影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素和有效控制措施

【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步，人們對(duì)生活品質(zhì)的要求也在不斷提高，尤其對(duì)建筑物也提出了較高要求，不僅要造型新穎，還要確保建筑物的安全性與耐久性。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，然而混凝土的耐久性受多種因素的影響，耐久性不同的混凝土影響著建筑的安全性能。在過去較長的一段時(shí)間里，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)著重點(diǎn)在建筑物的承載能力上，對(duì)建筑物耐久性能方面的關(guān)注度不夠。建筑物在正常使用過程中，受到多種因素的影響，再加之年復(fù)一年的日曬雨淋對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的侵蝕，導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土被剝落以及鋼筋外露的情況，從而建筑物不得不進(jìn)行修整。因此，我們只有充分認(rèn)識(shí)到混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素，并采取有效的、科學(xué)的、合理的、安全的措施來針對(duì)性的增強(qiáng)建筑物混凝土的耐久性，這樣不僅對(duì)建筑工程的質(zhì)量安全有保障，還節(jié)約了成本，同時(shí)帶來建筑物更好的舒適性及美觀性。

【關(guān)鍵詞】混凝土；耐久性；因素；有效措施

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用在我國建筑工程中，在長期正常使用過程中，會(huì)出現(xiàn)耐久性的問題。我國幅員遼闊疆域廣大，四季分明，環(huán)境氣候的變化對(duì)建筑工程的影響不少，南銹北凍的特點(diǎn)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性影響尤為突出，時(shí)常進(jìn)行維修不僅會(huì)造成資金損失，還對(duì)社會(huì)安全構(gòu)成了隱患，因此一定要加強(qiáng)對(duì)建筑工程混凝土耐久性的評(píng)估。從分析混凝土的耐久性到混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)，研究者從未停止過。因此如何提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能已經(jīng)成為建筑工程中重要的研究課題之一。

1、影響因素

1.1 堿骨料反應(yīng)

堿骨料反應(yīng)可以定義為水泥中的堿性物質(zhì)與骨料中的二氧化硅、碳酸物質(zhì)等化學(xué)反應(yīng)后形成堿-硅凝膠，在遇到混凝土中的水、外加劑等膨脹，會(huì)造成混凝土脹裂。因?yàn)檫@一反應(yīng)發(fā)生在混凝土內(nèi)部，具有難阻止、難預(yù)防的性質(zhì)，修補(bǔ)好后也會(huì)在再次發(fā)生，堿骨料反應(yīng)使得混凝土的耐久性能變差，造成的后果也非常明顯，現(xiàn)在世界各國也在積極的研究混凝土配置方法，讓堿骨料反應(yīng)能小一些。

1.2 混凝土碳化

混凝土的碳化是指混凝土本身有大量的纖細(xì)小孔，空氣中的CO2進(jìn)入到小孔中，與其中內(nèi)部處于游離狀態(tài)的Ca（OH）2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后形成CaCO3，使得混凝土堿性變低的過程，化學(xué)反應(yīng)公式為：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。發(fā)生這樣的化學(xué)反應(yīng)后混凝土?xí)兊檬杷?，不再呈現(xiàn)堿性狀態(tài)，就會(huì)出現(xiàn)收縮斷裂情況，更加容易脫落，對(duì)鋼筋沒有了固定保護(hù)作用，失去了保護(hù)層的鋼筋暴露在空氣中，空氣中的水汽會(huì)加快鋼筋的腐蝕。

1.3 侵蝕性物質(zhì)的腐蝕

混凝土發(fā)生腐蝕分為無機(jī)物侵蝕和有機(jī)侵蝕，當(dāng)具有侵蝕性物質(zhì)接觸到混凝土?xí)r會(huì)比較容易發(fā)生混凝土腐蝕，造成混凝土強(qiáng)度降低。最為常見的化學(xué)侵蝕可以分為酸性水腐蝕、淡水侵蝕等，其中淡水侵蝕是不停的沖刷混凝土，讓水泥中的成分溶解掉，讓混凝土的毛細(xì)孔洞變大，當(dāng)混凝土的實(shí)際密度比建筑所需求的密度低時(shí)，會(huì)造成混凝土變形脫落或者產(chǎn)生斷裂情況出現(xiàn)，降低了混凝土的耐久性，若淡水中含有的酸性物質(zhì)加高的話，與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，大大加快了腐蝕的速度，使得建筑物的使用壽命很大程度上縮短了。

1.4 凍融破壞

混凝土凍融破壞主要出現(xiàn)的地區(qū)是高寒地帶，是指在使用的過程中受到物理作用后出現(xiàn)缺損、裂開、脫落等現(xiàn)象。干濕變化、溫度變化、凍融變化等物理作用都是導(dǎo)致凍融破壞的主要原因。當(dāng)混凝土中的水分發(fā)生干濕、溫度、凍融等變化時(shí)，產(chǎn)生冰漲和滲透壓力變化，經(jīng)過多次的循環(huán)，讓混凝土強(qiáng)度和耐久性下降，發(fā)生表皮斷裂脫落現(xiàn)象。

1.5 鋼筋腐蝕

混凝土中的鋼筋在遇到化學(xué)物質(zhì)時(shí)發(fā)生反應(yīng)，鋼筋質(zhì)量下降而影響了混凝土整體的耐久性能。氯離子對(duì)鋼筋表層的鈍化膜具有較強(qiáng)的腐蝕性，會(huì)讓鋼筋表面出現(xiàn)生銹現(xiàn)象，鋼筋生銹不僅影響了鋼筋的堅(jiān)韌度還對(duì)混凝土造成威脅，因?yàn)殍F銹會(huì)讓混凝土膨脹，不僅使得鋼筋脫離了混凝土的保護(hù)加劇腐蝕，還會(huì)使得混凝土本身發(fā)生斷裂脫落現(xiàn)象，耐久性能遭到破壞。

2、有效控制措施

2.1 結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)

對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的特殊部分進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)，加強(qiáng)混凝土的可修復(fù)能力的設(shè)計(jì)，以及通過對(duì)材料制備的設(shè)計(jì)并滿足建筑工程結(jié)構(gòu)使用壽命的標(biāo)準(zhǔn)來提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

2.2 混凝土的配合比

水泥、水、砂子等的配比是混凝土耐久性持久的關(guān)鍵組成部分，配比通過實(shí)驗(yàn)后不僅要滿足建筑施工要求標(biāo)準(zhǔn)，還用要求符合總強(qiáng)度要求標(biāo)準(zhǔn)，更要符合工程整體質(zhì)量的要求。要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工要求和科學(xué)部門規(guī)定進(jìn)行配合比。在保障基礎(chǔ)配合比的情況下，想要進(jìn)一步提高耐久性的話，可以根據(jù)現(xiàn)外部環(huán)境、施工條件、溫度情況、作業(yè)設(shè)備來調(diào)整混凝土配合比。

2.3 添加礦物外加劑

在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)混凝土的配合比中會(huì)添加一定比例的礦物質(zhì)外加劑，使得膠凝結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。像硅灰、磨細(xì)礦渣等是使用比較頻繁的礦物質(zhì)外加劑，在同水泥等物質(zhì)水化后，混凝土凝膠結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，水泥的硬度大大增強(qiáng)了。添上礦物質(zhì)外加劑的水泥，混凝土里的毛細(xì)空隙之間被填充，總強(qiáng)度、整體承載力等各項(xiàng)性能都提高了，鋼筋與混凝土之間的縫隙也變小了，還增強(qiáng)了對(duì)鋼筋的吸附保護(hù)能力。根據(jù)施工環(huán)境及建筑特點(diǎn)，合理的、科學(xué)的添加礦物外加劑是耐久性提高的有效措施。

2.4 添加高效減水劑

從字面就可以看出意思，就是通過給混凝土添加高效減水劑來減少應(yīng)水量，應(yīng)水量的減少提高了混凝土的和易性。加入減水劑不僅使得水泥顆粒分散還改變了工作性，單位使用水量降低，節(jié)約用水。因?yàn)榫哂锌臻g位阻作用，可有效的阻止混凝土坍落，具有提高混凝土的密實(shí)度的作用，有效的提高了混凝土的耐久性。

結(jié)語：

現(xiàn)在，對(duì)于如何通過混凝土耐久性來提高建筑物的使用壽命已經(jīng)成為建筑業(yè)的重要課題之一，從影響混凝土耐久性因素堿骨料反應(yīng)、混凝土碳化、侵蝕性物質(zhì)的腐蝕、凍融破壞、鋼筋腐蝕等多方面進(jìn)行分析，從而采取行之有效的措施來加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，提高建筑物的使用壽命和質(zhì)量安全。

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作者簡介：

劉瑋輝，湖南省建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限公司，湖南長沙。