(zhì)的滲入，另一方面加大混凝土保護(hù)層厚度，防止由于混凝土保護(hù)層碳化引起的鋼筋鈍化膜破壞和銹蝕。

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