淺談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性

摘要：通過(guò)對(duì)混凝土耐久性影響因素的分析，提出提高混凝土耐久性的主要技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：混凝土，耐久性．影響因素，措施

1前言

混凝土結(jié)構(gòu)以其整體性好、耐久性好、可塑性強(qiáng)、維修費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)廣泛使用于整個(gè)20世紀(jì)，發(fā)現(xiàn)混凝土的耐久性問(wèn)題則是在60至70年代。一些發(fā)達(dá)國(guó)家的混凝土橋使用了三四十年后，紛紛進(jìn)入老化期。人們始料不及的是混凝土材料在不利的環(huán)境、運(yùn)用條件下，出現(xiàn)了一系列影響結(jié)構(gòu)耐久性的物理、化學(xué)現(xiàn)象，如結(jié)構(gòu)混凝土的碳化、保護(hù)層剝落、裂縫的發(fā)展、鋼筋銹蝕、滲透凍融破壞、混凝土集料的化學(xué)腐蝕等等。我國(guó)七十年代后期建造的混凝土橋梁亦發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的開(kāi)裂現(xiàn)象。因而混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題已成為結(jié)構(gòu)工程師們不容忽視的一個(gè)問(wèn)題。

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性概括起來(lái)是指混凝土抵抗周?chē)焕蛩亻L(zhǎng)期作用的性能。結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題主要表現(xiàn)為：混凝土損傷；鋼筋的銹蝕、脆化、疲勞、應(yīng)力腐蝕；以及鋼筋與混凝土之間粘結(jié)錨固作用的消弱等三個(gè)方面。從短期效果而言，這些問(wèn)題影響結(jié)構(gòu)的外觀和使用功能；從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，則為降低結(jié)構(gòu)安全度，成為發(fā)生事故的隱患，影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。下面從影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素和提高耐久性的技術(shù)措施兩個(gè)方面來(lái)探討混凝土的耐久性問(wèn)題。

2 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素

（1）混凝土的材質(zhì)。

混凝土是碎石、砂、水泥和水拌合后凝硬而成。這些材料的優(yōu)劣直接影響到硬化后混凝土的質(zhì)量(包括密實(shí)度和強(qiáng)度等)，好質(zhì)量的材料將為工程使用期混凝土的耐久性打下良好的基礎(chǔ)。近年來(lái)由于基本建設(shè)的迅猛發(fā)展，施工中往往忽略對(duì)材質(zhì)的要求，工地上只檢查混凝土試件的強(qiáng)度作為材質(zhì)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。豈知不合規(guī)格的材料，將導(dǎo)致混凝土收縮徐變量大大增加，初始裂縫大量產(chǎn)生，這對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)安全將是一嚴(yán)重隱患。

（2）混凝土的密實(shí)性。

混凝土的內(nèi)部缺陷（不密實(shí)），使混凝土在使用過(guò)程中易受各種不利因素的侵襲，主要有如下幾種形式：

①滲透：當(dāng)混凝土不密實(shí)，空氣和水容易滲入，水中有害物質(zhì)就易對(duì)混凝土產(chǎn)生化學(xué)侵蝕，影響混凝土的耐久性。

②碳化：混凝土中因水泥石含有氫氧化鈣而呈堿性，在鋼筋表面形成堿性薄膜而保護(hù)鋼筋免遭酸性介質(zhì)的侵蝕，起到了“鈍化”保護(hù)作用。但當(dāng)混凝土密實(shí)度低，空氣中水和C02滲入，形成碳酸，盡管其酸性很弱，也能中和氫氧化鈣使鋼筋銹蝕，這一過(guò)程成稱(chēng)混凝土的“碳化”。

③凍融破壞：混凝土不密實(shí)，體內(nèi)滲入的水量大，低溫時(shí)水結(jié)冰體積膨脹產(chǎn)生壓力，從內(nèi)部破壞混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，經(jīng)多次凍融循環(huán)后，損傷積累將使混凝土剝落酥裂，強(qiáng)度降低。

（3）混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件。

工程結(jié)構(gòu)使用時(shí)所處的環(huán)境條件是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的外部因素，如海水侵蝕、大氣腐蝕、極高溫度、冰凍、水、風(fēng)、地震災(zāi)害的襲擊等。根據(jù)環(huán)境條件對(duì)混凝土耐久性的影響，《橋規(guī)》（JTG D62）根據(jù)公路橋梁的使用情況，將橋梁結(jié)構(gòu)使用環(huán)境條件劃分為下列4類(lèi)：

Ⅰ類(lèi)環(huán)境——系指溫暖或寒冷地區(qū)的大氣環(huán)境；與無(wú)侵蝕性的水或土接觸的環(huán)境。

Ⅱ類(lèi)環(huán)境——系指嚴(yán)寒地區(qū)的大氣環(huán)境；使用除冰鹽環(huán)境；濱海環(huán)境。

Ⅲ類(lèi)環(huán)境——系指海水環(huán)境。

Ⅳ類(lèi)環(huán)境——系指受侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。

在上述環(huán)境分類(lèi)中，嚴(yán)寒地區(qū)是指累年最冷月平均溫度低于-10℃地區(qū)；寒冷地區(qū)是指累年最冷月平均溫度高于-10℃，低于或等于0℃的地區(qū)。除冰鹽環(huán)境是指北方城市依靠噴灑鹽水除冰化雪的且其主梁受到侵蝕的環(huán)境；濱海環(huán)境是指海水浪濺區(qū)以外且其前無(wú)建筑物遮擋的環(huán)境；海水環(huán)境是指潮汐區(qū)、浪濺區(qū)及海水中的環(huán)境；受侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境是指某些化學(xué)工業(yè)和石油化工廠的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。

如上所述，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性取決于混凝土材料的自身特性和結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境，同時(shí)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)密切相關(guān)。

3提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要技術(shù)措施

（1）合理選擇混凝土結(jié)構(gòu)的組成材料。

混凝土各組成材料及鋼筋的選用應(yīng)滿足材料的耐久性質(zhì)量要求，應(yīng)按規(guī)范規(guī)定對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)。同時(shí)合理改善顆粒級(jí)配，提高混凝土的密實(shí)性。從而提高耐久性。

（2）提高混凝土的密實(shí)性。

控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量，改善混凝土的施工工藝，攪拌均勻、充分振搗，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。除了選擇及配良好的集料和精心施工保證混凝土充分搗實(shí)和水泥充分水化外，水灰比是影響混凝土密實(shí)性的最重要的條件，故《橋規(guī)》（JTG D62）中規(guī)定了各類(lèi)環(huán)境條件下滿足混凝土耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量值。同時(shí)適當(dāng)摻用外加劑，如摻用減水劑或引氣劑，可改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)性。

（3）改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)的選型、布置和構(gòu)造應(yīng)有利于減輕環(huán)境因素對(duì)結(jié)構(gòu)的作用。采用具有防腐保護(hù)的鋼筋（例如，體外預(yù)應(yīng)力筋，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，環(huán)氧涂層鋼筋等）；加強(qiáng)構(gòu)造配筋，控制裂縫發(fā)展；加大混凝土保護(hù)層厚度等。《橋規(guī)》（JTG D62－2004）與舊《橋規(guī)》相比，構(gòu)造鋼筋用量增多，混凝土保護(hù)層加大，構(gòu)造不合理的地方進(jìn)行了調(diào)整。

（4）采用高強(qiáng)混凝土以提高結(jié)構(gòu)物的耐久性。

高強(qiáng)度混凝土(50 MPa以上)的配制特點(diǎn)就是低水灰比，加外加劑，摻用超細(xì)活性摻合料，它的研制和應(yīng)用解決的核心問(wèn)題之一就是保證耐久性。由于高強(qiáng)混凝土的密實(shí)性能好，抗?jié)B、抗凍性能均優(yōu)于普通混凝土，因此不但適用于高層和大跨度結(jié)構(gòu)物，對(duì)于海洋和港口工程，其抗?jié)B和耐腐蝕性能均大大優(yōu)于普通混凝土。

（5）加強(qiáng)橋面排水和防水層設(shè)計(jì)，改善橋梁的環(huán)境作用條件。

（6）加強(qiáng)結(jié)構(gòu)使用階段的維護(hù)與檢測(cè)，提高混凝土的耐久性。

4結(jié)語(yǔ)

混凝土破壞絕非是某一孤立原因造成的，多是與其他綜合不利因素有關(guān)。本文通過(guò)對(duì)影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性主要因素的分析，提出綜合提高混凝土結(jié)構(gòu)的各種性能是改善和提高混凝土耐久性的主要措施。從混凝土技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，采用高強(qiáng)度混凝土是解決結(jié)構(gòu)耐久性要求的發(fā)展趨向。

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