淺析混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性

何廷梅

摘要：通過分析提高混凝土耐久性的技術(shù)措施，改善結(jié)構(gòu)混凝土耐久性策略及質(zhì)量保證措施，以確?；炷恋馁|(zhì)量符合耐久性的要求。

關(guān)鍵詞：混凝土 耐久性

0 引言

混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計壽命一般為40~50年，處于腐蝕環(huán)境中的混凝土遠遠達不到設(shè)計壽命要求，有的在15~20年就出現(xiàn)了鋼筋銹蝕破壞，有的甚至不足五年就開始修復，為此的花費是驚人的。因此，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的意義是重大的。

1 提高混凝土耐久性的技術(shù)措施

1.1 高性能混凝土 采用優(yōu)質(zhì)混凝土礦物摻和料和新型高效減水劑復合，配以與之相適應的水泥和級配良好的粗細骨料，形成低水膠比，低缺陷，高密實、高耐久的混凝土材料。高性能混凝土以較高的抗氯離子滲透性為特征，其優(yōu)異的耐久性和性價比已得到認同。

1.2 提高混凝土保護層厚度 這是提高鋼筋混凝土使用壽命的最為直接、簡單而且經(jīng)濟有效的方法。但是保護層厚度并不能不受限制的任意增加，當保護層厚度過厚時，由于混凝土材料本身的脆性和收縮會導致混凝土保護層出現(xiàn)裂縫反而削弱其對鋼筋的保護作用。

1.3 混凝土保護涂層 混凝土保護涂層具有阻絕腐蝕性介質(zhì)與混凝土接觸的特點，從而延長混凝土和鋼筋混凝土的使用壽命。然而大部分涂層本身會在環(huán)境的作用下老化，逐漸喪失其功效，一般壽命在5～10年，只能作輔助措施。

1.4 涂層鋼筋、耐腐蝕鋼筋 采用耐腐蝕鋼筋，如環(huán)氧涂層鋼筋，對混入型和滲入型氯離子的防護都是很有效的。因為環(huán)氧涂層鋼筋是在嚴格控制的鋼廠流水線上涂覆的，通?？梢员ＷC涂層的高質(zhì)量，涂層可以將鋼筋與周圍的混凝土隔開，即使氯離子和氧氣等已經(jīng)大量侵入混凝土，它還是可以起到保護鋼筋，使鋼筋免遭腐蝕的作用。

環(huán)氧涂層鋼筋的主要不利方面是，環(huán)氧涂層使鋼筋與混凝土的握裹力降低35％，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體力學性能有所降低；施工過程中對環(huán)氧涂層鋼筋的保護要求極其嚴格，加大了施工難度；另外成本的明顯增加也使其推廣應用受到制約。

1.5 鋼筋阻銹劑 鋼筋阻銹劑通過影響鋼筋和電介質(zhì)之間的電化學反應，提高氯離子促使鋼筋腐蝕的臨界濃度來穩(wěn)定鋼筋表面的氧化物保護膜，可以有效地阻止鋼筋腐蝕發(fā)生，從而延長鋼筋混凝土的使用壽命。因為阻銹劑的作用可以自發(fā)地在鋼筋表面上形成，只要有致鈍化的環(huán)境，即使鈍化膜破壞也可以自行再生，自動維持，這不僅優(yōu)于任何人為涂層，而且經(jīng)濟、簡便。但由于其有效用量較大，作為輔助措施較為適宜

1.6 陰極保護 陰極保護的電化學原理就是：即使鋼筋周圍的混凝土有的已經(jīng)碳化或含有大量氯離子，或者混凝土保護層薄而透水透氣，或鋼筋表面具有銹層，不讓鋼筋表面任何地方放出自由電子，使其電位等于或低于平衡電位，就可以使鋼筋不再進行陽極反應，即鋼筋銹蝕。

該方法是通過引入一個外加犧牲陽極或直流電源來抑制鋼筋電化學腐蝕反應過程從而延長混凝土的使用壽命。但是，由于陰極保護系統(tǒng)的制造、安裝和維護費用過于昂貴且穩(wěn)定性不高，目前在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中很少應用。

1.7 耐蝕劑 耐蝕劑是用礦渣、硬石膏、天然火山灰、活性激發(fā)組分等無機材料磨粉而成。其物理作用：耐蝕劑的比表面積，其微粉填充效應提高了水泥漿體與骨科之間的黏結(jié)強度，從而提高了混凝土的密實度。

化學作用：①耐蝕劑中的高活性微粉、活性二氧化硅不斷與水化出來的CaOH2發(fā)生化學反應，生成更多的C-S-H凝膠，加快水泥水化速度，從而提高混凝土的強度。②火山灰的抗硫酸鹽、抗侵蝕效果決定于二氧化硅的含量，二氧化硅含量高可以提高混凝土的耐久性，更重要的是在易被侵蝕的鋁酸鹽化合物上覆蓋了一層C-S-H凝膠的保護膜。

2 改善混凝土耐久性的策略

改善混凝土結(jié)構(gòu)耐久性需采取根本措施和補充措施。根本措施是從材質(zhì)本身的性能出發(fā)，提高混凝土材料本身的耐久性能，即采用高性能混凝土；再找出起破壞作用的主次先后，對主因和導因?qū)ΠY施治，并根據(jù)具體情況采取除高性能混凝土以外的補充措施。二者的有機結(jié)合就是綜合防腐措施。實踐表明，采用高性能混凝土是在惡劣的環(huán)境下提高結(jié)構(gòu)耐久性的基本措施，根據(jù)不同構(gòu)件和部位，也可以提高鋼筋保護層厚度（一般不小于50mm），某些部位還可復合采用保護涂層或阻銹劑等輔助措施，形成以高性能混凝土為基礎(chǔ)的綜合防護策略，有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

因此，對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性方案的設(shè)計遵循的基本方案是：首先，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性基本措施是采用高性能混凝土。同時，依據(jù)混凝土構(gòu)件所處結(jié)構(gòu)部位及使用環(huán)境條件，采用必要的補充防腐措施，如內(nèi)摻鋼筋阻銹劑、混凝土外保護涂層等。在保證施工質(zhì)量和原材料品質(zhì)的前提下，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性將可以達到設(shè)計要求。

3 高性能混凝土的質(zhì)量保證措施

高性能混凝土耐久性是一項系統(tǒng)工程。為保證系統(tǒng)性、完整性、規(guī)范性、科學性和可行性，需要一個完善的整體思路和框架。

3.1 預先質(zhì)量控制與評估：在了解工程背景、使用環(huán)境以及混凝土材料在環(huán)境中的性能特點的基礎(chǔ)上，通過對材料性能的試驗研究，建立混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的數(shù)據(jù)和依據(jù)，并預測混凝土結(jié)構(gòu)的實際使用性能。

3.2 耐久性方案設(shè)計：充分考慮各種可變因素對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的影響，如環(huán)境溫度、混凝土內(nèi)應力、裂縫等，以建立使用壽命預測系統(tǒng)，為耐久性方案的設(shè)計提供指導和依據(jù)。再以使用壽命預測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，制定有針對性的耐久性解決方案。

3.3 質(zhì)量控制與評估：是指在方案的實施過程中如何控制各方面的質(zhì)量以及如何對已完成部分的質(zhì)量進行評估的過程。在質(zhì)量控制與評估環(huán)節(jié)中，主要需要確立各種質(zhì)量控制措施和實施標準，建立各種性能試驗的評價體系，保證混凝土性能符合方案設(shè)計要求。

對于實際施工過程中，質(zhì)量控制與評估將是重中之重。相對普通混凝土的質(zhì)量控制而言，高性能混凝土施工質(zhì)量控制主要涉及原材料質(zhì)量、配合比、拌和、施工、保護層厚度、養(yǎng)護等方面，其重點和難點在于保護層厚度和養(yǎng)護等方面。

3.3.1 高性能混凝土保護層厚度的質(zhì)量控制和保證措施 高性能混凝土保護層墊塊采用變形多面體形式，高性能細石混凝土預制，墊塊材料的強度及抗?jié)B透性均不低于本體高性能混凝土的技術(shù)標準。

3.3.2 高性能混凝土的養(yǎng)護 混凝土表面容易產(chǎn)生由于陽光照射溫度較高而溫差過大的現(xiàn)象，同時由于風速較大也容易造成混凝土表面失水過快，混凝土表面收縮較大而導致混凝土開裂。因此，在實際施工過程中，混凝土澆注完畢后即覆蓋塑料薄膜以保溫保濕。對于箱梁等大型預制構(gòu)件，由于預制場地的限制和施工進度要求，亦采用低溫蒸養(yǎng)的方式。

對于現(xiàn)澆混凝土，混凝土成型抹面結(jié)硬后立即覆蓋養(yǎng)生布，混凝土初凝后立即進行灑水養(yǎng)護，拆模前12小時擰松加固螺栓，讓水從側(cè)面自然流下養(yǎng)護，側(cè)面拆模不小于48小時。

4 結(jié)語

影響結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的首要因素是氯離子的滲透速度。針對這一具體情況，并考慮實際情況，如原材料的可及性、工藝設(shè)備的可行性以及經(jīng)濟上的合理性等，采取以高性能混凝土技術(shù)為核心的綜合耐久性策略和方案，通過符合工程實際情況和技術(shù)水平的施工措施和質(zhì)量保證措施，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的質(zhì)量符合耐久性的要求。

參考文獻：

[1]朱獲濤主編.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與壽命預測.

[2]劉秉京主編.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計.