天津港地區混凝土結構耐久性分析及治理措施

1 影響混凝土耐久性的主要因素

混凝土的結構耐久性是指混凝土結構在特定的使用年限周期內，在各類影響因素、破壞因素等環境條件交互或單一的作用下，不再增加額外的費用進行結構的加固處理而能夠保證正常使用、整體外觀性變化不大、安全性能良好的能力，通常情況下混凝土結構耐久性的指標包括抗滲性、抗侵蝕性、抗凍性、堿骨料反應、混凝土的碳化等。

1.1 內部因素

內部因素一般指混凝土結構的強度等級，混凝土的強度等級越高，其耐久性越好。合理的提高混凝土的強度等級有利于混凝土的耐久性;滲透性好，耐久性差，混凝土中孔隙的含量增大，不利于混凝土的密實，抵抗破壞的能力減小，港區混凝土受氯離子滲透最嚴重;保護層厚度增大，有利于抵抗外界自然環境的侵蝕，包括水力、風力、波浪等的侵蝕;水泥品種、強度等級和用量多少，直接關系混凝土的強度，結合工程背景合理選用水泥，能有效的提高混凝土的壽命;選用引氣劑、防水劑、阻銹劑等外加劑，改善混凝土耐久性。

1.2 外部因素

主要有環境溫度、濕度以及二氧化碳的含量，港區混凝土施工中，海水的影響也是主要因素。混凝土影響的各項外部因素和混凝土內部因素中的完善性強度的綜合作用，使得混凝土的耐久性產生了優劣狀態。因此，在混凝土結構中產生質量缺陷的主要原因是前期設計不當、建設中的施工不良、使用過程中的維修不當。

同時，混凝土的使用環境也是影響混凝土耐久性的因素，包括人類生活環境的影響和生產環境的影響，這些影響對混凝土結構或多或少的產生著各式各樣的不利作用，人為因素是產生這些不利作用的主要原因。例如在散鹽碼頭上散鹽的無意灑落流失在碼頭混凝土結構的接觸面上會產生或加重氯離子對碼頭工程混凝土結構的侵蝕作用;在件雜貨碼頭上進行貨物的裝卸過程中產生貨物掉落致使碼頭混凝土結構產生損傷。

2 混凝土耐久性的影響現象

2.1 混凝土的堿集料反應

這用反應產生的原因是混凝土結構集料中的一類或幾類活性礦物與混凝土結構中的微小孔隙中的堿性的液體溶液發生物理化學反應，這種反應會產生吸水膨脹的堿—硅酸鹽凝膠，體積增大的倍數為3～4倍，混凝土結構中會產生剝落、開裂的現象，混凝土結構強度相應的降低，甚至會使混凝土結構破壞，由于堿集料反應是一個緩慢而漫長的過程，他的進程可能要持續幾年到幾十年，所以混凝土結構破壞是一個長期的過程。混凝土結構發生堿集料反應需要具備三個條件:混凝土結構中要包含活性礦物，例如活性活性二氧化硅、粘土質巖、白云質類石灰巖等;混凝土結構中有可溶性的堿性物質或混凝土結構本身能夠滲入堿性物質;能夠提供吸水膨脹的水分。

2.2 混凝土的凍融破壞

在工程施工中混凝土結構發生水化硬結，混凝土結構由于含有水分蒸發或處于游離狀態會在混凝土結構內部產生毛細孔，主要原因是為了保證混凝土結構澆筑時的的和易性而多添加水分，多出的水隨著混凝土結構的微細孔隙蒸發或留在孔隙中處于游離狀態，當溫度降低到結冰點以下時，混凝土結構中毛細孔中的游離水發生結冰現象，水在結冰狀態下發生膨脹，即凍脹現象，這時混凝土產生體積膨脹，具統計，混凝土結構發生膨脹現象時體積增加約9%，混凝土結構的內部會發生破壞。經過多次的降溫升溫，混凝土結構會發生多次的損傷破壞，累積到一定程度就發生了結構破壞。

2.3 侵蝕性介質的腐蝕。

在石油化工、港灣、化學工業建設中的一些化學介質會對混凝土產生侵蝕作用，在化學介質的侵蝕作用下，混凝土中的部分成分發生物理化學的作用，產生溶解、流失，進而會使混凝土結構發生松軟破壞、裂隙、孔隙等，有的化學介質會引起混凝土結構中的物質反應，產生混凝土結構的膨脹破壞。

2.4 機械磨損。

混凝土結構的機械磨損主要發生在混凝土結構的面層，在港口方面主要有碼頭面層、路面、堆場面層等，針對機械磨損可有針對性的采用耐磨地面，增加耐磨性。

2.5 混凝土的碳化。

由于混凝土結構中含有Ca(OH)2，它會與混凝土表面或滲入混凝土中的二氧化碳、二氧化硫等酸性氣體發生化學反應，生成碳酸鈣、硫酸鈣等。碳化過程或碳化結果會減弱混凝土本身的堿性，致使鋼筋表面發生銹蝕，也會使混凝土產生收縮現象，導致混凝土結構開裂。

2.6 鋼筋銹蝕。

混凝土結構中的鋼筋發生銹蝕，甚至發生鋼筋的銹脹作用，能夠導致混凝土本身的保護層破壞脫落，同時混凝土結構中的鋼筋變細，有效面積變小，且混凝土與鋼筋的粘結力變弱，使混凝土構件的結構承載力減小，甚至發生破壞，影響混凝土結構的整體效果。

3 混凝土結構耐久性措施

從混凝土構造方面考慮，其可以采用的措施包括:①確定最小保護層。其主要目的是為了防止混凝土結構中的鋼筋銹蝕。在海水環境下，針對水下區、水位變動區、浪濺區、大氣區選用合理的保護層厚度;②確定混凝土的最低強度等級和最小水泥用量;③確定最大水灰比，主要是為了保證混凝土的密實性;④對混凝土結構中的堿含量、含鹽量進行限制。

從混凝土結構耐久性的影響現象來考慮，其可以采用的措施包括:①控制或防止堿集料反應:優選選用低堿水泥;以粉煤灰、礦渣等摻合料加入到混凝土中以減少混凝土中的堿性物質;控制含有活性成分的骨料含量。②對于混凝土凍融破壞的主要防制措施:首先控制混凝土中游離態的自由水的含量，降低水灰比;其次施工過程中使用引氣劑，在混凝土結構中形成細小的微小氣孔，提高混凝土結構的抗凍性。③采用措施防止化學介質的腐蝕:摻入樹脂、硫磺、水玻璃等外加劑以便形成特種混凝土，在抗腐蝕能力方面采取有效措施，對混凝土使用壽命的增加和混凝土結構耐久性的延長均有作用。④防止混凝土碳化采取的主要措施:針對工程特點、環境、氣候等選用合適的水泥品種，采用合適的混凝土等級，合理提高混凝土中水泥額用量;混凝土拌合過程中控制好混凝土水灰比，增加混凝土的密實度，以及在外加劑的使用合理加以控制。⑤防止鋼筋銹蝕的主要措施包括:控制好混凝土原材的選用材料，在混凝土設計及施工過程中要確保混凝土結構的密實性;設計時要合理設計保護層厚度，施工時確保保護層的施工質量;可以在表面進行涂膜防護，阻止引起銹蝕作用的水、O2、O2的進入;在鋼筋表層涂抹防銹劑等。

4 結束語

港區混凝土結構的耐久性受多面影響，包括內外部因素，水泥、混凝土孔隙、保護層等為內部因素，環境溫度、濕度、海水環境等為外部因素，在建設中針對工程本身的性質、環境等采用相應的措施，使其對混凝土耐久性影響降到最低，保證混凝土的質量。建立健全良好的管理、操作制度，周期性的對維護進行維護，有效的提高混凝土的耐久性。

[1]水運工程混凝土施工規范.(JTS 202-2011)，2011.

[2]夏曉迪.高樁碼頭耐久性及剩余使用壽命評估.天津大學.