聊城大學(xué)混凝土建筑耐久性調(diào)查與分析

(聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院， 山東 聊城 252000)

0 引言

開(kāi)展對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究，一方面能對(duì)已有的建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的耐久性評(píng)定和剩余壽命預(yù)測(cè)，以選擇正確的處理方法；另一方面可對(duì)新建項(xiàng)目進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)，揭示影響混凝土結(jié)構(gòu)壽命的內(nèi)部與外部因素，從而提高工程的設(shè)計(jì)水平和施工質(zhì)量。因此，它既有服務(wù)于服役結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)意義，又有指導(dǎo)待建結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)的理論意義，同時(shí)，對(duì)于豐富和發(fā)展鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠度理論也具有一定的理論價(jià)值[1]。聊城市處于溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季的基本氣候特點(diǎn)可概括為“春旱多風(fēng)，夏熱多雨，晚秋易旱，冬季干寒”。這種氣候條件，于秋冬春季節(jié)易造成混凝土結(jié)構(gòu)表面干旱，因而失水產(chǎn)生裂縫；而夏雨季節(jié)又易造成混凝土表面沖刷。冬季時(shí)在水位變化的工程部位以及在飽水狀態(tài)下受到頻繁的凍融交替作用時(shí)，混凝土易于損壞[2]。另外，近年來(lái)聊城地區(qū)多次出現(xiàn)酸雨，使混凝土表面水泥溶解，出現(xiàn)空洞和裂縫，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。

本文以聊城大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)建筑為研究對(duì)象，統(tǒng)計(jì)其損傷破壞的原因、數(shù)量和所占比例，研究分析當(dāng)?shù)貧夂驐l件下建筑物耐久性的影響因素。為提高混凝土在當(dāng)?shù)貧夂颉⑹┕l件下的耐久性提供科學(xué)指導(dǎo)，具有重要的工程應(yīng)用意義[3]。

1 聊城大學(xué)混凝土建筑物耐久性破壞類型及統(tǒng)計(jì)

由于現(xiàn)在的混凝土結(jié)構(gòu)是由鋼筋和混凝土兩種材料構(gòu)成的，因此其耐久性破壞一般是從混凝土或鋼筋的材料劣化開(kāi)始的。從混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷的機(jī)理來(lái)看，可以將其材料耐久性損傷分為化學(xué)作用引起的損傷和物理作用引起的損傷兩大類。由化學(xué)作用引起的材料損傷主要有：混凝土碳化、混凝土中的鋼筋銹蝕、堿-集料反應(yīng)及混凝土的化學(xué)侵蝕，由物理作用引起的材料損傷主要有：混凝土凍融破壞、磨損、碰撞等。在大氣環(huán)境條件下，對(duì)于鋼筋混凝土橋梁的材料損傷形式，主要是：混凝土碳化、混凝土凍融破壞和鋼筋的銹蝕。

混凝土耐久性能主要包括抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕等性能。本次以聊城大學(xué)校內(nèi)建筑為調(diào)查研究對(duì)象，將其各種破壞類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類，具體結(jié)果如下：

破壞形式：酸類腐蝕 軟水腐蝕 凍融破壞 堿骨料反應(yīng) 鋼筋銹蝕 其他

破壞特征：多孔溶解 坑洞 表面脫落 膨脹、開(kāi)裂 順筋破壞 龜裂

形成要點(diǎn)：碳酸腐蝕 雨水沖擊 凍融循環(huán) 水泥含堿量高 電化學(xué) 其他原因

百分比（%）：22 19 15 4 25 15

2 耐久性破壞發(fā)生部位及發(fā)生機(jī)理

2.1 宿舍樓耐久性破壞情況

聊城大學(xué)東校區(qū)建造于2002年，晚于西校十幾年，外墻采用瓷磚作為建筑外墻的裝飾和保護(hù)，混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)較好。而宿舍內(nèi)部主要是鋼筋混凝土地板和樓梯，未鋪地面磚進(jìn)行裝飾和保護(hù)。因此東校宿舍樓的破壞主要發(fā)生在樓體內(nèi)部的地板和樓梯上。

地板破壞類型主要為軟水腐蝕，因?yàn)閷W(xué)生洗衣服、泡腳等行為，使地板上殘留較多的水份；再加之宿舍通風(fēng)較差，導(dǎo)致地面長(zhǎng)期保持潮濕，造成了氫氧化鈣的溶解。在地面形成了較多的小坑，再加之人來(lái)人往，長(zhǎng)期摩擦，有進(jìn)一步加劇的趨勢(shì)。樓梯上主要是因?yàn)榛炷帘Ｗo(hù)層較薄，不少地方鋼筋裸露，導(dǎo)致了鋼筋的銹蝕。在潮濕的環(huán)境中，可形成電化學(xué)銹蝕。

聊城大學(xué)西校宿舍因?yàn)槔吓f，而且部分建筑外墻沒(méi)有瓷磚防護(hù)而導(dǎo)致耐久性較差。墻面出現(xiàn)多孔、剝落、不平整等現(xiàn)象。這是因?yàn)榻陙?lái)，聊城出現(xiàn)多次酸雨，其中的含酸成分與氫氧化鈣發(fā)生中和反應(yīng)，生成的化合物或溶于水，或體積膨脹，在混凝土內(nèi)部造成內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致破壞的。另外暴雨對(duì)墻面的沖擊作用明顯，造成了外墻的坑洼不平。

2.2 教學(xué)樓耐久性破壞情況

聊城大學(xué)東校教學(xué)樓因?yàn)檩^新，所以完整性相對(duì)較好，主要是一樓及散水部位發(fā)生了少量的破壞。一樓因?yàn)榈孛娉睗竦木壒剩簧俎k公室墻面脫落，但內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)基本保存完好。散水部位則是因?yàn)殚L(zhǎng)期雨水沖刷，存在酸水腐蝕的現(xiàn)象。

西校較老舊的教學(xué)樓，因?yàn)榻ㄔ鞎r(shí)教室地面未鋪設(shè)瓷板磚，地面破壞較嚴(yán)重，干縮裂縫較多。特別在雨季時(shí)，因?yàn)榭諝獬睗瘢又畬W(xué)生集中上課產(chǎn)生大量的二氧化碳。混凝土中的氫氧化鈣與二氧化碳和水作用，生產(chǎn)碳酸鈣，再與含碳酸的水作用轉(zhuǎn)變成重碳酸鈣，使腐蝕作用進(jìn)一步加劇。

2.3 彩虹橋耐久性破壞情況

聊城大學(xué)東校和西校由一座橋連接，名為彩虹橋，建于2002年。橋梁和橋墩均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橋面采用瀝青混凝土鋪設(shè)。經(jīng)歷近16年的風(fēng)吹雨打，橋梁雖依然使用良好，但也出現(xiàn)了較多的腐蝕性破壞。

橋面路肩混凝土剝蝕較嚴(yán)重，有的地方鋼筋裸露，已經(jīng)銹蝕較嚴(yán)重。這是因?yàn)闃蛎嬖O(shè)計(jì)為中間高、兩側(cè)低，水分容易在此積累造成的。破壞的原因有酸類破壞、軟水腐蝕和冬季的凍融循環(huán)。

冬季時(shí)，聊城市晝夜溫差比較大，雨雪匯集到此處時(shí)，滲入路肩內(nèi)部，造成了凍融循環(huán)。另外，由于橋下是徒駭河，橋梁下側(cè)長(zhǎng)期比較潮濕。夏季炎熱時(shí)，水泥中的堿容易與骨料中的活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的物質(zhì)而造成構(gòu)件的膨脹開(kāi)裂。這可能是在施工時(shí)，沒(méi)有對(duì)骨料進(jìn)行活性檢測(cè)造成的。

3 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)對(duì)聊城大學(xué)混凝土建筑的耐久性進(jìn)行調(diào)查與分析發(fā)現(xiàn)：

一、酸類腐蝕、軟水腐蝕、凍融破壞都是該地區(qū)常見(jiàn)的混凝土建筑破壞現(xiàn)象，由此引發(fā)的混凝土脫落、剝蝕，使鋼筋暴露在空氣當(dāng)中引起了銹蝕，是一種連鎖反應(yīng)。

二、沒(méi)有瓷磚裝飾和保護(hù)的建筑，其腐蝕破壞更加嚴(yán)重。人為活動(dòng)，是誘發(fā)破壞的一個(gè)重要因素，而且隨著時(shí)間的推移會(huì)進(jìn)一步加劇破壞。

三、聊城大學(xué)混凝土建筑的耐久性與聊城的當(dāng)?shù)貧夂蛎芮邢嚓P(guān)，在以后的工程建設(shè)當(dāng)中，應(yīng)考慮氣候條件選擇合理的施工的方法和建筑材料。

四、提高混凝土耐久性的關(guān)鍵是提高混凝土密實(shí)度，其次是選擇合理的原材料、外加劑和礦物摻合料，控制混凝土的水灰比和水泥用量，加強(qiáng)混凝土質(zhì)量的生產(chǎn)控制。

[1]秉京. 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)[M]. 人民交通出版社, 2007.

[2]陳海健. 特殊氣候條件下混凝土路面施工技術(shù)淺談[J]. 黑龍江交通科技,2014, 37(2): 49-49.

[3]張大康. 混凝土耐久性對(duì)水泥的技術(shù)要求[J]. 混凝土, 2016 (03): 96-101.