淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題及解決辦法

惠小記

一、引言

隨著我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展，橋梁建設(shè)力度逐漸加大，城市橋梁和公路橋梁的負(fù)荷也越來越重，造成混凝土結(jié)構(gòu)橋梁的不同程度的損壞，橋梁結(jié)構(gòu)的安全耐久性也引起人們的高度重視。

二、影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素及對應(yīng)的解決辦法

1.混凝土碳化引起鋼筋銹蝕對混凝土耐久性的影響

新澆筑的混凝土由于氫氧化鈣等堿性物質(zhì)的存在，pH值大約為12.5～13，基本不發(fā)生碳化，當(dāng)其表面的pH值降至11.5以下時，鈍化膜不穩(wěn)定，混凝土開始鈍化，隨著碳化深度的發(fā)展，鋼筋開始銹蝕。當(dāng)鋼筋銹蝕后，銹蝕生成物的體積是原體積的3倍以上，從而引起混凝土保護(hù)層順筋脹裂、脫落，鋼筋與混凝土之間粘結(jié)力下降，引起結(jié)構(gòu)剛度降低，降低了結(jié)構(gòu)的耐久性?；炷恋奶蓟潭扰c以下幾個因素有關(guān)： 1）環(huán)境中CO2濃度，環(huán)境中CO2濃度增加，碳化系數(shù)增大，一般地，城市比郊區(qū)人口少的地方CO2濃度高，室內(nèi)比室外CO2濃度高； 2）環(huán)境溫度、濕度，隨著環(huán)境溫度升高，碳化速度加快； 環(huán)境濕度過小時，由于混凝土內(nèi)缺少反應(yīng)所需的水分，碳化速度變緩，環(huán)境濕度過大，混凝土內(nèi)孔隙水接近飽和時，CO2向內(nèi)擴(kuò)散困難，碳化速度也較小，相對濕度在50%～60%時，碳化速度最大； 3）混凝土的配合比，尤其是水灰比，水灰比低，密實度高，混凝土強(qiáng)度高，碳化系數(shù)小，混凝土碳化程度低。

防止措施：（1）選擇抗碳化能力強(qiáng)的水泥品種（2）摻加適量的外的外加劑（3）改善混凝土的使用環(huán)境（4）嚴(yán)格控制混凝土的水灰比（5）加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，提高施工質(zhì)量（6）在混凝土表面設(shè)置保護(hù)層。

2.凍融循環(huán)對混凝土耐久性的影響

混凝土凍融破壞發(fā)生必須同時具備三個條件： 第一，混凝土配合比設(shè)計沒有考慮抗凍措施；第二，混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常與水接觸或處于潮濕環(huán)境；第三，混凝土環(huán)境溫度存在正負(fù)交替?；炷了步Y(jié)后內(nèi)部有很多毛細(xì)孔。在澆筑混凝土是，為了得到必要的和易性，往往會比水泥水化所需要的水要多些，這部分多余的水以游離的形式滯留于混凝土毛細(xì)孔中。這些毛細(xì)孔中的水遇到低溫就會結(jié)冰，結(jié)冰時體積膨脹約9%，引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞。如果毛細(xì)孔中的水不超過91.7%時，毛細(xì)孔中空氣可起到緩沖調(diào)節(jié)作用，將一部分未結(jié)冰的水?dāng)D入膠凝孔，從而減小膨脹壓力。在凝膠孔中處于過冷狀態(tài)的水分因其蒸汽壓高于同溫下冰的蒸汽壓而向毛細(xì)孔中冰的界面處滲透，在毛細(xì)孔中產(chǎn)生滲透壓力。由此可見，處于飽水狀態(tài)的混凝土受凍時，毛細(xì)孔中同時受到膨脹壓力和滲透壓力，使混凝土 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)部裂紋和損傷，經(jīng)多次反復(fù)，損傷積累到一定程度就會引起結(jié)構(gòu)破壞。

防止措施：降低水化比，減少混凝土中的自由游離水。另一方面是在澆筑混凝土?xí)r加入引氣劑，使混凝土中形成細(xì)微氣孔，這對提高抗凍性是很有作用的。采用引氣劑時注意施工質(zhì)量，使氣孔在混凝土中分布均勻?；炷猎缙谑軆隹捎眉訌?qiáng)養(yǎng)護(hù)、摻入防凍劑等方法制止。

3.混凝土的堿集料反應(yīng)

混凝土中某些活性礦物與混凝土微孔中的堿性溶液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)稱堿集料反應(yīng)。堿集料反應(yīng)產(chǎn)生堿——硅酸鹽凝膠，并吸水膨脹，體積可增大3-4倍，從而引起混凝土剝落、開裂、強(qiáng)度降低，甚至導(dǎo)致破壞。

引起堿集料反應(yīng)有三個條件。（1）混凝土凝膠中有堿性物質(zhì)。這種堿性物質(zhì)主要來自于水泥，若水泥中含堿且大于0.6%以上時則會很快析出到水溶液中，遇到活性集料可產(chǎn)生反應(yīng)。（2）集料中有活性集料。如蛋白石、黑硅石，玻璃質(zhì)火山石。（3）水分。堿集料反應(yīng)的充分條件是有水分，在干燥狀態(tài)下很難發(fā)生堿集料反應(yīng)。

防止措施：采用低堿水泥，或摻用粉煤灰等摻合料降低混凝土中的堿性；對含活性成分的集料加以控制。

4.侵蝕性介質(zhì)的腐蝕

化學(xué)介質(zhì)對混凝土的侵蝕在石化、化學(xué)、輕工、冶金及港灣建筑中很普遍。有的工廠建了見年就瀕臨破壞，我國五六十年代在海港建造的碼頭幾乎都已遭到不同程度的破壞。有些化學(xué)介質(zhì)侵入造成混凝土中一些成分被溶解、流失，引起裂縫、孔隙、松散破碎；有的化學(xué)介質(zhì)侵入與混凝土中一些成分的反應(yīng)生成物體積膨脹，引起混凝土結(jié)構(gòu)破壞。常見的一些主要侵蝕性介質(zhì)的腐蝕有：硫酸鹽腐蝕、酸腐蝕、海水腐蝕，鹽類結(jié)晶型腐蝕。

防止措施：由于不同的侵蝕性介質(zhì)有不同的處理辦法，這里就不一一展開討論了。在設(shè)計和施工時，我們必須針對具體的環(huán)境來選擇混凝土的品種。

5.在橋梁運營過程中缺少正常的檢測和維修

結(jié)構(gòu)耐久性需要有正確使用和正常檢測與維修相配合。重新建、輕維修是橋梁建設(shè)管理工作中重大缺陷，對于基礎(chǔ)設(shè)施工程，應(yīng)在設(shè)計中進(jìn)行結(jié)構(gòu)全壽命經(jīng)濟(jì)分析與評價，只有適當(dāng)加大初始投資費用，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)耐久性，才是最經(jīng)濟(jì)有效的途徑。

三、結(jié)語

由于我國城市化進(jìn)程正處于快速推進(jìn)的態(tài)勢，橋梁的建設(shè)步伐正在以前所未有的規(guī)模在全國各地展開，但頻繁出現(xiàn)的質(zhì)量與安全事故使橋梁的施工管理問題也越來越成為人們關(guān)注的焦點。為了優(yōu)質(zhì)、安全地完成橋梁的施工，施工組織者一定要嚴(yán)把橋梁施工質(zhì)量關(guān)和加強(qiáng)施工過程中的安全控制。即必須將工程質(zhì)量放在第一位，有效地保證質(zhì)量目標(biāo)的實現(xiàn)，才能確保人民生命和國家財產(chǎn)安全。