鋼筋混凝土耐久性影響因素與改善措施分析

李陽春 趙冀楠 張敏

摘? ?要：現(xiàn)代建筑最為主要的土木工程材料就是鋼筋混凝土，其耐久性直接決定著建筑工程項目的施工質(zhì)量。在鋼筋混凝土實際使用的過程中，由于受到種種因素的影響會造成其壽命和耐久性的下降，進(jìn)而阻礙建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。文章闡述了鋼筋混凝土耐久性的內(nèi)涵，分析了鋼筋混凝土耐久性的影響因素，在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的改善措施，希望能夠為今后我國建筑工程建設(shè)水平的提升提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土? 耐久性? 影響因素? 改善措施

中圖分類號：TU37? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（a）-0153-02

現(xiàn)階段，在我國建筑行業(yè)發(fā)展的過程中，應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)材料就是鋼筋混凝土。但是，由于受到混凝土自身結(jié)構(gòu)的限制及外界環(huán)境因素的影響，現(xiàn)階段我國很多建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性出現(xiàn)了明顯的下降。特別是早期建筑中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)老化程度十分嚴(yán)重。所以說，加強對鋼筋混凝土耐久性的影響因素研究，對于我國建筑行業(yè)的發(fā)展以及建筑工程安全性和穩(wěn)定性的提升都有著非常重要的意義。

1? 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的概念

一般來講，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性主要是指鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在實際的使用過程中，在承受結(jié)構(gòu)內(nèi)部材料變化以及外部環(huán)境影響的情況下，依然能夠維持結(jié)構(gòu)性能的能力。鋼筋混凝土內(nèi)部材料變化對其性能的影響主要包括降低對鋼筋保護(hù)作用引起鋼筋銹蝕、混凝土的碳化收縮引起結(jié)構(gòu)變形等。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般所處的外部環(huán)境主要是指地下環(huán)境、海洋環(huán)境以及大氣環(huán)境，其對鋼筋混凝土耐久性產(chǎn)生的影響也各不相同。承載力降低是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能下降最為突出的表現(xiàn)，這一問題的存在不但會降低建筑物的穩(wěn)固性，甚至?xí)鸢踩[患，造成人民生命財產(chǎn)的損失。

2? 影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素

2.1 碳化作用對耐久性的影響

碳化作用主要是指在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實際的使用過程中，如果混凝土內(nèi)部所含CO2氣體達(dá)到一定的程度，其與混凝土材料中的堿性物質(zhì)會產(chǎn)生發(fā)生，并導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)堿度和性能下降的現(xiàn)象。從碳化作用的與原理來看，碳化作用這一反應(yīng)本身對于鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)并不會產(chǎn)生損害，反而由于新的物質(zhì)碳酸鈣的產(chǎn)生，使混凝土的強度有所提高。但是由于混凝土堿度的降低，對鋼筋表面的致密鈍化膜造成損害，進(jìn)而降低了混凝土對鋼筋的保護(hù)能力，間接的加速了鋼筋的銹蝕過程，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低。另外，鋼筋混凝土一旦出現(xiàn)碳化作用，結(jié)構(gòu)體積減小，混凝土結(jié)構(gòu)會發(fā)生收縮作用，混凝土表面會產(chǎn)生較多微小裂紋，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的變形。

2.2 凍融現(xiàn)象對鋼筋混凝土耐久性的影響

現(xiàn)階段我國普通混凝土的組成材料主要是水泥砂漿和粗、細(xì)骨料。因此，實際應(yīng)用的混凝土結(jié)構(gòu)由于水泥自身水化作用及施工特點往往具有較多毛細(xì)孔道。在鋼筋混凝土施工的過程中，在水泥水化作用完成之后，有一部分水量會深入到混凝土的毛細(xì)孔中。同時，水泥水化過程中也會造成混凝土內(nèi)部形成大量的孔隙。因此，當(dāng)溫度降低時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部孔隙中殘留的水分會出現(xiàn)凍結(jié)，殘留水分的體積迅速增大，進(jìn)而對混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)造成破壞。除此之外，如果混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中殘留的水分過多，當(dāng)一部分水分被凍結(jié)之后，尚未凍結(jié)的水分會向混凝土的毛細(xì)孔中進(jìn)行再次滲透。在這樣循環(huán)往復(fù)的作用之下，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外部的壓力會出現(xiàn)失衡，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫、剝落等問題。

2.3 侵蝕性介質(zhì)的腐蝕

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中，所處的外在環(huán)境比較復(fù)雜，尤其是環(huán)境中存在硫酸根離子和氯離子對結(jié)構(gòu)具有較強的侵蝕作用，對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的較低影響比較大。環(huán)境中的硫酸根離子與混凝土中堿性物質(zhì)接觸，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新的易于溶于水中的物質(zhì)，由于水的沖刷作用將新的化學(xué)產(chǎn)物帶走，造成混凝土結(jié)構(gòu)疏松，強度降低。海水中的氯離子侵入混凝土結(jié)構(gòu)，一方面會侵害鋼筋表面鈍化膜;另一方面鋼筋失去保護(hù)層后，表面會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，加速鋼筋的侵蝕作用。因此，氯離子對混凝土的侵蝕作用應(yīng)引起足夠的重視，在混凝土結(jié)構(gòu)施工中禁止使用海水?dāng)嚢杌炷痢?/p>

2.4 鋼筋銹蝕對耐久性的影響

鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中最為常見的一個問題。鋼筋銹蝕問題的危害不僅僅在于其會使鋼筋的強度較低，而是在發(fā)生銹蝕后，鋼筋表面會附著大量的結(jié)構(gòu)疏松的銹蝕物，使鋼筋體積迅速增大，降低混凝土結(jié)構(gòu)與鋼筋的握裹力，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞。一般來說，造成鋼筋混凝土使用過程中出現(xiàn)鋼筋銹蝕問題的原因主要有兩個方面：一是混凝土碳化作用導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)堿性降低失去了對鋼筋的保護(hù)作用，導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕;二是由于氯離子侵襲導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕。

2.5 堿集料反應(yīng)對耐久性的影響

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用的過程中，如果混凝土結(jié)構(gòu)中的堿性物質(zhì)與活性集料中的物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，一般稱為堿集料反應(yīng)。混凝土孔隙中的堿性物質(zhì)一般是指混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中所用到的水泥熟料以及外加劑等。能夠與堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的材料主要是指混凝土集料中活性的二氧化硅等物質(zhì)。除此之外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中的堿集料反應(yīng)往往發(fā)生在濕度較大的使用環(huán)境中。

3? 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性改善策略

3.1 提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗碳化能力

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗碳化能力的提升，最簡單的方式就是提升鋼筋混凝土保護(hù)層的厚度。同時，還可以通過對混凝土配比的調(diào)整，適當(dāng)降低混凝土的水灰比，對于提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗碳化能力都有著顯著的效果。除此之外，從碳化作用的原理上入手，可以通過防止大量CO2進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)的方式來避免碳化現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久度。

3.2 對混凝土結(jié)構(gòu)凍融現(xiàn)象進(jìn)行處理

混凝土凍融現(xiàn)象一般出現(xiàn)在我國北部溫度較低的建筑中。針對這一問題，一般來講可以通過引氣劑的使用或者降低混凝土的水灰比來減少混凝土施工過程中孔隙的出現(xiàn)以及混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中水分的殘留。從而避免由于溫度過低出現(xiàn)水分凍結(jié)和滲透的現(xiàn)象。需要注意的是，一方面在對引氣劑進(jìn)行使用的過程中必須要結(jié)合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工的實際狀況和需求進(jìn)行，避免由于引氣劑過度使用而造成混凝土結(jié)構(gòu)強度下降的情況出現(xiàn);另一方面，近些年來在我國建筑行業(yè)市場不斷擴大的同時，由于缺乏有效監(jiān)管，導(dǎo)致市場上的引氣劑產(chǎn)品質(zhì)量層次不齊。因此，在對引氣劑進(jìn)行采購的過程中，必須要保障產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.3 提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抵抗氯離子侵蝕的能力

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實際使用的過程中，其耐久性的較低會受到氯離子侵襲作用的影響。因此，今后在對混凝土進(jìn)行配比的過程中，一方面可以通過降低混凝土的水灰比來提升混凝土的密實度，減少氯離子的滲透;另一方面可以通過摻合料的使用來替代一部分水泥的用量。

3.4 提升鋼筋抗銹蝕的能力

對于鋼筋銹蝕問題的解決，可以采用以下三種方式：首先，可以通過在鋼筋的表面布置一層抗腐蝕性的涂層，從而增強鋼筋的抗腐蝕能力;其次可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的密實度，減少侵蝕性介質(zhì)的滲入;最后，可以通過對鋼筋阻銹劑的使用來對鋼筋的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行抑制，從而有效的避免由于鋼筋銹蝕而對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性造成的影響。

3.5 對堿骨料反應(yīng)的處理

在鋼筋混凝土的實際使用過程中，堿骨料反應(yīng)不但會對混凝土結(jié)構(gòu)的性能造成嚴(yán)重的損害，而且也會為后期的混凝土結(jié)構(gòu)維護(hù)造成困難。對于這一問題的處理，一方面可以通過對混凝土中堿含量的控制來對堿骨料反應(yīng)進(jìn)行避免;另一方面，在開展鋼筋混凝土施工過程中，必須要對粉煤灰的用量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，一般不能低于10%。

4? 結(jié)語

總而言之，不論是民用建筑、橋梁道路建設(shè)還是國防工程，都需要對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量的應(yīng)用，其對于建筑工程的質(zhì)量以及建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都有著直接的影響。但是，從現(xiàn)階段我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的實際使用情況來看，由于受到碳化、凍融、氯離子滲透以及堿骨料反應(yīng)等多種因素的影響，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在實際的使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)耐久性下降的問題，這不但會嚴(yán)重的損害建筑的穩(wěn)定性和安全性，對于我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也十分不利。

因此，在今后的發(fā)展過程，相關(guān)企業(yè)必須要正確認(rèn)識到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性提升的重要性，除了采取本文所提到的幾種措施進(jìn)行應(yīng)對之外，還要注意以下幾個方面的問題：一是要加強鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性，在保證強度的基礎(chǔ)上考慮混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題，在設(shè)計的過程中，對于結(jié)構(gòu)的排水性能和保護(hù)層要進(jìn)行重點涉及;二是通過對混凝土原料配比的優(yōu)化和調(diào)整，來提升混凝土的密實度，防止氣體和水分過多的滲入;三是要在混凝土結(jié)構(gòu)實際施工的過程中加強對施工程序、施工技術(shù)以及施工環(huán)境的控制。只有通過這樣的方式，才能夠有效的提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，為建筑行業(yè)的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

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