混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題研究

朱曉亮

混凝土結(jié)構(gòu)是在建筑工程中廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式，它具有許多優(yōu)點(diǎn)，如在使用時(shí)整體的適應(yīng)性能好，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，耐久性好，可塑性高，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)維修的費(fèi)用少等等。混凝土的質(zhì)量對(duì)整個(gè)建筑工程的質(zhì)量有很大的影響，但近些年來(lái)，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性卻出現(xiàn)了問(wèn)題，混凝土碳化、建筑出現(xiàn)裂縫、混凝土的堿-集料反應(yīng)，溫度影響，氯離子的侵蝕、鋼筋銹蝕等問(wèn)題相繼出現(xiàn)，在一定的程度上影響了混凝土的使用。

一、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要研究?jī)?nèi)容

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是混凝土結(jié)構(gòu)在使用的過(guò)程中由于混凝土材料自身性能的影響和外部環(huán)境的影響而對(duì)自身性能的保持能力和耐久能力。混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中的承載能力，影響建筑工程的進(jìn)行和使用。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素主要有四種，即外部環(huán)境因素、材料自身性質(zhì)、構(gòu)件承載力、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)評(píng)估。

1.混凝土碳化

混凝土碳化是最常見(jiàn)的影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素，是指混凝土結(jié)構(gòu)暴露在空氣中，使混凝土中的堿性物質(zhì)和空氣中的二氧化碳和水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，是混凝土結(jié)構(gòu)的性能發(fā)生變化，降低混凝土的堿度，從而影響混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)能力，造成鋼筋銹蝕，影響建筑質(zhì)量，還會(huì)造成建筑裂縫。在混凝土碳化中的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為CO2+H2O→H2CO3，Ca（OH）2+H2CO3→CaCO3+2H2O。而空氣中的一部分二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸，碳酸與混凝土中的主要堿性材料氫氧化鈣發(fā)展中和反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，影響混凝土的堿性性能。

2.混凝土的堿-集料反應(yīng)

混凝土的堿-集料反應(yīng)是指混凝土中的堿性物質(zhì)，如水泥、額外添加的拌合水、摻合料等與集料中的活性成分發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，是影響混凝土耐久性最主要的因素之一，而且這種影響是整體性的裂開(kāi)，對(duì)這種影響沒(méi)有有效的預(yù)防措施，沒(méi)有修補(bǔ)的方法，因此結(jié)果非常嚴(yán)重。堿-集料反應(yīng)發(fā)生的條件主要有三個(gè)，其一是在混凝土配比混合中的水泥、集料、額外添加的拌合水、摻合料等中含有堿性物質(zhì)，或者混凝土在使用的環(huán)境中有堿性物質(zhì)。其二是集料中含有活性成分，易與堿發(fā)生反應(yīng)。其三是潮濕的環(huán)境，能讓混凝土中的堿性物質(zhì)和集料發(fā)生膨脹反應(yīng)提供水分。混凝土在發(fā)生堿-集料反應(yīng)之后，表面會(huì)出現(xiàn)明顯特征，表面變形，出現(xiàn)裂縫，并且有滲出的物質(zhì)。同時(shí)內(nèi)部也會(huì)出現(xiàn)裂縫，反應(yīng)產(chǎn)生硅膠狀物體。而且混凝土發(fā)生堿-集料反應(yīng)后，也會(huì)加速其它影響，例如混凝土的碳化反應(yīng)，加速空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)的速度，加速鋼筋的銹蝕速度，然后這些影響又會(huì)反作用于混凝土結(jié)構(gòu)上，增大裂縫，如此惡性循環(huán)，造成建筑工程的嚴(yán)重破壞，如果外部溫度低，更會(huì)產(chǎn)生凍融破壞，讓混凝土建筑工程破壞到無(wú)法修復(fù)的程度。

3.混凝土的凍融破壞

混凝土的凍融破壞是指混凝土中多于的自由水在環(huán)境的影響下，溫度降低，產(chǎn)生凍結(jié)，體積增加發(fā)生膨脹，引起裂縫。混凝土在配比的時(shí)候會(huì)加入水泥和拌合水，為了讓混凝土發(fā)揮更大的作用，加入的拌合水會(huì)大于水泥中的水含量，產(chǎn)生自由水，這部分自由水就會(huì)在寒冷的條件下產(chǎn)生凍結(jié)，破壞混凝土結(jié)構(gòu)。盡管在正常情況下，這部分自由水不會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部造成嚴(yán)重的影響，因?yàn)檫€會(huì)有其它的排水孔，可是的那個(gè)排水孔中的水飽和的情況下，這種排水孔就會(huì)起到反作用，使膨脹效果進(jìn)一步加劇，然后導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，經(jīng)過(guò)溫度的冷熱變化是混凝土內(nèi)部和外部異同發(fā)生裂縫。在防止混凝土產(chǎn)生凍融破壞是，會(huì)采用的方法主要有：在混凝土配合中加入引氣劑或減水劑，嚴(yán)格控制配合過(guò)程中的水灰比，加入防凍劑等。

4.混凝土受氯離子的侵蝕

混凝土受氯離子侵蝕主要是由于氯化物對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響，破壞混凝土結(jié)構(gòu)的鈍化膜，，銹蝕鋼筋，在混凝土結(jié)構(gòu)中建立小型的腐蝕電池，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕作用。這中侵蝕在沿海地區(qū)較常見(jiàn)，海水中的氯離子通過(guò)自然界中的水循環(huán)作用于混凝土結(jié)構(gòu)建筑，減少混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，而且在冬季的道路上會(huì)有積雪，防止道路因積雪結(jié)冰發(fā)生交通事故，就會(huì)道路上撒鹽和鹽水融化冰雪，保證道路的暢通，可是在這過(guò)程中，就會(huì)使氯離子進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生侵蝕，影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

5.混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕

混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋一般由混凝土對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，可是由于環(huán)境的影響，外部的混凝土?xí)l(fā)生不同程度的破壞，使鋼筋失去混凝土的保護(hù)，然后在進(jìn)一步銹蝕鈍化膜，進(jìn)而對(duì)鋼筋進(jìn)行銹蝕，影響混凝土結(jié)構(gòu)的承載力和使用性能。這是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性最直接的因素。混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕主要有混凝土的碳化，堿-集料反應(yīng)，氯離子侵蝕等方面的影響，破壞鋼筋表面的混凝土的堿性，是混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂剝落，然后氯離子破壞鋼筋表面的鈍化膜，造成鋼筋的電化學(xué)腐蝕，再在水和二氧化碳的影響下，銹蝕鋼筋，從斑斑點(diǎn)點(diǎn)的銹蝕到主筋的銹蝕再到鋼筋整體的銹蝕斷裂。其中的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)原理主要是鐵在陽(yáng)極變?yōu)閬嗚F離子，在與陰極產(chǎn)生的氫氧離子結(jié)合成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵在與水和氧氣變成氫氧化鐵。對(duì)此的檢測(cè)方法主要為無(wú)損檢測(cè)，就是在不損壞使用情況的條件下對(duì)鋼筋的銹蝕情況進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)鋼筋的直徑變化，鈍化膜的厚度，混凝土的開(kāi)裂程度等，檢查鋼筋銹蝕的程度和速度。

6.混凝土構(gòu)件的耐久性

混凝土構(gòu)件的耐久性是研究混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基礎(chǔ)。混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土受到外界環(huán)境的影響產(chǎn)生裂縫，從而影響鋼筋表面的鈍化膜，然后鋼筋銹蝕，產(chǎn)生膨脹裂縫，然后造成混凝土的膨脹裂縫，反復(fù)循環(huán)就會(huì)影響混凝土構(gòu)件的耐久性。

二、增強(qiáng)混凝土耐久性的方法

在混凝土結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)階段要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范安全度的要求來(lái)設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。根據(jù)不同建筑工程的結(jié)構(gòu)類型，所用到的材料，建成投入使用之后的功能和應(yīng)用環(huán)境的溫度、濕度、鹽分等條件，設(shè)計(jì)不同的增強(qiáng)混凝土機(jī)構(gòu)耐久性的方案。保證混凝土結(jié)構(gòu)的建筑工程能夠使用在不同的條件下，各設(shè)計(jì)人員要將強(qiáng)認(rèn)識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中好考慮懂啊混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素，對(duì)材料和施工步驟謹(jǐn)慎選擇，合理應(yīng)用，保證混凝土結(jié)構(gòu)建筑工程的使用年限。在設(shè)計(jì)時(shí)可以加入防水劑，防銹劑都能減輕混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕程度，增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。在施工過(guò)程中加強(qiáng)管理，控制施工的質(zhì)量，嚴(yán)格不使用劣質(zhì)材料和杜絕偷工減料情況的發(fā)生。投入使用之后做好防護(hù)工作，定期對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固措施，保證混凝土結(jié)構(gòu)建筑工程的使用年限和使用安全。

三、小結(jié)

綜上所述，由于環(huán)境和材料本身性質(zhì)的不同，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生了很大的影響。關(guān)系著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平和人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全，因此要加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究工作的重視程度。