淺談混凝土結(jié)構(gòu)耐久性

■黃 峰 ■福建二建建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 福州 350003

1 混凝土耐久性的概念

混凝土耐久性是指混凝土結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi)，在各種環(huán)境條件作用下，不需要額外的費(fèi)用加固處理而保持其安全性、正常使用和可接受外觀的一種能力，是混凝土結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)之一。其主要體現(xiàn)在：抗?jié)B性、抗凍性、抗裂性、抗侵蝕性、抗碳化能力?；炷恋哪途眯耘c工程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保持正常功能的能力，這一正常功能不僅包括結(jié)構(gòu)的安全性，而且更多地體現(xiàn)在適用性上。

2 混凝土耐久性的影響因素

2．1 內(nèi)部因素

(1)混凝土的堿-骨料反應(yīng)

堿-骨料反應(yīng)一般指水泥中的堿和骨料中的活性硅發(fā)生反應(yīng)，生成堿-硅酸鹽凝膠，并吸水產(chǎn)生膨脹壓力，造成混凝土開(kāi)裂。其引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞程度，比其他耐久性破壞發(fā)展更快，后果也更為嚴(yán)重。而且堿-骨料反應(yīng)一旦發(fā)生，很難加以控制，一般不到兩年就會(huì)使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯開(kāi)裂，所以有時(shí)也稱(chēng)堿-骨料反應(yīng)是混凝土結(jié)構(gòu)的“癌癥”。

(2)混凝土的碳化

混凝土的碳化是指混凝土中氫氧化鈣與滲透進(jìn)混凝土中的二氧化碳和其它酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。正常情況下混凝土呈堿性，在鋼筋表面形成堿性薄膜，保護(hù)鋼筋免遭酸性介質(zhì)的侵蝕，起到“鈍化”保護(hù)作用。而碳化的實(shí)質(zhì)是混凝土的中性化，混凝土的堿性降低，鈍化膜遭到破壞，使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用。碳化同時(shí)也會(huì)加劇混凝土的收縮，致使混凝土出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。

2．2 外部因素

(1)侵蝕性介質(zhì)的腐蝕

當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處在有侵蝕性介質(zhì)作用的環(huán)境時(shí)，會(huì)引起水泥石發(fā)生一系列化學(xué)、物理與物化變化，而逐步受到侵蝕，嚴(yán)重的使水泥石強(qiáng)度降低，以至破壞。常見(jiàn)的化學(xué)侵蝕可分為淡水腐蝕、一般酸性水腐蝕、碳酸腐蝕、硫酸鹽腐蝕等幾類(lèi)。

(2)混凝土的凍融破壞

混凝土的抗凍性是混凝土受到物理作用(干濕變化、溫度變化、凍融變化等)后反映混凝土耐久性的重要指標(biāo)之一?；炷羶鋈谧饔闷茐臋C(jī)理是混凝土在其凍融的過(guò)程中，遭受的破壞應(yīng)力，損傷混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)。當(dāng)經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的凍融循環(huán)以后，損傷逐步積累不斷擴(kuò)大，發(fā)展成互相連通的裂縫，使混凝土的強(qiáng)度逐步降低，最后甚至完全喪失。

(3)鋼筋的銹蝕

混凝土中鋼筋的銹蝕是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程，電化學(xué)腐蝕是混凝土結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的影響耐久性的問(wèn)題，尤其是氯離子腐蝕。氯離子的侵入會(huì)使鋼筋表面的鈍化膜迅速破壞，引起鋼筋銹蝕，大量的鐵銹使混凝土體積膨脹，導(dǎo)致混凝土沿保護(hù)層發(fā)生縱向裂縫，造成鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力破壞，鋼筋截面面積減少，使結(jié)構(gòu)的承載力降低，變形和裂縫增大。并隨著時(shí)間的推移，腐蝕會(huì)逐漸惡化，最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的完全破壞。

(4)施工因素影響

混凝土材料本身質(zhì)量低下以及骨料級(jí)配不當(dāng)都會(huì)導(dǎo)致混凝土耐久性能下降;施工過(guò)程中工人操作不當(dāng)?shù)热藶橐蛩卦斐傻幕炷两Y(jié)構(gòu)的內(nèi)、外部缺陷，也會(huì)使混凝土容易遭到破壞;而如果水灰比控制不當(dāng)，混凝土的密實(shí)性就降低，抗?jié)B性就變差，直接影響到混凝土的耐久性。

3 提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的有效措施

針對(duì)以上幾種主要不利因素的影響，可采取如下有效措施來(lái)提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。

3．1 合理的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造設(shè)計(jì)

(1)結(jié)構(gòu)應(yīng)保證有足夠的混凝土保護(hù)層厚度

混凝土保護(hù)層可以阻止外界侵蝕介質(zhì)、氧氣和水分的滲入，保護(hù)作用的效果與混凝土的密實(shí)度和保護(hù)層的厚度密切相關(guān)。適當(dāng)加大混凝土保護(hù)層的厚度是提高混凝土耐久性、延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的重要對(duì)策。

(2)合理地設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)造

對(duì)于易發(fā)生耐久性問(wèn)題的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件部位，在設(shè)計(jì)中應(yīng)通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和合理的構(gòu)造對(duì)策予以克服。例如，使結(jié)構(gòu)物利于排水，以保證混凝土的干燥;合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置以及地基處理，減少地基不均勻沉降造成的裂縫等。同時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件宜整體澆筑，不宜留施工縫。當(dāng)必須有施工縫時(shí)，其位置及構(gòu)造不得有損于結(jié)構(gòu)的耐久性。

3．2 避免或減輕堿集料反應(yīng)

混凝土堿集料反應(yīng)危害很大，一旦發(fā)生很難修復(fù)。當(dāng)混凝土使用有堿活性反應(yīng)的骨料時(shí)，必須從配合比出發(fā)，嚴(yán)格控制混凝土中的總堿含量以保證混凝土的耐久性。此外，外加劑特別是早強(qiáng)劑帶來(lái)高含量的堿，為預(yù)防堿集料反應(yīng)，在設(shè)計(jì)上應(yīng)對(duì)外摻劑的使用提出要求。

3．3 正確選用混凝土材料和配合比

要評(píng)價(jià)混凝土耐久性設(shè)計(jì)是否合理，需要評(píng)定對(duì)水、氧、二氧化碳及其他有害介質(zhì)侵入混凝土的滲透程度。為了達(dá)到保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)合適的抗?jié)B透性就需要正確選擇水泥品種，保證足夠的膠凝材料用量和控制水膠比，選擇良好的骨料及其級(jí)配，保證混凝土的密實(shí)性。

3．4 要限制氯鹽的含量

氯鹽污染是誘發(fā)鋼筋銹蝕的一個(gè)很重要因素。氯鹽污染有的是來(lái)源于使用帶有氯離子的摻合料的內(nèi)摻原因造成的，有的是外部環(huán)境?；炷粮邏A性在一定范圍內(nèi)抑制了Cl-對(duì)鋼筋的腐蝕，而混凝土堿度低時(shí)微量Cl-就可引起鋼筋銹蝕。因此，為了提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性除前面所述措施外，還需限制Cl-的含量。

3．5 控制施工質(zhì)量

混凝土的拌制盡量采用二次攪拌法、裹砂法及裹砂石法等工藝，提高混凝土拌合料的和易性，保水性;大體積混凝土的澆筑振搗應(yīng)控制混凝土的溫度裂縫，收縮裂縫，施工裂縫，建立混凝土的澆筑振搗制度，提高混凝土密實(shí)度和抗?jié)B性，重視混凝土振搗后的表面工序，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以減少混凝土裂縫。混凝土的施工過(guò)程對(duì)控制構(gòu)件外觀裂縫，施工裂縫至關(guān)重要，應(yīng)加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，特殊季節(jié)施工的混凝土結(jié)構(gòu)，還應(yīng)采取特殊對(duì)策。

3．6 結(jié)構(gòu)的日常維護(hù)

結(jié)構(gòu)在使用階段，應(yīng)注意檢測(cè)，維護(hù)和修理，對(duì)處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程更應(yīng)如此，建立檢測(cè)和評(píng)估體系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)修理，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的正常使用。在使用中，應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)承受超重荷載、接觸腐蝕性物質(zhì)，并盡量減少凍融環(huán)境的影響。同時(shí)在結(jié)構(gòu)建成后定期檢查，在結(jié)構(gòu)破壞超過(guò)一定的界限后，就需要詳查破壞原因并評(píng)估是否需要維修或加固。

4 結(jié)束語(yǔ)

在混凝土技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中一定要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展原則，盡可能地提高混凝土使用壽命，而改進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能無(wú)疑是其中最有效的手段，是需要大家足夠重視和大力提倡的。

［1］張廣義．淺談鋼筋混凝土耐久性的影響因素及對(duì)策［J］．科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005，(05)．