簡述提高混凝土耐久性的措施

許才屏

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

混凝土的耐久性是指混凝土在實(shí)際使用條件下抵抗各種破壞因素的作用，長期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力；是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi)，在各種環(huán)境條件作用下，不需要額外的費(fèi)用加固處理而保持其安全性、正常使用和可接受的外觀能力。混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要目標(biāo),是為了確保主體結(jié)構(gòu)達(dá)到規(guī)定的設(shè)計使用年限，滿足建筑物的合理使用限要求，主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限雖然與建筑物的合理使用年限源于相同的概念而有不同的數(shù)值。合理使用年限是一個確定的期望值，而設(shè)計使用年限則必須考慮環(huán)境作用、材料性能等因素的變異性對于結(jié)構(gòu)耐久性的影響，需要有足夠的保證率。

1 影響混凝土耐久性的因素

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計可分為傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方法和定量計算方法。傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方法是將環(huán)境的作用按其嚴(yán)重程度定性地劃分成幾個作用等級，在工程經(jīng)驗(yàn)類比的基礎(chǔ)上，對于不同環(huán)境作用等級下的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，由規(guī)范直接規(guī)定混凝土材料的耐久性質(zhì)量要求和鋼筋保護(hù)層厚度等構(gòu)造要求。在結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的定量計算方法中，環(huán)境作用需要定量表示，然后選用適當(dāng)?shù)牟牧系牧踊瘮?shù)學(xué)模型求出環(huán)境作用效應(yīng)，列出耐久性極限狀態(tài)下的環(huán)境作用效應(yīng)與耐久性抗力的關(guān)系式，可求得相應(yīng)的使用年限。結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限應(yīng)有規(guī)定的安全度，所以在耐久性極限狀態(tài)的關(guān)系式中應(yīng)引入相應(yīng)的安全系數(shù)，當(dāng)用概率可靠度方法設(shè)計時應(yīng)滿足所需的保證率。

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性不僅是確定材料的耐久性能指標(biāo)與鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，還在很大程度上取決于混凝土的施工養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與鋼筋保護(hù)層厚度的施工差異，適當(dāng)?shù)呐潘胧┠軌蛴行У臏p輕環(huán)境作用。

混凝土的環(huán)境作用分為：一般環(huán)境、凍融環(huán)境、海洋氯化物環(huán)境、除冰鹽等其它氯化物環(huán)境和化學(xué)腐蝕環(huán)境。

一般環(huán)境是指僅有正常的大氣和溫、濕度作用，不存在凍融、氯化物和其他化學(xué)腐蝕的影響。一般環(huán)境對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕主要是碳化引起的鋼筋銹蝕。混凝土呈高度堿性，鋼筋在高度堿性環(huán)境中會在表面生成一層致密的鈍化膜，使鋼筋具有良好的穩(wěn)定性。

混凝土的抗凍性是混凝土受到物理作用(干濕變化、溫度變化、凍融變化等)后反映混凝土耐久性的重要指標(biāo)之一。混凝土凍融作用破壞機(jī)理是混凝土在其凍融的過程中，遭受的破壞應(yīng)力主要由兩部分組成。其一是當(dāng)混凝土中的毛細(xì)孔水在某負(fù)溫下發(fā)生物態(tài)變化，由水轉(zhuǎn)變成冰，受毛細(xì)孔壁約束形成膨脹壓力，從而在孔周圍的微觀結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生拉應(yīng)力；其二是當(dāng)毛細(xì)孔水結(jié)成冰時，由凝膠孔中經(jīng)過冷水在混凝土微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起的滲管壓。由于表面張力的作用，混凝土毛細(xì)孔隙中的水的冰點(diǎn)隨著孔徑的減小而降低。當(dāng)經(jīng)過反復(fù)多次的凍融循環(huán)以后，損傷逐步積累不斷擴(kuò)大。發(fā)展成互相連通的裂縫，使混凝土的強(qiáng)度逐步降低，最后甚至完全喪失。環(huán)境腐蝕和化學(xué)腐蝕主要是土、水中的氯化物、硫酸鹽、酸等化學(xué)物質(zhì)。

2 提高混凝土耐久性的措施：（1）預(yù)防鋼筋的銹蝕：常用的方法有環(huán)氧涂層鋼筋，采用靜電噴涂環(huán)氧樹脂粉末工藝在鋼筋表面形成一定厚度的環(huán)氧樹脂防腐涂層，這種鋼筋保護(hù)層能長期保護(hù)鋼筋使其免遭腐蝕。此外，在混凝土表面涂層也是簡便有效的方法，但涂料應(yīng)是耐堿、耐老化和與鋼筋表面有良好附著性的材料。還可摻加高效減水劑，在保證混凝土拌和物所需流動性的同時，盡可能降低用水量，減小水灰比，使混凝土的總孔隙率，特別是毛細(xì)孔隙率大幅度降低。還可研究新技術(shù)，開發(fā)新產(chǎn)品，如耐銹鋼筋、阻銹鋼筋等。（2）避免或減輕堿集料反應(yīng)：混凝土堿集料反應(yīng)危害很大，一旦發(fā)生很難修復(fù)。當(dāng)混凝土使用有堿活性反應(yīng)的骨料時，必須從配合比出發(fā)，嚴(yán)格控制混凝土中的總堿含量以保證混凝土的耐久性。此外，外加劑特別是早強(qiáng)劑帶來高含量的堿，為預(yù)防堿集料反應(yīng)，在設(shè)計上應(yīng)對外摻劑的使用提出要求。（3）加強(qiáng)施工管理，嚴(yán)格控制施工配合比，攪拌必須均勻，振搗必須到位，要嚴(yán)格遵守養(yǎng)護(hù)制度，可以用表面養(yǎng)護(hù)劑來改善養(yǎng)護(hù)條件，提高保水性，加速表面硬化。混凝土構(gòu)件的侵蝕病害都是從表面開始的，在混凝土終凝前做好原漿抹面壓光，增強(qiáng)表面密實(shí)度，也可采用表面浸漬和表面涂覆的手段來降低混凝土表面滲透性。（4）防止混凝土的凍融破壞：混凝土的組成、配合比、養(yǎng)護(hù)條件和密實(shí)度決定了其在飽水狀態(tài)下抵抗凍融破壞的能力，目前只有加氣混凝土才能有效提高混凝土的抗凍性，引氣是提高混凝土抗凍性的主要參數(shù)。在混凝土中摻加優(yōu)質(zhì)引氣型高效減水劑，既能獲得大量均勻分布的微小氣泡，顯著提高抗凍性，又能大幅度減小水灰比，從而保證混凝土強(qiáng)度不降低，甚至有所提高。（5）拌合及養(yǎng)護(hù)用水：混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水，應(yīng)考慮其對混凝土強(qiáng)度的影響。水灰比的大小很大程度影響混凝土強(qiáng)度值的大小，拌合水應(yīng)檢查其雜質(zhì)情況，防止影響砂漿及混凝土生成時雜質(zhì)，影響其耐久性。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物，除了對水泥石有腐蝕作用外，對鋼筋的腐蝕也有影響，因此在腐蝕環(huán)境中的混凝土不宜采用海水拌制和養(yǎng)護(hù)。（6）針對不同的腐蝕環(huán)境應(yīng)設(shè)計不同的保護(hù)層厚度。當(dāng)采取有效的表面防護(hù)措施時，混凝土保護(hù)層厚度可適當(dāng)減少。混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件可以整體澆筑，不宜留施工縫。如必須有施工縫時，其位置及構(gòu)造不得有損于結(jié)構(gòu)的耐久性。（7）混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限是建立在預(yù)定的維修與使用條件下的。因此，耐久性設(shè)計需要明確結(jié)構(gòu)使用階段的維修、檢測要求，包括設(shè)置必要的檢測通道，預(yù)留檢測維修的空間和裝置等，對于重要工程，需預(yù)置耐久性監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)。（8）對于嚴(yán)重環(huán)境作用下的混凝土工程，為確保使用壽命，除進(jìn)行施工建造前的結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計外，尚應(yīng)根據(jù)竣工后實(shí)測的混凝土耐久性能和保護(hù)層厚度進(jìn)行結(jié)構(gòu)耐久性的再設(shè)計，以便發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施；在結(jié)構(gòu)的使用年限內(nèi)，尚需根據(jù)實(shí)測的材料劣化數(shù)據(jù)對結(jié)構(gòu)的剩余使用壽命做出判斷并針對問題繼續(xù)進(jìn)行再設(shè)計，必要時追加防腐措施或適時修理。

3 結(jié)束語

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是一個涉及環(huán)境、材料、設(shè)計、施工等多種因素的復(fù)雜問題，要解決好這個問題需要進(jìn)行多方面的工作。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性應(yīng)由正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇以及嚴(yán)格的施工質(zhì)量來保證，同時應(yīng)注意對其在使用階段實(shí)行必要的管理和維護(hù)。只有這樣，才能保證和提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，才能保證我國建筑事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]混凝土耐久性設(shè)計規(guī)范[S]

[2]毛龍泉，沈北方，陸金方，張以建.建筑工程施工質(zhì)量檢查與驗(yàn)收手冊[M]北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[3]王赫.建筑工程施工手冊[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.