混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響因素

李 峰

（克州誠鑫建設(shè)工程有限公司 845350）

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響因素

李 峰

（克州誠鑫建設(shè)工程有限公司 845350）

現(xiàn)代建筑絕大部分采用的都是混凝土結(jié)構(gòu)，因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)具有可模性良好、整體性強(qiáng)、抗震性佳等諸多的優(yōu)點(diǎn)。但正是由于混凝土結(jié)構(gòu)在建筑中被廣泛使用，所以我們更應(yīng)該關(guān)注其耐久性，原因非常簡單，如果混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性不佳，不僅會(huì)增加混凝土結(jié)構(gòu)的使用維護(hù)成本，還可能給人們的安全帶來危害，后果非常之嚴(yán)重。本文首先分析了可能會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的各種因素，并對其產(chǎn)生原因進(jìn)行了探討，最后主要對如何提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性提出了部分探討性意見，以期能夠降低混凝土結(jié)構(gòu)的使用維護(hù)成本，保障混凝土結(jié)構(gòu)的使用安全。

混凝土結(jié)構(gòu)；耐久性；影響因素；原因；措施

混凝土結(jié)構(gòu)的綜合性能非常高，明顯優(yōu)于其他的建筑結(jié)構(gòu)形式，所以在目前的各種建筑建設(shè)當(dāng)中，混凝土結(jié)構(gòu)都被廣泛的應(yīng)用。耐久性是所有建筑都必須要考慮的一個(gè)問題，在混凝土結(jié)構(gòu)的建筑中也是如此，因?yàn)檫@既關(guān)系著建筑在使用過程當(dāng)中的維護(hù)成本，更關(guān)系著人的安全。

1 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的各種因素分析

1.1 凍融破壞對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性影響

“凍融破壞”所指的是混凝土在飽水狀態(tài)下，因凍融循環(huán)而產(chǎn)生的一種破壞，這種破壞將對混凝土結(jié)構(gòu)的那就行造成較大的影響。凍融破壞大多數(shù)都出現(xiàn)在非常嚴(yán)寒的地區(qū)，而且被破壞的混凝土結(jié)構(gòu)通常都與水有長時(shí)間接觸。

1.2 堿集料反應(yīng)

混凝土結(jié)構(gòu)的組成較為復(fù)雜，它不僅包括水泥、砂石，還包括水以及其他的外加劑，根據(jù)需求的不同，這些材料的使用與配比也不盡相同。以上的種種物質(zhì)在一起，就可以組成混凝土結(jié)構(gòu)，它結(jié)實(shí)耐用，但同樣也會(huì)受到其他化學(xué)反應(yīng)的影響，而降低耐久性?！皦A集料反應(yīng)”第一次被發(fā)現(xiàn)的時(shí)間是在20世紀(jì)40年代，當(dāng)時(shí)有很多的研究人員對這種反應(yīng)進(jìn)行了研究。簡單來說堿集料反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生堿—硅酸凝膠等物質(zhì)，這些物質(zhì)一旦遇見水就會(huì)發(fā)生膨脹，如果這種膨脹發(fā)生在混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，就必然會(huì)對混凝土結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞，從而大大降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

1.3 鋼筋銹蝕

鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)的骨架，它在混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中主要起支撐作用，可以承載結(jié)構(gòu)的內(nèi)部拉力，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在大多數(shù)的情況下，混凝土硬化后其內(nèi)部都是堿性的，這就相當(dāng)于為鋼筋提供了一層有效的保護(hù)，可以防止鋼筋發(fā)生銹蝕。但是在其他一些情況之下，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋同樣可能會(huì)發(fā)生銹蝕，例如鋼筋兩端的電位有差別，這會(huì)引起鋼筋電化學(xué)反應(yīng)，最終致使鋼筋銹蝕。另外，鋼筋的保護(hù)膜破損，也會(huì)導(dǎo)致鋼筋銹蝕，鋼筋本身有一層鈍化膜，其主要的作用就是防止銹蝕發(fā)生，但是如果有氯離子侵蝕或是pH值不足9，這一層鈍化膜就會(huì)被破壞，這樣一來鋼筋就非常容易出現(xiàn)銹蝕。在鋼筋發(fā)生銹蝕之后，其受力能力就會(huì)大大的降低，與混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的粘結(jié)力也會(huì)明顯減少，而且在鋼筋銹蝕之后，會(huì)發(fā)生一定的膨脹，這可能使混凝土出現(xiàn)裂縫，這些情況都會(huì)大大降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

1.4 混凝土裂縫

混凝土?xí)霈F(xiàn)裂縫這個(gè)問題一直以來就存在，這是一種較為普遍的現(xiàn)象，尤其是在高層地下室剪力墻以及大面積梁板結(jié)構(gòu)中，混凝土出現(xiàn)裂縫的情況最為常見，這會(huì)顯著減低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。各種材料的配比不當(dāng)、施工措施不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)戎T多的因素都可能會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。在混凝土出現(xiàn)裂縫后，不僅其受力承壓性能會(huì)大大的降低，其抗?jié)B能力同樣會(huì)降低，這會(huì)讓水與空氣更容易與鋼筋產(chǎn)生接觸，使鋼筋銹蝕，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性降低。

1.5 混凝土碳化

混凝土結(jié)構(gòu)在其發(fā)生硬化的過程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生氫氧化鈣，本來鋼筋在堿性的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部中會(huì)出現(xiàn)鈍化膜，這可以防止鋼筋銹蝕。但是空氣當(dāng)中的二氧化碳滲入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部后，會(huì)和氫氧化鈣產(chǎn)生反應(yīng)，并生成碳酸，這時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)開始逐漸變?yōu)橹行?，也就是所謂的碳化。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的碳化深度超過鋼筋保護(hù)層的厚度，鋼筋鈍化膜的保護(hù)作用就會(huì)被減弱甚至是完全消除，這樣一來鋼筋就非常容易發(fā)生銹蝕，受力能力大大降低，與混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的粘結(jié)力減少，并在結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生膨脹，破壞整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)，降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

2 導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性被破壞的原因分析

前面分析了影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的各種因素，那么有哪些原因會(huì)導(dǎo)致這些因素出現(xiàn)，并破壞混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性呢？通過歸納主要包括以下三點(diǎn)，其分別是材料原因、施工原因以及自然原因。

2.1 材料原因

混凝土是由各種原材料配比而成，所以材料的質(zhì)量與混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性緊緊相關(guān)。一般情況下混凝土的原材料包括水、石、砂、水泥以及其他各種外加劑，其中任何一種材料的質(zhì)量、屬性、配比不符合工程需求，就都會(huì)破壞混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。例如水泥的品種不符合施工需求，砂、石集料的粒徑、級配、含泥量控制不當(dāng)?shù)鹊?，都?huì)使混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程當(dāng)中快速的老化或損壞，還有如果水泥和外加劑的適應(yīng)不好，混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)微細(xì)的泌水通道，降低結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能，另外如果材料的堿與氯離子含量超過施工需求，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性也會(huì)大大降低。

2.2 施工原因

從施工的流程來看，雖然混凝土結(jié)構(gòu)施工較為簡單，但是其每一道工序的技術(shù)含量都較高，而且對細(xì)節(jié)的控制非常嚴(yán)格，任何一道工序出錯(cuò)，都會(huì)影響到混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與耐久性，例如配比、攪拌、運(yùn)輸、澆筑和振搗以及養(yǎng)護(hù)等等。例如在混凝土澆筑和振搗施工中如果對澆筑速度和振搗頻率控制不當(dāng)，就會(huì)造成混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)孔洞和局部缺陷，混凝土澆筑后不養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)不好將會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度增長，也會(huì)產(chǎn)生裂縫[1]。

2.3 自然原因

混凝土結(jié)構(gòu)始終暴露在自然環(huán)境當(dāng)中，所以自然環(huán)境的各種活動(dòng)與變化，可能會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的耐久性，例如空氣溫度、濕度等等，都可能使混凝土結(jié)構(gòu)提前老化或遭到破壞，降低耐久性。

3 提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施

為了降低混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程當(dāng)中的維護(hù)成本，保障使用安全，必須要采取對應(yīng)的措施來提高結(jié)構(gòu)的耐久性，在實(shí)際的工程施工當(dāng)中，可以采取以下幾點(diǎn)措施來提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性：

3.1 合理使用礦物摻合料

在混凝土當(dāng)中合理的使用礦物摻合料，可以顯著改善混凝土結(jié)構(gòu)的性能，使其耐久性得到提升。例如礦渣微粉、粉煤灰等，這些摻合料都能夠使混凝土的強(qiáng)度得到提升，加大混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)度，增強(qiáng)混凝土的抗腐蝕性，控制結(jié)構(gòu)氯離子擴(kuò)散，使鋼筋得到更好的保護(hù)，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

3.2 加強(qiáng)施工控制

施工對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響非常大，必須要通過加強(qiáng)對混凝土的施工控制，來提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。首先，在施工中應(yīng)當(dāng)根據(jù)環(huán)境條件和設(shè)計(jì)使用壽命來確定水泥品種、混凝土的低強(qiáng)度等級、最小保護(hù)層厚度、最大水膠比，這是確?；炷练瞎こ绦枨蟮幕敬胧?，也可以提高結(jié)構(gòu)的耐久性；其次，要對骨料的級配與加工進(jìn)行改善，盡可能降低骨料孔隙率使骨料與水泥的接觸面積更大，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的均勻性。最后混凝土的振搗要均勻、密實(shí)，后期還要根據(jù)實(shí)際的環(huán)境條件情況，對混凝土結(jié)構(gòu)做好養(yǎng)護(hù)工作。

3.3 應(yīng)用引氣劑

鑒于混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的凍融病害，要對混凝土添加適量的引氣劑，提高其抗凍融性，引氣劑的添加會(huì)增加混凝土結(jié)構(gòu)中的微氣泡，這些微氣泡能阻斷混凝土內(nèi)部的毛細(xì)孔，提高混凝土的抗?jié)B能力，消除凍融過程中出現(xiàn)的內(nèi)部膨脹力，從而提高其混凝土的結(jié)構(gòu)完整性。但是引氣劑含量過高會(huì)在一定程度上降低混凝土的強(qiáng)度，因此要結(jié)合工程需求來選擇引氣劑的添加類型和添加量[2]。

3.4 嚴(yán)格控制原材料

水泥的各項(xiàng)指標(biāo)要提標(biāo)要符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，安定性一定要合格。水泥中堿含量高時(shí)如果配制混凝土的骨料具有堿活性就可能產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)，因此若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中的堿含量不應(yīng)大于0.6%或由買賣雙方協(xié)商確定。另外水泥中氯離子的含量不應(yīng)大于0.06%。粗骨料要優(yōu)先選擇花崗巖碎石，粗骨料要符合連續(xù)級配。細(xì)骨料應(yīng)采用河砂，嚴(yán)禁使用氯離子含量超標(biāo)的海砂。砂的含泥量也應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，因?yàn)樯暗暮嗔扛呷菀桩a(chǎn)生裂縫，強(qiáng)度會(huì)降低。應(yīng)采用非活性集料以防止堿-集料反應(yīng)的發(fā)生。另外還要注意外加劑中的氯離子含量和總堿量的控制[3]。通過對各種材料的質(zhì)量控制將混凝土中的氯離子、堿含量控制在標(biāo)準(zhǔn)要求范內(nèi)。抑制堿-集料反應(yīng)常用的化學(xué)外加劑是使用鋰鹽，通過大量的研究表明鋰鹽能有效的抑制堿-集料反應(yīng)，這種方法不必改變施工條件，甚至可以改善混凝土的其他性能[4]。

4 結(jié)語

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性既關(guān)系著建筑在使用過程當(dāng)中的維護(hù)成本，更關(guān)系著人的安全，因此我們要對影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的各種因素與原因進(jìn)行分析探討，并采取對應(yīng)的措施提高凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，以降低結(jié)構(gòu)使用維護(hù)成本，保障使用安全。

[1]李海波，趙麗，張國興.施工期混凝土材料特性對其結(jié)構(gòu)耐久性能影響研究[J].施工技術(shù)，2014，03：48～50.

[2]梁巖，羅小勇.耐久性損傷鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能研究進(jìn)展[J].地震工程與工程振動(dòng)，2014，02：113～119.

[3]張雅娜，劉興旺，杜瑤，劉燕.基于模糊可拓層次分析法的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評估[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，01：102～105.

[4]鄒洪波，羅小勇，湯敏捷.南方在役鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題調(diào)查與研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2014，14：39～43.

TU755

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1673-0038（2015）37-0126-02

2015-8-27