混凝土耐久性問題淺析

時(shí)福軍

摘要：眾所周知，混凝土耐久性是影響工程使用壽命的主要問題，本文通過對影響混凝土耐久性主要因素的分析，實(shí)時(shí)提出了幾種預(yù)防應(yīng)對措施，其目的是用來增強(qiáng)混凝土的耐久性，盡量避免及減少混凝土受到傷害。

關(guān)鍵詞：混凝土；耐久性；防止；破壞

中圖分類號(hào)：TU528文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3024（2017）02-0001-02

引言

在建筑工程施工中，混凝土結(jié)構(gòu)是應(yīng)用非常廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，其強(qiáng)度在不斷提高的同時(shí)，耐久性也愈來愈被人們關(guān)注。由于其結(jié)構(gòu)自身和使用環(huán)境的特點(diǎn)，使得混凝土存在嚴(yán)重的耐久性問題。

1.耐久性混凝土的概念

1.1耐久性混凝土

在預(yù)定作用和預(yù)期的維護(hù)與使用條件下，能在預(yù)定的期限內(nèi)維持其所需的最低性能要求能力的砼。

1.2控制指標(biāo)

混凝土的抗裂性、護(hù)筋性、耐蝕性、抗凍性、耐磨性及抗堿一骨料反應(yīng)性。

1.3需要做試驗(yàn)項(xiàng)目

混凝土的電通量、混凝土的抗裂性應(yīng)通過對比試驗(yàn)、鋼筋混凝土保護(hù)層厚度、混凝土的抗堿一骨料反應(yīng)性

1.4原材料的組成有

水泥、摻和料、細(xì)集料、組集料、外加劑、水。

2.設(shè)計(jì)方面應(yīng)考慮以下因素

2.1環(huán)境

環(huán)境條件對耐久性的影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)正確區(qū)分不同構(gòu)件所處環(huán)境情況，當(dāng)結(jié)構(gòu)物處于海水、使用除冰鹽、工業(yè)污染和土中環(huán)境時(shí)，防護(hù)等級(jí)應(yīng)予以提高。

2.2混凝土材料的選擇及配合比

為了提高混凝土的抗腐蝕能力，選擇合適的水泥品種是十分重要的，水泥的化學(xué)成分不同，對不同腐蝕介質(zhì)的腐蝕性能也不同，如礬土水泥抗各種腐蝕能力強(qiáng)，而火山灰硅酸鹽水泥和抗硫酸鹽水泥具有良好的抗硫酸鹽侵蝕性能。因此，在防腐蝕設(shè)計(jì)中，必須選用與腐蝕環(huán)境相適應(yīng)的水泥品種。

在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，應(yīng)控制混凝土骨料的最大粒徑，降低水灰比，重防腐區(qū)可適當(dāng)提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，或采用摻礦物摻和料和化學(xué)外加劑的方法提高混凝土的密實(shí)性和抗氯鹽滲透能力。

2.3保護(hù)層厚度及密實(shí)性

保護(hù)層的作用是保證鋼筋不被銹蝕起著至關(guān)重要的作用，對于鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，它們的耐久f生指標(biāo)主要取決于鋼筋是否被腐蝕，鋼筋一旦被腐蝕，不僅鋼筋的有效截面積減小，而且因腐蝕物膨脹使周邊混凝土剝落。更加速鋼筋的腐蝕。

若混凝土的密實(shí)性差，周圍環(huán)境惡劣，氯化物、氧和水分很容易會(huì)侵蝕到鋼筋表面，引起腐蝕，鋼筋銹蝕物使混凝與鋼筋產(chǎn)生隔離，久而久之，使混凝土沿鋼筋長度劈裂剝落，鋼筋裸露，從而大大縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2.4阻銹劑

混凝土中只要含有足夠量的鋼筋阻銹劑，就能有效抑制其內(nèi)氯離子的活化作用。鋼筋阻銹劑作為混凝土外加劑的品種之一，在國內(nèi)外已有廣泛的應(yīng)用，我國的鋼筋阻銹劑已有許多品種被納入國家規(guī)范‘工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)程》（GB50046-95），并有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)‘鋼筋阻銹劑使用技術(shù)規(guī)程》《YBJ231.91）可執(zhí)行。

2.5涂層

對于需重度防護(hù)的混凝土結(jié)構(gòu)。可采取在混凝土表面涂層和采用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋的方法，阻隔有效物質(zhì)的侵入和腐蝕。

2.6采用高性能混凝土

高性能混凝土是解決結(jié)構(gòu)耐久性最有效和最經(jīng)濟(jì)的途徑。它具有高強(qiáng)度、高耐久性和高工作性三個(gè)特點(diǎn)，其核心是保證耐久性?；炷吝_(dá)到高性能最重要的技術(shù)手段是使用新型高效減水劑和礦物摻和料。前者減少混凝土中的用水量，降低了水灰比，提高混凝土的強(qiáng)度，并賦予優(yōu)異的施工性能；后者減小了骨料與凝膠材料間的孔隙率，改善混凝土的滲透性，提高混凝土的密實(shí)性和耐久性。高性能混凝土在硬化過程中體積穩(wěn)定、水化熱低、溫升小，冷卻時(shí)的溫度收縮小，干燥收縮小，硬化后不易產(chǎn)生宏觀及微觀的裂縫。因此，采用高性能混凝土可以大大提高混凝土的耐久性。

3.影響混凝土耐久性問題的原因分析

混凝土耐久性問題，即所為的耐久性失效，耐久性失效的原因很多，有抗凍失效，堿一集料反應(yīng)失效，化學(xué)腐蝕失效，鋼筋銹蝕造成結(jié)構(gòu)破壞等。

3.1混凝土凍融破壞

混凝土凍融破壞，是由于混凝土中的水受凍結(jié)冰后體積膨脹，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，由于反復(fù)作用或內(nèi)應(yīng)力超過混凝土抵抗強(qiáng)度致使混凝土破壞。結(jié)構(gòu)處于冰點(diǎn)以下環(huán)境時(shí)，部分混凝土內(nèi)孔隙中的水將結(jié)冰，產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致混凝土的破壞?；炷涟l(fā)生凍融破壞的最顯著的特征是表面剝落，嚴(yán)重時(shí)可以露出石子。

3.2堿骨料反應(yīng)

堿骨料反應(yīng)也叫堿硅反應(yīng)，是指混凝土中的堿性物質(zhì)與骨料中的活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土內(nèi)部自膨脹應(yīng)力而開裂的現(xiàn)象。因?yàn)閴A骨料反應(yīng)時(shí)間較為緩慢，短則幾年，長則幾十年才能被發(fā)現(xiàn)。堿骨料反應(yīng)的因素在混凝土內(nèi)部，其危害作用往往是不能根冶的，是混凝土工程中的一大隱患。

3.3混凝土的碳化

混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學(xué)腐蝕。對于鋼筋混凝土來說，碳化會(huì)使混凝土的堿度降低，同時(shí)，增加混凝土孔溶液中氫離子數(shù)量，因而會(huì)使混凝土對鋼筋的保護(hù)作用減弱。

3.4鋼筋銹蝕

因?yàn)闃?gòu)件的混凝土保護(hù)層破損或脫落而露出鋼筋導(dǎo)致鋼筋銹蝕，這是一種結(jié)構(gòu)損傷，會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的使用壽命，應(yīng)采取加固修補(bǔ)措施。鋼筋銹蝕，一方面會(huì)使鋼筋有效截面減小，另一方面，銹蝕產(chǎn)物體積膨脹使混凝土保護(hù)層脹裂甚至脫落，鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)作用下降，破壞他們共同作用的基礎(chǔ)，從而嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)物的安全性和耐久性

4.提高混凝土耐久性的措施

通過對混凝土耐久性問題的原因分析，我們知道影響混凝土耐久性的的主要因素，如何提高混凝土的耐久性，保證混凝土長期使用的安全，這是我們要解決的主要問題，在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)具體情況，有針對性地采取相應(yīng)措施，提高混凝土的耐久性。

4.1混凝土材料的選擇

要重視選材，水泥是混凝土的重要組成部分，其性質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)性有重要影響。根據(jù)腐蝕環(huán)境的不同，合理選擇水泥品種有利于提高混凝土的耐久性。外加劑、摻合料、鋼筋料的選用也很重要。

4.1.1防止混凝土的凍融破壞?；炷恋慕M成、配合比、養(yǎng)護(hù)條件和密實(shí)度決定了其在飽水狀態(tài)下抵抗凍融破壞的能力，目前只有加氣混凝土才能有效提高混凝土的抗凍性。應(yīng)避免采用吸水率較高的集料，加強(qiáng)排水以免混凝土結(jié)構(gòu)被水飽和。在混凝土中摻加優(yōu)質(zhì)引氣型高效減水劑，既能獲得大量均勻分布的微小氣泡，顯著提高抗凍性，又能大幅度減小W/C，從而保證混凝土強(qiáng)度不降低，甚至有所提高。

4.1.2增強(qiáng)混凝土的抗?jié)B性。摻加高效減水劑，在保證混凝土拌和物所需流動(dòng)性的同時(shí)，盡可能降低用水量，減小水灰比，改善混凝土中水泥石的膠凝物質(zhì)的組成，使水泥石結(jié)構(gòu)更為致密，有效地阻斷可能形成的滲透通道，提高混凝土強(qiáng)度，增強(qiáng)混凝土自身抵抗環(huán)境侵蝕破壞的能力等。

4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程的控制

4.2.1避免或減輕堿骨料反應(yīng)。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。嚴(yán)格控制施工配合比，攪拌必須均勻，振搗必須到位，要嚴(yán)格遵守養(yǎng)護(hù)制度，可以用表面養(yǎng)護(hù)劑來改善養(yǎng)護(hù)條件，提高保水性，加速表面硬化。混凝土構(gòu)件的侵蝕病害都是從表面開始的，在混凝土終凝前做好原漿抹面壓光，增強(qiáng)表面密實(shí)度，也可采用表面浸漬和表面涂覆的手段來降低混凝土表面滲透性。

4.2.2提高混凝土抗碳化能力。碳化對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響主要是使混凝土堿度降低，進(jìn)而鋼筋脫鈍、銹蝕。鋼筋外留下足夠的混凝土保護(hù)層厚度是簡單有效的方法；混凝土配合比將影響碳化速度，足夠的水泥用量、降低水灰比、采用減水劑都可減緩碳化速度。此外，提高混凝土密實(shí)性、增強(qiáng)抗?jié)B性、對混凝土采用覆蓋面層等措施可減緩或隔離CO，向混凝土內(nèi)部滲透，大大提高混凝土抗碳化能力。

4.2.3鋼筋銹蝕的預(yù)防。常用的方法有環(huán)氧涂層鋼筋，采用靜電噴涂環(huán)氧樹脂粉末工藝在鋼筋表面形成一定厚度的環(huán)氧樹脂防腐涂層，這種鋼筋保護(hù)層能長期保護(hù)鋼筋使其免遭腐蝕。此外，在混凝土表面涂層也是簡便有效的方法，還可研究新技術(shù)，開發(fā)新產(chǎn)品，如耐銹鋼筋、阻銹鋼筋等。

4.2.4預(yù)防侵蝕性介質(zhì)的腐蝕。在我國侵蝕性介質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)危害最嚴(yán)重的應(yīng)是氯鹽的影響。提高混凝土抗氯離子滲透能力的措施是限制水灰比，保證最低水泥用量以確保堿度，摻入適量優(yōu)質(zhì)摻和料（粉煤灰、磨細(xì)礦渣、硅灰）等。首先是要重視干濕交替環(huán)境下的混凝土耐久性設(shè)計(jì)，重視關(guān)于混凝土裂縫控制等級(jí)和鋼筋保護(hù)層厚度，還要注意鋼筋阻銹劑的使用，其次是地基處理，污染土的處理及地下污染水的處理、設(shè)置基礎(chǔ)隔離墻等，以避免堿性污染，保證基礎(chǔ)的耐久使用年限。

4.3工方面應(yīng)考慮以下因素

4.3.1混凝土拌和。機(jī)械拌和的各種計(jì)量器要準(zhǔn)確，骨料的含水率要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場測算、調(diào)整并時(shí)刻注意拌和物的顏色是否均勻，現(xiàn)場經(jīng)常檢查拌和物的坍落度，確?；炷涟韬臀锇韬途鶆?。

4.3.2混凝土運(yùn)輸。運(yùn)輸能力應(yīng)適應(yīng)混凝土的凝結(jié)速度和澆筑速度的需要，使混凝土運(yùn)倒?jié)仓攸c(diǎn)時(shí)仍能保持均勻性和坍落度，運(yùn)輸車運(yùn)至澆筑地點(diǎn)后發(fā)生離淅，嚴(yán)重泌水或坍落度不符合要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行二次拌和，如必須加水時(shí)，應(yīng)加入同比例的水泥，保持水灰比不變，否則不得使用。

4.3.3混凝土澆筑。嚴(yán)防混凝土離淅，應(yīng)按一定的厚度和順序分層澆筑和振搗，施工縫流設(shè)應(yīng)在施工前確定，宜留在結(jié)構(gòu)受力和彎矩較小的部位。

4.3.4混凝土的養(yǎng)護(hù)。在混凝土裂縫的防治工作中，對新澆混凝土的早期養(yǎng)護(hù)工作尤為重要。以保證混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮。主要是控制好構(gòu)件的濕潤養(yǎng)護(hù)，對于大體積混凝土。有條件時(shí)宣采用蓄水或流水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14-28天。

4.3.5混凝土冬期施工。耐久性混凝土應(yīng)嚴(yán)格按照冬期混凝土施工的要求進(jìn)行拌和、運(yùn)輸和養(yǎng)護(hù)。

5.結(jié)語

影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素繁多而復(fù)雜，而通常又是多種影響因素的疊加，應(yīng)該從混凝土的原材料、配比設(shè)計(jì)、施工養(yǎng)護(hù)和結(jié)構(gòu)的維護(hù)等多方因素綜合考慮，工程中應(yīng)根據(jù)具體情況，有針對性地采取相應(yīng)措施，提高混凝土的耐久性。

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是一個(gè)涉及環(huán)境、材料、設(shè)計(jì)、施工等多種因素的復(fù)雜問題，要解決好這個(gè)問題需要進(jìn)行多方面的工作，如正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇以及嚴(yán)格的施工質(zhì)量，同時(shí)應(yīng)注意對其在使用階段實(shí)行必要的管理和維護(hù)。只有這樣，才能保證和提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，才能保證我國建筑事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，這也是建筑行業(yè)實(shí)施可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵。