淺談混凝土耐久性

【摘要】隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成為了當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的重點(diǎn)。而眾所周知，目前的建筑工程主要采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)方法除了傳統(tǒng)的強(qiáng)度、剛度等力學(xué)性能指標(biāo)設(shè)計(jì)，還要考慮耐久性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行壽命設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，混凝土耐久性與內(nèi)外作用是有直接關(guān)系的，是各種內(nèi)外因素共同下所造成的，使投入使用的建筑在安全上存在一定隱患，也會(huì)影響建筑使用壽命的長(zhǎng)短。因此，混凝土的耐久性研究就顯得尤為重要。本文著重討論了混凝土耐久性的研究意義以及影響因素，并針對(duì)具體的工程環(huán)境給出了相應(yīng)的解決措施，并展望了混凝土耐久性的未來(lái)發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】混凝土；耐久性；銹蝕；碳化

1、混凝土耐久性的研究意義

結(jié)構(gòu)混凝土的耐久性是指結(jié)構(gòu)混凝土在服役過(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?，F(xiàn)今，我國(guó)建筑行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為了一整套龐大而成熟的工業(yè)生產(chǎn)體系，然而近幾年出現(xiàn)了許多建筑質(zhì)量問(wèn)題，很多建筑存在一定安全隱患，對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了不可小覷的損失。而且對(duì)于這些缺陷建筑，經(jīng)常需要花費(fèi)大量的人力和物力維護(hù)以延長(zhǎng)使用時(shí)間，這應(yīng)該是工程上盡力避免的情況。

混凝土耐久性上的缺陷是造成這一現(xiàn)象的主要原因之一。在我國(guó)，對(duì)于混凝土的質(zhì)量檢驗(yàn)體系較為成熟，而對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性評(píng)定和剩余壽命預(yù)測(cè)方面的標(biāo)準(zhǔn)則往往被人們忽視。如果建筑長(zhǎng)期使用的話，其外部溫度、潮濕度、荷載等其他外部因素，都會(huì)對(duì)混凝土耐久性造成影響，進(jìn)而造成建筑質(zhì)量安全威脅。所以，提高混凝土耐久性勢(shì)在必行。因此，在建筑工程建設(shè)過(guò)程中，對(duì)于混凝土耐久性的研究和分析具有實(shí)際意義。

2、混凝土耐久性影響因素

2.1 氯鹽

氯鹽以氯離子的形式通過(guò)不同的方式（擴(kuò)散、電遷移及虹吸等）向混凝土內(nèi)部傳輸，到達(dá)鋼筋表面時(shí)，首先會(huì)不斷累積，當(dāng)達(dá)到一定量時(shí)，鋼筋表面在堿性條件下形成的鈍化膜會(huì)遭到破壞，鋼筋開(kāi)始腐蝕，鋼筋的有效截面積變小，承載力開(kāi)始下降。由此可見(jiàn)鋼筋表面的氯離子臨界值濃度相當(dāng)關(guān)鍵。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)混凝土在抗彎條件下，氯離子的擴(kuò)散速率會(huì)加快，出于安全和經(jīng)濟(jì)考慮，需采用摻加粉煤灰和細(xì)晶粒鋼筋的方案來(lái)保證其較長(zhǎng)的壽命，且應(yīng)考慮時(shí)變性因素。

2.2 凍融循環(huán)

凍融破壞是我國(guó)東北、西北和華北地區(qū)水工混凝土建筑在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的主要病害，對(duì)于水閘、渡槽等中小型水工混凝土建筑物，凍融破壞的地區(qū)范圍更為廣泛，除三北地區(qū)外，華東、華中的長(zhǎng)江以北地區(qū)以及西南高山寒冷地區(qū)，均存在此類病害?；炷羶鋈谘h(huán)的影響因素主要有孔結(jié)構(gòu)、飽水度、含氣量及降溫速率和最低凍結(jié)溫度等。通?？紫堵试酱?，相對(duì)含水量越多，凍融過(guò)程中體積變化就越大，即水灰比越大其抗凍性越差。在凍融循環(huán)過(guò)程中，降溫速率越大，混凝土破壞的速度和程度也就越大。

2.3 硫酸鹽

到目前為止，硫酸鹽對(duì)混凝土的侵蝕可分為物理侵蝕和化學(xué)侵蝕。物理侵蝕是由硫酸鹽的沉降結(jié)晶造成的；而化學(xué)侵蝕與鈣礬石及石膏的生成有關(guān)。

2.4 碳化

混凝土碳化是混凝土所受到的一種化學(xué)腐蝕?？諝庵?氣體滲透到混凝土內(nèi)，與其中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水進(jìn)而使混凝土堿度降低的過(guò)程稱為混凝土碳化，又 稱 為 中 性 化，其 化 學(xué) 反 應(yīng) 為： 。碳化使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過(guò)混凝土的保護(hù)層時(shí)，在水與空氣存在的條件下，就會(huì)使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，導(dǎo)致鋼筋生銹。

3、提高混凝土耐久性的措施

混凝土的耐久性要求主要應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、環(huán)境條件而定。工程上主要應(yīng)從材料的質(zhì)量、配合比設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制等多方面采取措施給以保證。

首先應(yīng)該預(yù)防鋼筋的銹蝕，常用的方法有環(huán)氧涂層鋼筋，采用靜電噴涂環(huán)氧樹(shù)脂粉末工藝在鋼筋表面形成一定厚度的環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂層。此外，在混凝土表面涂層也是簡(jiǎn)便有效的方法。還可摻加高效減水劑，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，使混凝土的總孔隙率，特別是毛細(xì)孔隙率大幅度降低。其次，應(yīng)盡量避免或減輕堿集料反應(yīng)，嚴(yán)格控制混凝土中的總堿含量以保證混凝土的耐久性。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。此外，加強(qiáng)管理施工、合理選擇原材料也能有效地提高混凝土的質(zhì)量，改善耐久性能。

4、今后混凝土耐久性研究的方向

如何建立鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的全生命周期內(nèi)的優(yōu)化決策模型，從而為設(shè)計(jì)人員進(jìn)行全壽命周期的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)，并根據(jù)決策過(guò)程得到結(jié)構(gòu)的壽命，是今后耐久性研究的方向之一；如何在單因素作用下鋼筋混凝土強(qiáng)度衰減模型的基礎(chǔ)上，建立多因素作用鋼筋混凝土的強(qiáng)度衰減模型，進(jìn)而建立構(gòu)件抗力衰減模型，是今后混凝土耐久性研究的第二個(gè)方向；對(duì)同類結(jié)構(gòu)的壽命進(jìn)行調(diào)查研究和統(tǒng)計(jì)分析，得出此類結(jié)構(gòu)壽命的概率統(tǒng)計(jì)模型，是今后混凝土耐久性研究的第三個(gè)方向。

結(jié)語(yǔ)：

當(dāng)今社會(huì)，建筑行業(yè)飛速發(fā)展。人們漸漸開(kāi)始關(guān)注建筑物的質(zhì)量和耐久性能，而不知一味地追求數(shù)量，這就對(duì)混凝土耐久性能的研究提出了要求。只有提高混凝土耐久性，才能有

效提高混凝土建筑使用年限。而僅今年的環(huán)境污染、溫室效應(yīng)導(dǎo)致的氣候變暖和生態(tài)惡化也對(duì)用量最大的混凝土材料提出了可持續(xù)發(fā)展要求。混凝土的耐久性問(wèn)題是涉及多因素綜合作用和壽命周期全過(guò)程的復(fù)雜問(wèn)題，要實(shí)現(xiàn)基于數(shù)學(xué)模型的定量分析和設(shè)計(jì)還需要做大量的科學(xué)研究工作。

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作者簡(jiǎn)介：

黨大智，重慶大學(xué)。