淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性

摘 要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是我國(guó)目前應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式，其耐久性對(duì)我國(guó)的土建工程建設(shè)有著極為重要的意義。調(diào)查表明，國(guó)內(nèi)大多數(shù)建筑物在使用20到30年后即需大修，處于嚴(yán)酷環(huán)境下的建筑物使用壽命甚至不足20年。耐久性不足所造成的損失是巨大的，我們必須予以重視。文章淺述了影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素，并提出一些改善措施。

關(guān)鍵詞：耐久性；影響因素；措施分析

結(jié)構(gòu)的耐久性是指：在正常使用和正常維護(hù)的情況下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有足夠的耐久性能，以抵抗銹蝕及風(fēng)化等作用。目前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)應(yīng)用及其廣泛，由其耐久性不足而造成的損失更是不容忽視。因此，對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的探討，是十分迫切和必要的。

1 影響鋼筋混凝土耐久性的因素

混凝土結(jié)構(gòu)的性能劣化，在大多數(shù)情況下，并非是由力學(xué)因素直接引起，而是源于自然環(huán)境、使用環(huán)境、結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部因素間的物理化學(xué)作用。影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素可從以下幾個(gè)方面談起。

1.1 混凝土的碳化

混凝土是由砂、石、水泥、水按照一定配合比配合拌制的。水泥水化產(chǎn)生大量水化熱，將混凝土中參與反應(yīng)后剩余的水份蒸發(fā)出來(lái)。這使得混凝土內(nèi)部存在了微小的空隙，形成一定的滲透通道。空氣中的二氧化碳擴(kuò)散到混凝土間隙，與水作用形成碳酸，并與水泥水化產(chǎn)生堿性物質(zhì)反應(yīng)，生成碳酸鈣等物質(zhì)；在自由水的作用下，碳酸鈣逐漸沉淀在混凝土內(nèi)部的空穴中，即為混凝土的碳化。一般情況下，混凝土碳化對(duì)混凝土本身沒(méi)有很大的危害，反而會(huì)使其強(qiáng)度有所提高。但相反，混凝土碳化卻會(huì)使結(jié)構(gòu)內(nèi)部的堿性環(huán)境破壞，PH值降低，鋼筋銹蝕發(fā)生得愈加容易。

1.2 鋼筋銹蝕

一般情況下，混凝土中的高堿性環(huán)境可以使鋼筋表面形成一層惰性的水化氧化鐵薄膜。該薄膜性質(zhì)穩(wěn)定，可以阻止鋼筋的銹蝕。通常，當(dāng)這一薄膜保持完整時(shí)，鋼筋就有著良好的抗銹蝕能力。然而，當(dāng)混凝土碳化深度到達(dá)鋼筋表面，高堿性環(huán)境破壞，鋼筋保護(hù)層附近的PH值降低，氧化鐵薄膜就會(huì)破壞。同樣，氯離子與氧離子的作用亦會(huì)破壞氧化鐵薄膜。從而使得鋼筋銹蝕很快開始并發(fā)展。

1.3 凍融循環(huán)

混凝土是一種多孔隙的復(fù)合材料。通過(guò)毛細(xì)作用，外部水分沿著混凝土中的滲流通道進(jìn)入到結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。當(dāng)溫度降低到冰點(diǎn)以下，孔隙中的水凍結(jié)成冰，其體積發(fā)生大幅度的膨脹。當(dāng)孔隙中含水量較大，混凝土結(jié)構(gòu)處于飽水狀態(tài)時(shí)，結(jié)水成冰就會(huì)產(chǎn)生不容忽視的內(nèi)應(yīng)力?？紫扼w積膨脹，孔壁受壓變形；當(dāng)冰融化后，孔壁又可能產(chǎn)生拉應(yīng)力。反復(fù)凍融，當(dāng)作用于孔壁的拉應(yīng)力大于極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生微裂縫，進(jìn)而可使混凝土開裂甚至是崩裂。

1.4 堿-骨料的反應(yīng)

這種反應(yīng)指的是混凝土中的氫氧根離子與其骨料中的活性二氧化硅之間的反應(yīng)。在有水的條件下，堿離子與二氧化硅反應(yīng)，生成一種具有強(qiáng)烈吸水膨脹能力的硅凝膠。這種硅凝膠的形成與成長(zhǎng)通常造成混凝土內(nèi)部的膨脹，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，引發(fā)內(nèi)部微裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致了混凝土出現(xiàn)開裂、膨脹或者破壞。堿骨料反應(yīng)對(duì)于耐久性有著相當(dāng)大的影響。

1.5 外部環(huán)境影響

水的侵蝕、高低溫、冰凍、風(fēng)霜雨水、大氣的腐蝕和地震等外部的環(huán)境因素也會(huì)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生不小的影響。

2 提高鋼筋混凝土耐久性的措施

客觀環(huán)境不易改變和控制，要想提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，主要應(yīng)從以下方面做起。

2.1 提高混凝土的密實(shí)度

提高混凝土的密實(shí)性，減小內(nèi)部空隙及滲透通道，是提高混凝土耐久性、防止鋼筋銹蝕的最根本的途徑。嚴(yán)格控制水灰比，施工時(shí)充分的攪拌振搗，合理養(yǎng)護(hù)，這些措施對(duì)提高混凝土的密實(shí)度十分有益。另外，在現(xiàn)代的高性能混凝土中，則摻入了高效減水劑、活性礦物材料等，它們不但增加了混凝土的致密性，也可降低游離氧化鈣的含量，在大幅度提高混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。

2.2 防止鋼筋銹蝕

防止鋼筋銹蝕的根本舉措不是控制外荷載引起的橫向裂縫寬度，而是減慢二氧化碳、氧、水等腐蝕因子通過(guò)混凝土保護(hù)層向鋼筋表面滲透擴(kuò)散的速度，以及防止氯離子在鋼筋表面的積聚。主要措施有：保證必需的保護(hù)層厚度，提高混凝土密實(shí)度，設(shè)計(jì)合理的配筋及構(gòu)件形式，控制混凝土拌合物中的氯鹽含量等。當(dāng)然，也可以采用防護(hù)材料或其他外部措施，如采用噴塑（樹脂）鋼筋，鋼筋表面涂鋅，混凝土中摻加緩蝕劑、混凝土表面涂刷防護(hù)層，采用聚合物浸漬混凝土表層以及設(shè)置陰極保護(hù)設(shè)施等。

2.3 注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在配筋率相同的情況下，盡量減少鋼筋的直徑，增加鋼筋的數(shù)量，以增加鋼筋的抗裂度；對(duì)于重要部位的結(jié)構(gòu)，應(yīng)有足夠的剛度，以保證結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下不產(chǎn)生裂縫或盡量減小最大裂縫寬度；對(duì)于有嚴(yán)格抗裂要求或承受多次重復(fù)荷載的結(jié)構(gòu)，最好采用碎石混凝土，以增加膠合力，從而減少其內(nèi)部孔隙率。

2.4 加強(qiáng)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)及監(jiān)測(cè)

夏季高溫時(shí)，為防止水分蒸發(fā)過(guò)快，應(yīng)進(jìn)行保水養(yǎng)護(hù)，采取覆蓋、澆水等措施；冬季則應(yīng)采取蓋草袋、加防凍劑等保暖措施，以防止內(nèi)外溫差過(guò)大或凍壞；對(duì)于一些大體積的混凝土結(jié)構(gòu)，往往需要進(jìn)行內(nèi)部溫度的檢測(cè)控制，以便及時(shí)調(diào)節(jié)溫度，防止因溫差過(guò)大而產(chǎn)生裂縫。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是一個(gè)極其重要的問(wèn)題，對(duì)于這一問(wèn)題的探討與研究應(yīng)當(dāng)重視并持續(xù)下去。提高結(jié)構(gòu)的耐久性，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工與維護(hù)中，不斷尋求有效可行的措施，我們終將在耐久性研究上邁出更加重要的腳步。

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[3]宗翔.淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性[J].科技信息，2011（21）.

作者簡(jiǎn)介：張佩華（1991-），女，漢族，河南省三門峽人，現(xiàn)為鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院2010級(jí)水利水電工程專業(yè)本科生。

梁慧穎（1991-），女，壯族，廣西壯族自治區(qū)南寧人，現(xiàn)為鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院2010級(jí)水利水電工程專業(yè)本科生。