談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性

王春香

河北大城縣第二建筑工程有限公司（131000）

混凝土是當(dāng)今最重要的結(jié)構(gòu)工程材料之一，它的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的正常使用與安全，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)耐久性被定義在預(yù)定作用和預(yù)期維修與使用的條件下，結(jié)構(gòu)及其部件能在預(yù)定期限內(nèi)維持所需最低性能（如安全性、適用性）的能力。

1 常見的混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能劣化

1.1 鋼筋銹蝕

1）鋼筋在混凝土的高堿性環(huán)境中不會(huì)銹蝕，能在表面形成氧化的鈍化膜，隔絕水分、氧氣與金屬的接觸?？諝庵械亩趸紨U(kuò)散到混凝土內(nèi)部并與混凝土中的氫氧化鈣反應(yīng)生成的碳酸鈣（碳化），降低混凝土堿度，當(dāng)碳化從混凝土表面逐漸向里發(fā)展到鋼筋表面位置，鈍化膜破化。

2）氯離子從混凝土表面擴(kuò)散到鋼筋表面并累積到臨界濃度，鈍化膜破壞。鈍化膜破壞后，如有充足的水分與氧氣供應(yīng)，鋼筋發(fā)生持續(xù)的銹蝕。

1.2 混凝土的凍融破壞

混凝土中的毛細(xì)孔隙受凍后膨脹，如混凝土的飽水程度高，毛細(xì)孔隙內(nèi)存在的氣體少，就會(huì)產(chǎn)生很大壓力，造成混凝土損傷，開裂并剝落。

1.3 混凝土的化學(xué)腐蝕

硫酸鹽能與水泥水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣和水化鋁酸三鈣作用，分別生成硫酸鈣和鈣礬石，均造成體積膨脹，使混凝土開裂破壞——化學(xué)破壞。

1.4 混凝土的堿——骨料反應(yīng)

自身化學(xué)腐蝕，混凝土使用了含有活性礦物成分的砂石骨料,遇水后與混凝土中堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成某種膠凝體，體積膨脹，可使用混凝土發(fā)生脹裂破壞。

可見，混凝土和鋼筋的種種劣化過程，都需要有水的參與或以水作為媒介。

1.5 由于水泥強(qiáng)度的不斷提高和施工進(jìn)度的加快，實(shí)際混凝土耐久性質(zhì)量大幅度下降

1）有些水泥廠為了提高水泥強(qiáng)度，熟料磨得越來越細(xì)，因此降低了混凝土的抗裂性。

2）由于施工速度過快，混凝土不能充分養(yǎng)護(hù)，阻礙了水泥的充分水化反應(yīng)，降低了混凝土的密實(shí)度，使表層混凝土的抗?jié)B性成倍降低，破壞了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成混凝土早期開裂。

1.6 海砂混凝土與氯鹽防凍劑的危害

1）北方地區(qū)為了冬季搶工，使用氯鹽防凍劑。

2）近年由于河砂短缺，沿海地區(qū)濫用未經(jīng)清洗的海底砂。

1.7 混凝土結(jié)構(gòu)

混凝土結(jié)構(gòu)使用過程中,不當(dāng)?shù)木S護(hù)和保養(yǎng)，加速了混凝土的劣化。

1.8 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足的嚴(yán)重性

1）影響工程正常使用，縮短了工程使用壽命，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2）背離可持續(xù)發(fā)展的道路，資源枯竭，國(guó)土破壞、環(huán)境污染，廢棄混凝土難以處置。

2 提高混凝土耐久性措施

2.1 改善混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)

1）明確設(shè)計(jì)使用年限

對(duì)不同使用年限，規(guī)定不同要求。

2）細(xì)化環(huán)境類別與作用等級(jí)

3）規(guī)定構(gòu)造要求∶

規(guī)定保護(hù)層厚度（與強(qiáng)度等級(jí)掛鉤）；防排水要求；裂縫控制等。

4）混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能要求

①規(guī)定混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)；②規(guī)定量大水膠比（不能用最小用水量代替）；③限定范圍的混凝土原材料（品種、用量、質(zhì)量），限定范圍的膠凝材料和化學(xué)外加劑（引氣劑），骨料的最大粒徑；④限定有害化學(xué)成分（氯離子、SO3、堿）的最大含量，保證所需的耐久性質(zhì)量；⑤必要時(shí)規(guī)定不同環(huán)境類別下的混凝土耐久性參數(shù)（DF，D）；嚴(yán)重環(huán)境作用下重要工程的多重防護(hù)措施與防腐蝕附加措施（如預(yù)應(yīng)力構(gòu)件）等。

2.2 增加混凝土密實(shí)性

1）低水膠比

能改善混凝土漿體及其與骨料間的界面微結(jié)構(gòu)，降低混凝土內(nèi)的毛細(xì)孔隙率。

2）摻加粉煤灰等礦物摻和料能降低水化熱和減少拌合水,改善水化產(chǎn)物的微結(jié)構(gòu)并有利于防裂。

通過火山灰反應(yīng)，能進(jìn)一步改善漿體及骨料界面結(jié)構(gòu)并增加單純凝土后期強(qiáng)度大摻量粉煤灰混凝土對(duì)氯離子的吸附作用，并能抑制堿骨料反應(yīng)。

2.3 混凝土的抗?jié)B性（抗侵入性）

即∶混凝土阻擋外部分子、離子或流體傳輸?shù)交炷羶?nèi)部的能力。

1）增加抗氯鹽引起鋼筋銹蝕的混凝土保護(hù)層厚度。

2）開發(fā)防腐蝕措施：環(huán)氧涂層鋼筋、混凝土防腐面層、阻銹劑、陰極保護(hù)等。

2.4 凍融環(huán)境與氯鹽環(huán)境

限制粉煤灰摻量和粉煤灰中的燒失量，摻入適量引氣劑，改善混凝土內(nèi)部微結(jié)構(gòu)。

限制單獨(dú)使用硅酸鹽水泥混凝土，采用低水膠比的大摻量礦物摻加和料混凝土（直加少量硅灰），特別是粉煤灰。

2.5 化學(xué)腐蝕環(huán)境

使用低C3A的水泥及較大摻量礦物摻和料混凝土。

2.6 預(yù)應(yīng)力體系的耐久性

在干濕交替的一般環(huán)境和氯鹽環(huán)境中，應(yīng)采取多重防護(hù)措施（灌漿、連續(xù)密封的高密度塑料波形管等）。

環(huán)境非常嚴(yán)重時(shí)再用環(huán)氧涂層鋼絞線，阻銹劑等；

環(huán)境極端嚴(yán)重時(shí)，宜采用能定期檢測(cè)和更換的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系。

2.7 堿-骨料反應(yīng)

1）嚴(yán)格控制材料品種、質(zhì)量。

2）采用低含堿量水泥，大摻量礦料粉。

2.8 提高施工質(zhì)量

1）嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)材料質(zhì)量，使材料各項(xiàng)工作指標(biāo)符合要求。

2）嚴(yán)格按配合比施工，并根據(jù)材料變化及時(shí)調(diào)整。

3）認(rèn)真澆筑和養(yǎng)護(hù)，保證混凝土的密實(shí)性和各項(xiàng)性能達(dá)到要求。

4）做好成品保護(hù)工作。

5）尊重客觀規(guī)律，按合理施工周期施工。

2.9 使用階段的定期維護(hù)與檢測(cè)

工程竣工后，用戶應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)和檢測(cè)，根據(jù)環(huán)境條件及構(gòu)件的變化，及時(shí)檢測(cè)混凝土，并根據(jù)具體情況進(jìn)行加固處理，保證混凝土的耐久性。

3 小結(jié)

改善結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的主要途徑∶

1）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全設(shè)置水準(zhǔn)。

2）根據(jù)實(shí)際情況，優(yōu)選材料，優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)。

3）使用階段的定期維護(hù)與檢測(cè)。

4）完善工程建設(shè)程序。

5）提高施工質(zhì)量。