淺析混凝土結構的耐久性

摘要：通過分析提高混凝土耐久性的技術措施，改善結構混凝土耐久性策略及質量保證措施，以確保混凝土的質量符合耐久性的要求。

關鍵詞：混凝土 耐久性

0 引言

混凝土結構的設計壽命一般為40~50年，處于腐蝕環境中的混凝土遠遠達不到設計壽命要求，有的在15~20年就出現了鋼筋銹蝕破壞，有的甚至不足五年就開始修復，為此的花費是驚人的。因此，提高混凝土結構耐久性的意義是重大的。

1 提高混凝土耐久性的技術措施

1.1 高性能混凝土 采用優質混凝土礦物摻和料和新型高效減水劑復合，配以與之相適應的水泥和級配良好的粗細骨料，形成低水膠比，低缺陷，高密實、高耐久的混凝土材料。高性能混凝土以較高的抗氯離子滲透性為特征，其優異的耐久性和性價比已得到認同。

1.2 提高混凝土保護層厚度 這是提高鋼筋混凝土使用壽命的最為直接、簡單而且經濟有效的方法。但是保護層厚度并不能不受限制的任意增加，當保護層厚度過厚時，由于混凝土材料本身的脆性和收縮會導致混凝土保護層出現裂縫反而削弱其對鋼筋的保護作用。

1.3 混凝土保護涂層 混凝土保護涂層具有阻絕腐蝕性介質與混凝土接觸的特點，從而延長混凝土和鋼筋混凝土的使用壽命。然而大部分涂層本身會在環境的作用下老化，逐漸喪失其功效，一般壽命在5～10年，只能作輔助措施。

1.4 涂層鋼筋、耐腐蝕鋼筋 采用耐腐蝕鋼筋，如環氧涂層鋼筋，對混入型和滲入型氯離子的防護都是很有效的。因為環氧涂層鋼筋是在嚴格控制的鋼廠流水線上涂覆的，通常可以保證涂層的高質量，涂層可以將鋼筋與周圍的混凝土隔開，即使氯離子和氧氣等已經大量侵入混凝土，它還是可以起到保護鋼筋，使鋼筋免遭腐蝕的作用。

環氧涂層鋼筋的主要不利方面是，環氧涂層使鋼筋與混凝土的握裹力降低35％，使鋼筋混凝土結構的整體力學性能有所降低；施工過程中對環氧涂層鋼筋的保護要求極其嚴格，加大了施工難度；另外成本的明顯增加也使其推廣應用受到制約。

1.5 鋼筋阻銹劑 鋼筋阻銹劑通過影響鋼筋和電介質之間的電化學反應，提高氯離子促使鋼筋腐蝕的臨界濃度來穩定鋼筋表面的氧化物保護膜，可以有效地阻止鋼筋腐蝕發生，從而延長鋼筋混凝土的使用壽命。因為阻銹劑的作用可以自發地在鋼筋表面上形成，只要有致鈍化的環境，即使鈍化膜破壞也可以自行再生，自動維持，這不僅優于任何人為涂層，而且經濟、簡便。但由于其有效用量較大，作為輔助措施較為適宜

1.6 陰極保護 陰極保護的電化學原理就是：即使鋼筋周圍的混凝土有的已經碳化或含有大量氯離子，或者混凝土保護層薄而透水透氣，或鋼筋表面具有銹層，不讓鋼筋表面任何地方放出自由電子，使其電位等于或低于平衡電位，就可以使鋼筋不再進行陽極反應，即鋼筋銹蝕。

該方法是通過引入一個外加犧牲陽極或直流電源來抑制鋼筋電化學腐蝕反應過程從而延長混凝土的使用壽命。但是，由于陰極保護系統的制造、安裝和維護費用過于昂貴且穩定性不高，目前在鋼筋混凝土結構中很少應用。

1.7 耐蝕劑 耐蝕劑是用礦渣、硬石膏、天然火山灰、活性激發組分等無機材料磨粉而成。其物理作用：耐蝕劑的比表面積，其微粉填充效應提高了水泥漿體與骨科之間的黏結強度，從而提高了混凝土的密實度。

化學作用：①耐蝕劑中的高活性微粉、活性二氧化硅不斷與水化出來的CaOH2發生化學反應，生成更多的C-S-H凝膠，加快水泥水化速度，從而提高混凝土的強度。②火山灰的抗硫酸鹽、抗侵蝕效果決定于二氧化硅的含量，二氧化硅含量高可以提高混凝土的耐久性，更重要的是在易被侵蝕的鋁酸鹽化合物上覆蓋了一層C-S-H凝膠的保護膜。

2 改善混凝土耐久性的策略

改善混凝土結構耐久性需采取根本措施和補充措施。根本措施是從材質本身的性能出發，提高混凝土材料本身的耐久性能，即采用高性能混凝土；再找出起破壞作用的主次先后，對主因和導因對癥施治，并根據具體情況采取除高性能混凝土以外的補充措施。二者的有機結合就是綜合防腐措施。實踐表明，采用高性能混凝土是在惡劣的環境下提高結構耐久性的基本措施，根據不同構件和部位，也可以提高鋼筋保護層厚度（一般不小于50mm），某些部位還可復合采用保護涂層或阻銹劑等輔助措施，形成以高性能混凝土為基礎的綜合防護策略，有效提高混凝土結構的使用壽命。

因此，對混凝土結構的耐久性方案的設計遵循的基本方案是：首先，混凝土結構耐久性基本措施是采用高性能混凝土。同時，依據混凝土構件所處結構部位及使用環境條件，采用必要的補充防腐措施，如內摻鋼筋阻銹劑、混凝土外保護涂層等。在保證施工質量和原材料品質的前提下，混凝土結構的耐久性將可以達到設計要求。

3 高性能混凝土的質量保證措施

高性能混凝土耐久性是一項系統工程。為保證系統性、完整性、規范性、科學性和可行性，需要一個完善的整體思路和框架。

3.1 預先質量控制與評估：在了解工程背景、使用環境以及混凝土材料在環境中的性能特點的基礎上，通過對材料性能的試驗研究，建立混凝土結構耐久性設計的數據和依據，并預測混凝土結構的實際使用性能。

3.2 耐久性方案設計：充分考慮各種可變因素對鋼筋混凝土結構使用壽命的影響，如環境溫度、混凝土內應力、裂縫等，以建立使用壽命預測系統，為耐久性方案的設計提供指導和依據。再以使用壽命預測系統為基礎，制定有針對性的耐久性解決方案。

3.3 質量控制與評估：是指在方案的實施過程中如何控制各方面的質量以及如何對已完成部分的質量進行評估的過程。在質量控制與評估環節中，主要需要確立各種質量控制措施和實施標準，建立各種性能試驗的評價體系，保證混凝土性能符合方案設計要求。

對于實際施工過程中，質量控制與評估將是重中之重。相對普通混凝土的質量控制而言，高性能混凝土施工質量控制主要涉及原材料質量、配合比、拌和、施工、保護層厚度、養護等方面，其重點和難點在于保護層厚度和養護等方面。

3.3.1 高性能混凝土保護層厚度的質量控制和保證措施 高性能混凝土保護層墊塊采用變形多面體形式，高性能細石混凝土預制，墊塊材料的強度及抗滲透性均不低于本體高性能混凝土的技術標準。

3.3.2 高性能混凝土的養護 混凝土表面容易產生由于陽光照射溫度較高而溫差過大的現象，同時由于風速較大也容易造成混凝土表面失水過快，混凝土表面收縮較大而導致混凝土開裂。因此，在實際施工過程中，混凝土澆注完畢后即覆蓋塑料薄膜以保溫保濕。對于箱梁等大型預制構件，由于預制場地的限制和施工進度要求，亦采用低溫蒸養的方式。

對于現澆混凝土，混凝土成型抹面結硬后立即覆蓋養生布，混凝土初凝后立即進行灑水養護，拆模前12小時擰松加固螺栓，讓水從側面自然流下養護，側面拆模不小于48小時。

4 結語

影響結構混凝土耐久性的首要因素是氯離子的滲透速度。針對這一具體情況，并考慮實際情況，如原材料的可及性、工藝設備的可行性以及經濟上的合理性等，采取以高性能混凝土技術為核心的綜合耐久性策略和方案，通過符合工程實際情況和技術水平的施工措施和質量保證措施，確保混凝土結構的質量符合耐久性的要求。

參考文獻：

[1]朱獲濤主編.混凝土結構耐久性與壽命預測.

[2]劉秉京主編.混凝土結構耐久性設計.