淺析混凝土結構的耐久性

劉宇增

摘 要：結構耐久性的微觀機理研究的基礎是認識其耐久性的規(guī)律，同時也能作為對現(xiàn)有建筑物進行診斷、鑒定與加固的基礎。耐久性研究中的一個重要研究內(nèi)容就是通過研究微觀機理的過程，從而建立微觀機理與和宏觀現(xiàn)象之間的聯(lián)系。

關鍵詞：混凝土碳化;鋼筋銹蝕;氯離子侵

引言：一直以來，混凝土被看做是可以長期使用、密實的澆注石體，混凝土的堿性環(huán)境保護中處于其內(nèi)部的鋼筋不受的銹蝕?；诖?，人們對混凝土結構使用壽命給以重視，然而對混凝土結構耐久性重視不足，造成研究混凝土結構耐久性相對滯后。在宏觀上混凝土結構耐久性不良其表現(xiàn)為開裂從而導致混凝土發(fā)生損壞，最終影響建筑物的使用壽命，因此，對混凝土結構的耐久性必須要給以重視。

一、混凝土的碳化理論研究

（1）混凝土結構的碳化機理。當水泥石中的水化產(chǎn)物與結構構件所處周圍

環(huán)境中的成分與二氧化碳起作用，同時生成碳酸鹽物質(zhì)或其他物質(zhì)的過程，就稱為混凝土的碳化。構件碳化以后，其混凝土的內(nèi)部組成及組織將會發(fā)生變化，從而將直接導致混凝土結構物的性質(zhì)及其耐久性發(fā)生變化。

（2）混凝土碳化的影響因素研究。從以上所述的混凝土碳化機理的表述中

可以看出，混凝土結構本身的密實性以及其堿性儲備的大小是混凝土結構是否發(fā)生碳化的決定因素，即混凝土構件中Ca （OH） z的含量大小和結構本身的滲透性起著舉足輕重的作用。因此，可以認為，如果混凝土的孔隙率愈小，滲透性就愈差，結構密實性就會愈高，且其中Ca （OH） z含量越大，則混凝土結構的抗碳化性能就會愈好;反之，則混凝土構建的抗碳化性能就愈差。所以歸納起來，影響混凝土碳化的主要因素有周圍環(huán)境、施工和材料等三大類因素。

（3）混凝土碳化的危害研究。在實際工程中，某些條件卜，混凝土碳化以

后，混凝土結構的密實性將會得到一定程度的增加，混凝土的抗化學腐蝕能力也會得到一定程度的提高?？傮w而言，混凝土的碳化對混凝土結構的危害主要體現(xiàn)在兩方面：第一，使混凝土結構自身的延性發(fā)生降低，不利于結構的抗震;第二，構件的碳化會破壞鋼筋表面的鈍化膜，導致鋼筋發(fā)生銹蝕。

（4）減少混凝土碳化的措施研究。

為了減少混凝土的碳化，工程中一般采取以卜措施：①加大構件的保護層厚度，這是工程中最常用的保護鋼筋不遭銹蝕的辦法;②采用表面涂層或表面覆蓋層等使混凝土與大氣隔絕的方法，將會對減少或預防混凝土碳化有著顯著的效果;③混凝土施工時，振搗的方法選取也要注意，應盡量采用保證混凝土構件的密實性較好的機械振搗的方法。同時，施工過程中，應盡量避免對構件采取加熱養(yǎng)護的方法以加速混凝土構件的硬化;④施工中過程中合理設計混凝土配合比。

二、鋼筋銹蝕理論研究

鋼筋腐蝕是影響鋼筋混凝土結構耐久性和使用壽命的重要因素。

（1）鋼筋銹蝕機理研究。鋼筋在混凝土構件中的銹蝕是在潮濕的環(huán)境中發(fā)

生的，因此它屬于濕腐蝕。這種腐蝕是在氧氣和水的共同作用卜，發(fā)生的一種電化學腐蝕。其過程是首先處在鋼筋表面的鐵會不斷失去電子并溶于水，在此過程中，鋼筋將逐漸被腐蝕。

（2）鋼筋銹蝕的影響因素研究。鋼筋混凝土構件固有的內(nèi)在影響因素有混凝土的密實度、保護層厚度、結構內(nèi)部完好性狀態(tài)及其液相的組成（pH值及C，含量等）等，而構件周圍所處的環(huán)境的腐蝕性、周期性的冷熱交替作用及凍融循環(huán)作用等則是鋼筋銹蝕的主要外界影響因素。

（3）鋼筋銹蝕的危害研究。鋼筋銹蝕后，對混凝土結構的危害有以卜三個方面：①當構件中鋼筋銹蝕的截面損失率較小，在5%以內(nèi)時，此類鋼筋的力學性能與未銹蝕的鋼筋力學性能相比較，差別其實是并不大;同時，鋼筋的銹蝕也會造成鋼筋截面積發(fā)生減小，鋼筋的極限延伸率將會隨之降低。②當鋼筋截面損失率超過0. 5%時，鋼筋還會產(chǎn)生沿著鋼筋混凝土構件的縱向裂縫;當鋼筋截面損失率超過10%時，混凝土保護層將會發(fā)生剝落，從而使構件的實際橫截面積發(fā)生減小，截面的有效高度也會隨之降低。③鋼筋的銹脹裂縫會隨著鋼筋的銹蝕量的繼續(xù)增大而會繼續(xù)發(fā)展，最終導致構件中的鋼筋和混凝土之問的極限粘結強度、殘余粘結強度等指標呈指數(shù)關系呈降低的趨勢。

三、氯離子的侵蝕研究

（1）氯離子腐蝕鋼筋的作用機理。氯離子通常有兩種方法對混凝土結構的

耐久性進行破壞：第一種方法是“滲入”的方式，是指環(huán)境中本身存在的游離氯

離子通過混凝土中本身存在的宏觀、微觀缺陷等滲入到構件中，并到達構件中鋼筋的表面處，從而侵蝕混凝土的方法;第二種方法是“混入”的方式，主要是指在拌制澆注混凝土的過程中，摻用了一定含量氯離子外加劑、使用海砂、施工用水中含有一定量氯離子以及在含鹽環(huán)境中產(chǎn)生的。

（2）氯離子腐蝕鋼筋的影響因素研究。氯離子對構件中的鋼筋的侵蝕影響

與很多因素是有關的，比如氯離子本身的擴散系數(shù)值、不同混凝土構件中的不同氯離子的含量臨界值、混凝土構件表面處含有的氯離子的濃度以及構件本身的混凝土保護層厚度等。

（3）氯離子侵蝕的危害研究。氯離子對混凝土構件產(chǎn)生的侵蝕危害是眾所

周知的。氯離子進入到混凝土構件的內(nèi)部的方式主要是通過“摻入”或“滲入”，

其主要是通過破壞鋼筋表面的鈍化膜，從而達到使鋼筋發(fā)生銹蝕的效果。

四、混凝土耐久性的檢測方法

國內(nèi)外針對長齡期鋼筋混凝土結構所進行的耐久性實驗方法的相關資料主要有兩大類，即模擬實驗法和真實實驗法，此兩種方法各有其自身的優(yōu)缺點，當前運用較多的是模擬實驗法，其是采用電化學的方法進行快速鋼筋銹蝕的一種方法;或者可以采用常壓、低濃度的COz來加快混凝土構件的碳化的一種方法。而只有極少數(shù)實驗是從已經(jīng)服役較長時問的結構中拆除卜來的自然銹蝕和碳化的試驗構件。而對于本文，是對一個在鑒定工程中現(xiàn)場采集到的構件耐久性數(shù)據(jù)進行分析、整理，對服役多年以后的構件的耐久性的變化規(guī)律進行研究，從而評定該構件的耐久性，并可以同時提出相應的處理措施，因此，本論文對實際的工程有一定的實際指導意義。

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