混凝土结构耐久性探析

　　摘要：混凝土耐久性是指混凝土在使用条件下，抵抗周围环境中各种因素长期作用而不破坏的能力。本文分析了混凝土结构耐久性影响因素，探讨了提高混凝土结构耐久性的措施。

　　关键词：混凝土;结构;耐久性

　　Abstract: the durability of concrete is refers to the concrete in the use of conditions, the resistance of various factors in the surrounding environment without destroying long-term effects of ability. This paper analyzes the factors affecting the durability of concrete structure, and probes into the measures to improve the durability of concrete construction.

　　Keywords: concrete; Structure; durability

　　中图分类号：TV331 文献标识码：A 文章编号：

　　混凝土耐久性是指混凝土在使用条件下，抵抗周围环境中各种因素长期作用而不破坏的能力。 环境对混凝土结构的物理化学作用以及混凝土结构抵御环境作用的能力，是影响混凝土结构耐久性的因素，对现有混凝土结构进行的耐久性检测与评估十分重要。

　　曾有调查表明 ,国内大多数工业建筑在使用25一30年后即需大修 ,处于严酷环境下的建筑物的使用寿命仅15 一20年 ,桥梁 、港口等基础设施工程尤 其严 重 。许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀 、混凝土开裂有专家指出，我国大干基础设施工程建设的高潮还需延续，而由于忽视耐久性问题 ,迎接我们的还会有大修的高潮其耗费将倍增于工程建设时的投资。而其原因却往往是由于混凝土耐久性不足引起的。

　　一、混凝土结构耐久性概述

　　混凝土结构耐久性是指混凝土结构抵抗周围不利因素长期作用的性能，这些不利因素包括气候作用、 化学侵蚀、 物理作用或任何其他破坏过程 。混凝土结构应做到，在设计要求的目标使用年限内，经受自然以及人为环境的化学和物理作用下，不需花费大量资金加固处理而保持其安全 使用功能和外观要求 混凝土结构耐久性主要包括以下几方面：

　　1、抗侵蚀性。 混凝土结构的工作环境中必然会存在如空气水 、土壤等介质，这些气 、液或固态物质中含有不同浓度的酸 、盐碱类等侵蚀性物质。 这些物质由于扩散及渗透作用进入混凝土内部后，会与其中相关成分发生物理化学反应，首先使混凝土表面逐渐发生绽裂剥落现象，进而引起混凝土内部钢筋的腐蚀，而钢筋锈蚀体积增大，又会加剧混凝土的绽裂剥落现象，因而侵蚀性物质更容易进入混凝土内部，如此恶性循环，最终导致混凝土结构的失效。

　　2、抗渗性。混凝土抗渗性是指混凝土抵抗压力水(或油)渗透的能力，其直接影响混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。 这是因为，具有侵蚀作用的化学物质一般通过水分的渗入进入混凝土内部，而抗渗性控制着水分渗入的速率，从而控制侵蚀性物质进入混凝土的速率 混凝土的抗渗性主要与其密实度以及内部孔隙的大小和构造有关。

　　3、抗冻性。 混凝土抗冻性是指混凝土在饱和水的状态下，经历多次冻融循环，仍保持其原有性质或不显著降低原有性质的能力、 抗冻性与混凝土密实度 、含水量以及内部孔隙大小和构造有直接的关系。

　　二、 混凝土结构耐久性影响因素

　　混凝土结构耐久性的影响因素众多， 常见的有混凝土碳化、碱-骨料反应、 钢筋锈蚀、 混凝土冻融损伤、 化学物质的侵蚀以及机械物理损伤、 大气侵蚀、 生物侵蚀、 熔蚀等因素。在这些影响因素的作用下， 混凝土结构的使用寿命大大缩短， 尤其是钢筋锈蚀， 它是影响混凝土结构耐久性最常见的因素之一。以下就几种主要的影响因素进行阐述。

　　1、钢筋锈蚀。在钢筋混凝土结构中， 钢筋的锈蚀是造成混凝土结构耐久性损伤的最主要因素。新鲜混凝土孔隙中是碱度很高 (pH值可超过13) 的氢氧化钙饱和溶液， 在这样的高碱性环境中， 钢筋表面被氧化， 形成一层厚度为20～60A的氧化膜， 使钢筋处于钝化状态。但混凝土的中性化 (主要是碳化) 使混凝土中的pH值降低时， 或者有足够浓度的氯离子扩散到钢筋表面时，钢筋钝化膜将会遭到破坏。钢筋锈蚀后， 除了有效截面积减小，屈服强度下降等变化外， 其与混凝土黏结性能也会发生变化。试验研究表明： 随着钢筋锈蚀量的增加， 变形钢筋与混凝土的黏结强度比先期略有增加， 而后期则有较大幅度的衰退。钢筋与混凝土之间黏结强度的衰退， 使得钢筋的强度不能被全部利用，从而与其他因素一起影响混凝土构件的使用性能和承载力。

　　2、混凝土碱-集料反应。碱-集料反应是混凝土组成中的水泥、 外加剂、 掺和料或拌和水中的可溶性碱和混凝土孔隙中及集料中能与碱反应的活性成分在混凝土硬化过程中逐渐发生的一种化学反应。碱-集料反应发生于混凝土中的活性骨料与混凝土中的碱之间， 反应产物为硅胶体。这种硅胶体遇水膨胀， 产生很大的膨胀压力， 从而引起混凝土开裂。碱混凝土结构一旦发生碱-集料反应出现裂缝后， 会使混凝土碳化和钢筋锈蚀速度加快， 而钢筋锈蚀产物铁锈的体积远大于钢筋原来的体积， 使得裂缝进一步扩大。若在寒冷地区， 混凝土出现裂缝后又会使冻融破坏加速， 这样就造成了混凝土工程的综合性破坏。对此类破坏， 目前还没有有效的修补方法。对碱-碳酸盐反应的预防也尚无有效的措施。

　　3、混凝土碳化。空气中的二氧化碳与水泥石中的碱性物质通过复杂的物理、 化学过程， 相互作用， 使混凝土的成分和性能发生变化， 使用机能下降， 这就是混凝土碳化。碳化会降低混凝土的碱度， 破坏钢筋表面的钝化膜， 使混凝土失去对钢筋的保护作用。混凝土碳化还会加剧混凝土的收缩， 导致混凝土的裂缝和结构的破坏。

　　4、氯离子侵蚀。我国海域辽阔， 海岸线长， 基础建设多集中于沿海地区， 而海边的混凝土工程由于长期受氯离子侵蚀， 混凝土中的钢筋锈蚀现象非常严重， 已建的海港码头等工程多数都达不到设计的使用寿命。我国北方地区， 为保证冬季交通畅行，向道路、 桥梁及城市立交桥等撤除冰盐， 大量使用的氯化钠和氯化钙， 使得氯离子渗入混凝土， 引起钢筋锈蚀破坏。我国盐碱地分布广泛， 其腐蚀条件更为苛刻， 氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀严重威胁混凝土结构的耐久性。

　　5、混凝土冻融破坏。混凝土是由水泥砂浆和粗骨料组成的毛细孔多孔体。当毛细孔中的水处于饱和水状态， 在温度下降到冰点以下时， 毛细孔中水结冰， 胶凝孔中的水处于过冷状态，胶凝孔中处于过冷状态的水分子因为其蒸汽压高于同温度下冰的蒸汽压而向毛细孔中冰的界面处渗透， 于是在毛细孔中又产生一种渗透压力。此外， 胶凝水向毛细孔渗透的结果必然使毛细孔中的冰体积进一步膨胀， 毛细孔壁同时承受膨胀压和渗透压两种压力， 当这两种压力超过混凝土的抗拉强度时， 混凝土就会开裂。在反复冻融循环后， 混凝土中的裂缝会互相贯通， 使混凝土由表及里遭到破坏。

　　三、提高混凝土结构耐久性的对策

　　1、选择优质的混凝土施工原材料

　　水泥类材料的强度和工程性能。是通过水泥砂浆的凝结，硬化形成的，水泥石一旦受损，混凝土的耐久性就被破坏，因此水泥的选择需注意水泥品种的具体性能，选择碱含量小，水化热低，干缩性小，耐热性，抗水性，抗腐蚀性，抗冻性能好的水泥，并结合具体情况进行选择。集料的选择应考虑其碱活性，耐蚀性和吸水性，同时选择合理的级配，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土密实度：掺混合材混凝土，是提高混凝土耐久性的有效措施。即近年来发展的高性能混凝土。

　　2、 加强管理，严格控制施工的质量

　　主要从混凝土结构保护层的厚度控制、混凝土结构各种孔隙的控制以及水灰比控制等几个方面进行。针对不同的腐蚀环境应设计不同的保护层厚度，预防外界介质渗入内部腐蚀钢筋。混凝土结构及构件宜整体浇筑，不宜留施工缝;节点构造设计应考虑构件受局部损坏后的整体耐久能力i设计时应考虑耐久的要求、混凝土配比，刚氏用水量，减小水灰比，降低水化热，减少收缩裂缝，提高密实度，采用合理的减水剂和引气剂，使混疑土的总孔隙率大幅度刚匠;改善混凝土内部结构，掺入足量的混合料，提高混凝土耐久性能。

　　3、加强混凝土结构的日常维护

　　结构在使用阶段，应注意检测，维护和修理，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程更应如此，建立检测和评估体系，及时发现，及时修理，确保混疑土结构的正常使用。在使用中，应尽量避免结构承受超重荷载、接触腐蚀性物质，并尽量减少冻融环境的影响。同时在结构建成后定期检查，在结构破坏超过一定的界限后，就需要详查破坏原因并评估是否需要维修或加固。

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