解析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性

李文俠

（蘭州現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院，甘肅蘭州 730000）

一般情況下，我國的建筑工程規(guī)模相對較大，但是實(shí)際上很多工程建筑都沒能發(fā)揮出其全部的作用，滿足實(shí)際的需求，這就造成很多資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，也給人們的安全生活埋下隱患。在建筑工程建設(shè)的過程中，鋼筋混凝土是非?；A(chǔ)的結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量對建筑的施工質(zhì)量來說有著非常直接的關(guān)聯(lián)。因此，加強(qiáng)建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義，也值得我們進(jìn)行深入的研究。

1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性概述

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的大面積使用為我國建筑領(lǐng)域的發(fā)展做出極大的貢獻(xiàn)，但是在該結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用后，我們卻發(fā)現(xiàn)一系列問題，這些問題的產(chǎn)生對建筑工程的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性指的是在各種環(huán)境因素的影響下，該結(jié)構(gòu)還能否保障相對良好的耐久性。如果在受各種外在因素的影響下依然能保障較好的耐久，就能讓建筑物的使用年限得到一定程度的提高[1]。反之，若鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性較差，就會導(dǎo)致老化、銹蝕等多種質(zhì)量問題的產(chǎn)生，以至于嚴(yán)重危害整個建筑物的穩(wěn)定性與安全性。

2 破壞鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素

對一般的自然環(huán)境來說，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會因?yàn)閮煞矫嬉蛩貙?dǎo)致耐久性降低，這兩方面分別是混凝土碳化以及鋼筋腐蝕問題，導(dǎo)致其耐久性下降。鋼筋腐蝕是造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被破壞的主要原因，下文將對上述兩方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2.1 鋼筋腐蝕

鋼筋腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是含有負(fù)氯離子。負(fù)氯離子屬于一種功效較強(qiáng)的去鈍化劑，可以加快鋼筋的陽極反應(yīng)，從而在一些不均勻質(zhì)地的混凝土中，破壞鋼筋表面的鈍化膜，最終導(dǎo)致其表面發(fā)生局部的腐蝕現(xiàn)象。鋼筋混凝土中負(fù)氯離子含量越高，就會越容易產(chǎn)生鋼筋腐蝕問題。另外，氯化物不僅對鋼筋有著嚴(yán)重的負(fù)面影響，對混凝土也有著一定程度的侵蝕作用。由于鋼筋腐蝕問題造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性低下，可見圖1[2]。

圖1 鋼筋銹蝕引起的混凝土結(jié)構(gòu)性能退化

2.2 混凝土碳化

大氣環(huán)境中存在的二氧化碳元素會與混凝土材質(zhì)產(chǎn)生一系列的中和反應(yīng)，這也是導(dǎo)致其出現(xiàn)碳化現(xiàn)象的主要原因。碳化問題對不含有鋼筋的單純混凝土沒有特別大的影響，甚至還可以在一定程度上提高混凝土的強(qiáng)度[3]。但是對含有鋼筋的混合型混凝土來說，有非常嚴(yán)重的危害，主要體現(xiàn)在混凝土中的堿性元素會被碳化作用而影響，導(dǎo)致鋼筋表面的保護(hù)膜受到破壞，最終引起鋼筋腐蝕、膨脹、產(chǎn)生裂縫等問題，讓整個鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力大幅降低，影響其耐久性。

3 研究進(jìn)程與應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 傳統(tǒng)修補(bǔ)法

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一經(jīng)受到環(huán)境因素的影響和破壞，很容易導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)腐蝕、裂縫等問題，國內(nèi)外采取的傳統(tǒng)修復(fù)手段是先將損壞的混凝土保護(hù)層去除，然后采取特定方式對鋼筋進(jìn)行完善的除銹和防銹處理[4]。一旦發(fā)現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的鋼筋，就要及時進(jìn)行更換和焊補(bǔ)，之后在采取除銹和防銹處理，最后用環(huán)丙砂漿等材料對去除的混凝土部位進(jìn)行填補(bǔ)。這種方式在一段時間內(nèi)可以有效解決鋼筋混凝土出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的缺陷，但是其耐久程度較低，尤其是處于海洋等水域環(huán)境附近的結(jié)構(gòu)，一旦受到含氯元素的影響，即使是采取上述手段加以修復(fù)，鋼筋和混凝土內(nèi)部也會存有大量的氯離子，并在修補(bǔ)的位置與混凝土交界處產(chǎn)生電位差，最終還會在此處發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。例如美國的多拱大橋內(nèi)部出現(xiàn)腐蝕問題之后，采取的就是上述的傳統(tǒng)修復(fù)方式，但是我們通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，在對其進(jìn)行修復(fù)之后不久，該橋再次出現(xiàn)了銹蝕現(xiàn)象，甚至比修復(fù)之前更加嚴(yán)重了。

3.2 電化學(xué)修復(fù)法

3.2.1 再堿化法

20 世紀(jì)80 年代初期，歐洲一些國家開始使用電化學(xué)再堿化法修復(fù)腐蝕的鋼筋混凝土，這種方式不會產(chǎn)生損傷，是一種通過直流電的方式提高碳化混凝土表層的酸堿度，保持其表面的鈍化膜不被破壞。經(jīng)過對該方式的研究可以發(fā)現(xiàn)，再堿化法對各種碳化的混凝土都有著非常良好的防銹蝕作用，不管之前的腐蝕問題多么嚴(yán)重都可以用此方式加以解決[5]。

3.2.2 電沉積修復(fù)法

混凝土的內(nèi)部呈現(xiàn)多孔狀態(tài)，使用電沉積修復(fù)法對其進(jìn)行通電，將出現(xiàn)裂縫問題的部分作為陽極，以海水環(huán)境或其中的礦物質(zhì)元素作為電解質(zhì)，從而分解出沉積物，這些電解沉積物產(chǎn)生于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的縫隙中，可以有效修復(fù)其裂縫或出現(xiàn)孔洞的現(xiàn)象。該修復(fù)方式是在日本首先推出的，尤其適用于海水腐蝕鋼筋的情況中，主要原因是海水自身就是比較適合的電解質(zhì)溶液。掌握了這種電沉積修復(fù)法之后，我國也對其進(jìn)行了一系列的分析，也從中得出了硫酸鋅、氯化鎂等溶液都可以用于電沉積修復(fù)法中。

3.2.3 電化學(xué)除氯法

電化學(xué)除氯法是在20 世紀(jì)70 年代于歐洲首先產(chǎn)生，其原理主要是將電解液保護(hù)層添加到鋼筋混凝土表面作為陰極，并添加進(jìn)金屬片作為陽極，通過通電的手段讓其中的氯離子發(fā)生轉(zhuǎn)移，使其存在于電解質(zhì)溶液當(dāng)中，從而去除混凝土中的氯離子[6]。這種方式雖然對鋼筋混凝土除氯工作來說有非常良好的效果，但是在其發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的過程中，會造成大量氫離子生成，進(jìn)而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象。除此之外，電化學(xué)除氯法只能去掉鋼筋混凝土表面存在的氯離子，而其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氯離子無法得到有效去除。

4 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性控制

對傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性提升技術(shù)來說，很多企業(yè)都更加重視對其強(qiáng)度的控制問題，往往忽略了對其施工過程的把控，事實(shí)上對鋼筋混凝土施工至進(jìn)行嚴(yán)格的控制需要更高的設(shè)計(jì)要求，科學(xué)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵途徑。結(jié)合以往的建筑工程施工經(jīng)驗(yàn)來說，如今對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中的耐久性控制提出如下策略，首先是需要對鋼筋混凝土的運(yùn)輸、澆筑時間、環(huán)境等因素加以掌控，其次是對其性能以及施工縫的劃分等問題制定出嚴(yán)格的策略，對澆筑的高度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。最后是建立完善的養(yǎng)護(hù)制度，以此來保障鋼筋混凝土的耐久性[7]。而具體的控制措施可以從以下四個方面展開，首先是對鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)盡量只用一次澆筑成型，以此來減少施工縫的數(shù)量，避免其對整個結(jié)構(gòu)的耐久度等性能產(chǎn)生影響。其次是需要對澆筑時間和澆筑速度提高重視，避免由于停留時間過長或者混凝土掉落高度過大而影響其質(zhì)量。再次是注重鋼筋的綁扎，務(wù)必要按照設(shè)計(jì)的定位進(jìn)行準(zhǔn)確且牢固的綁扎，以免在澆筑或者振搗過程中出現(xiàn)移位現(xiàn)象。最后，施工方一定要注意不同的自然環(huán)境下與不同的鋼筋混凝土相匹配，并需要在后期采取相對應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方式，其中主要涵蓋了養(yǎng)護(hù)的方法、時間等要求，例如在天氣相對炎熱干燥的環(huán)境下，需要對新澆筑的混凝土表面進(jìn)行灑水等養(yǎng)護(hù)措施，并用一些覆蓋物對其進(jìn)行遮蓋，以此來保證水分不會太快流失。

5 結(jié)束語

綜上所述，想要有效提高建筑工程的施工質(zhì)量，就一定要對其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性提高加以重視，尤其是在一些會對其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的惡劣環(huán)境中，更要采取先進(jìn)的手段對鋼筋混凝土的耐久性進(jìn)行控制，由于不同的環(huán)境中所產(chǎn)生的鋼筋混凝土質(zhì)量影響問題各有不同，因此采取單一的是手段無法有效提升其耐久性。根據(jù)不同的建筑環(huán)境采取不同的混凝土耐久性提高方式，以此才能有效提高鋼筋混凝土的耐久程度，提高建筑物的質(zhì)量。