鋼筋混凝土橋梁耐久性的化學(xué)性影響因素

閆慧穎

鋼筋混凝土構(gòu)筑耐久性的化學(xué)性影響因素包括：混凝土的碳化、混凝土中的鋼筋銹蝕和堿-骨料反應(yīng)。

1.混凝土的碳化

目前碳化對混凝土的影響很嚴重，幾乎所有混凝土表面都處在碳化過程中。它是空氣中二氧化碳與水泥石中的堿性物質(zhì)相互作用生成碳酸鈣和水，使其成分、組織和性能發(fā)生變化，使用機能下降的一種復(fù)雜的化學(xué)過程?；炷撂蓟旧韺炷敛o破壞使用，其主要危害是由于混凝土堿性降低而使鋼筋表面在高堿環(huán)境下形成的對鋼筋起保護作用的致密氧化膜遭到破壞，使混凝土失去對鋼筋表面的保護作用，使混凝土中鋼筋產(chǎn)生銹蝕。同時，混凝土的碳化還會加劇混凝土的收縮，這些都可能導(dǎo)致混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)的破壞。所以說，混凝土的碳化與混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性密切相關(guān)，是衡量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠度的重要指標。橋梁所處的工作環(huán)境是戶外。當(dāng)代由于工業(yè)化進程加快，CO2排放的增多，更加速了碳化，碳化不但會使橋梁、板和橋墩混凝土產(chǎn)生開裂，還能腐蝕其內(nèi)部鋼筋，碳化對鋼筋混凝土橋梁耐久性的危害是巨大的。

由于碳化作用，使混凝土強度大幅下降。然而對于添加了活性礦渣和粉煤灰摻合料的混凝土，由于摻合料的密實填充效應(yīng)，改善了混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)。提高了混凝土抗CO2的侵入能力。使混凝土抗碳化的能力增加。但過量添加摻合料會降低混凝土強度，反而對抗碳化不利?；炷恋奶蓟俣群吞蓟疃仁呛饬刻蓟闹匾笜?。一般而言，CO2含量越高，碳化速度就越快；溫度越高，碳化速度越快；相對濕度90%以上碳化速度較慢，RH25%以下時，水分不足，碳化速度降低，RH50%—60%時碳化速度最快。并且水泥熟料越多，混凝土的碳化速度越慢。因此，在材料的選用上，集料要級配良好，摻入優(yōu)質(zhì)適宜的摻合料和外加劑并且嚴格控制水灰比和水的用量。

為了防范碳化的發(fā)生或加深，如果構(gòu)筑物地處環(huán)境惡劣的地區(qū)，采取環(huán)氧基液涂層保護為宜；一般采用瀝青涂料涂抹，效果較好。

2.橋梁混凝土中鋼筋的銹蝕

鋼筋腐蝕是影響橋梁混凝土耐久性的最主要因素之一。當(dāng)有CL-時（如橋墩在海水中浸泡、混凝土中摻有氯鹽、橋面撒鹽除雪等），即使混凝土依然保持強堿性，鋼筋仍會銹蝕。鋼筋銹蝕之后，其銹蝕后的體積約變?yōu)樵瓉淼?-4倍。若鋼筋腐蝕的體積膨脹的力量大于混凝土所能承受的拉應(yīng)力時，混凝土將會產(chǎn)生張力裂縫，甚至導(dǎo)致混凝土局部保護層脫落。同時，鋼筋的腐蝕會使混凝土對鋼筋的握裹能力下降，引起結(jié)構(gòu)承載能力下降。

2.1鋼筋銹蝕的因素

（1）混凝土液相PH值大于10時，鋼筋銹蝕速度很小。當(dāng)PH值小于4時，鋼筋銹蝕速度急劇增加。

（2）混凝土中氯離子的含量。其對鋼筋銹蝕影響極大，氯鹽的摻量應(yīng)小于水泥重量的1%。

（3）保護層的厚度及完整性。保護層的厚度愈厚，愈完整，鋼筋越不易銹蝕。

（4）環(huán)境條件因素?？赡軙铀倩蜓泳忎P蝕速度。

2.2鋼筋防銹措施

（1）加入減水劑，降低水灰比，提高混凝土密實度，減少微細孔隙。

（2）為了防止銹蝕提高液相PH值，但同時防止開裂，可適量加入活性礦物摻料（如粉煤灰或礦渣微粉）。

（3）鋼筋表面加涂防銹涂料。

（4）增加保護層厚度。

（5）適量摻加鋼筋阻銹劑。

3.堿-骨料反應(yīng)

橋梁大體積混凝土與普通混凝土一樣會發(fā)生堿-骨料反應(yīng)。最常見的是水泥或水中的（堿分NA2O、K2O）和某些活性集料（如蛋白石、燧石、安山巖、方石英）中的SIO2起反應(yīng)，在界面區(qū)生成堿的硅酸鹽凝膠，使體積膨脹，使混凝土破壞、開裂。這種反應(yīng)又名堿-硅酸反應(yīng)。

由于堿-骨料反應(yīng)發(fā)生普遍且尚未發(fā)現(xiàn)有限措施，且發(fā)生之后的處理難度很大。因此預(yù)防就顯得特別重要。堿骨料發(fā)生須具備三個條件：堿活性骨料、堿和水。消除以上三要素中的任何一種，如使用非活性骨料、降低混凝土堿含量、使混凝土與水分隔絕，均可以達到預(yù)防的目的。因此目前防止措施主要有：控制混凝土堿含量；控制濕度和使用摻合料或化學(xué)外加劑。

3.1控制混凝土堿含量

主要是基于當(dāng)混凝土堿含量低于一定值，通常認為3Kg/m3，混凝土孔溶液中鉀、鈉離子濃度低于臨界值，堿-骨料反應(yīng)難于發(fā)生或反映程度較輕，不足以使混凝土開裂破壞。預(yù)防發(fā)生堿-骨料反應(yīng)破壞，使用堿含量低于0.6%的水泥以降低混凝土中的堿含量，并在一定程度上能緩解該問題。

3.2研究表明，降低相對濕度可以減少膨脹的發(fā)生

3.3使用礦物混合材料

在混凝土中摻加混合材料是抑制堿-骨料反應(yīng)的重要途徑，它不僅能夠延緩或抑制堿-骨料反應(yīng)，而且對混凝土的其它性能也有一定的改善作用，同時有利于節(jié)約資源、保護環(huán)境。硅灰、粉煤灰、礦渣是三種最常用的混合材料，此外，對抑制作用有益的摻和料還有：偏高嶺土、硅藻土、沸石粉等。

目前在這些預(yù)防措施中最常用也是較方便的就是摻用外加劑來抑制。常用的化學(xué)外加劑有鋰鹽、鈣鹽等。鋰鹽最早被證實能有效抑制堿-骨料反應(yīng)。與添加摻合料相比，這種方法不必改變施工條件，甚至可以改善混凝土的其它性能，在外加劑普遍使用的當(dāng)代工程界容易被接受。 [科]