淺談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性
摘要：通過對混凝土耐久性影響因素的分析，提出提高混凝土耐久性的主要技術(shù)措施。
關(guān)鍵詞：混凝土，耐久性．影響因素，措施
1前言
混凝土結(jié)構(gòu)以其整體性好、耐久性好、可塑性強、維修費用少等優(yōu)點廣泛使用于整個20世紀，發(fā)現(xiàn)混凝土的耐久性問題則是在60至70年代。一些發(fā)達國家的混凝土橋使用了三四十年后，紛紛進入老化期。人們始料不及的是混凝土材料在不利的環(huán)境、運用條件下，出現(xiàn)了一系列影響結(jié)構(gòu)耐久性的物理、化學(xué)現(xiàn)象，如結(jié)構(gòu)混凝土的碳化、保護層剝落、裂縫的發(fā)展、鋼筋銹蝕、滲透凍融破壞、混凝土集料的化學(xué)腐蝕等等。我國七十年代后期建造的混凝土橋梁亦發(fā)現(xiàn)有嚴重的開裂現(xiàn)象。因而混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題已成為結(jié)構(gòu)工程師們不容忽視的一個問題。
混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性概括起來是指混凝土抵抗周圍不利因素長期作用的性能。結(jié)構(gòu)耐久性問題主要表現(xiàn)為：混凝土損傷；鋼筋的銹蝕、脆化、疲勞、應(yīng)力腐蝕；以及鋼筋與混凝土之間粘結(jié)錨固作用的消弱等三個方面。從短期效果而言，這些問題影響結(jié)構(gòu)的外觀和使用功能；從長遠看，則為降低結(jié)構(gòu)安全度，成為發(fā)生事故的隱患，影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。下面從影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素和提高耐久性的技術(shù)措施兩個方面來探討混凝土的耐久性問題。
2 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素
（1）混凝土的材質(zhì)。
混凝土是碎石、砂、水泥和水拌合后凝硬而成。這些材料的優(yōu)劣直接影響到硬化后混凝土的質(zhì)量(包括密實度和強度等)，好質(zhì)量的材料將為工程使用期混凝土的耐久性打下良好的基礎(chǔ)。近年來由于基本建設(shè)的迅猛發(fā)展，施工中往往忽略對材質(zhì)的要求，工地上只檢查混凝土試件的強度作為材質(zhì)的唯一標準。豈知不合規(guī)格的材料，將導(dǎo)致混凝土收縮徐變量大大增加，初始裂縫大量產(chǎn)生，這對混凝土結(jié)構(gòu)安全將是一嚴重隱患。
（2）混凝土的密實性。
混凝土的內(nèi)部缺陷（不密實），使混凝土在使用過程中易受各種不利因素的侵襲，主要有如下幾種形式：
①滲透：當混凝土不密實，空氣和水容易滲入，水中有害物質(zhì)就易對混凝土產(chǎn)生化學(xué)侵蝕，影響混凝土的耐久性。
②碳化：混凝土中因水泥石含有氫氧化鈣而呈堿性，在鋼筋表面形成堿性薄膜而保護鋼筋免遭酸性介質(zhì)的侵蝕，起到了“鈍化”保護作用。但當混凝土密實度低，空氣中水和C02滲入，形成碳酸，盡管其酸性很弱，也能中和氫氧化鈣使鋼筋銹蝕，這一過程成稱混凝土的“碳化”。
③凍融破壞：混凝土不密實，體內(nèi)滲入的水量大，低溫時水結(jié)冰體積膨脹產(chǎn)生壓力，從內(nèi)部破壞混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，經(jīng)多次凍融循環(huán)后，損傷積累將使混凝土剝落酥裂，強度降低。
（3）混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件。
工程結(jié)構(gòu)使用時所處的環(huán)境條件是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的外部因素，如海水侵蝕、大氣腐蝕、極高溫度、冰凍、水、風(fēng)、地震災(zāi)害的襲擊等。根據(jù)環(huán)境條件對混凝土耐久性的影響，《橋規(guī)》（JTG D62）根據(jù)公路橋梁的使用情況，將橋梁結(jié)構(gòu)使用環(huán)境條件劃分為下列4類：
Ⅰ類環(huán)境——系指溫暖或寒冷地區(qū)的大氣環(huán)境；與無侵蝕性的水或土接觸的環(huán)境。
Ⅱ類環(huán)境——系指嚴寒地區(qū)的大氣環(huán)境；使用除冰鹽環(huán)境；濱海環(huán)境。
Ⅲ類環(huán)境——系指海水環(huán)境。
Ⅳ類環(huán)境——系指受侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。
在上述環(huán)境分類中，嚴寒地區(qū)是指累年最冷月平均溫度低于-10℃地區(qū)；寒冷地區(qū)是指累年最冷月平均溫度高于-10℃，低于或等于0℃的地區(qū)。除冰鹽環(huán)境是指北方城市依靠噴灑鹽水除冰化雪的且其主梁受到侵蝕的環(huán)境；濱海環(huán)境是指海水浪濺區(qū)以外且其前無建筑物遮擋的環(huán)境；海水環(huán)境是指潮汐區(qū)、浪濺區(qū)及海水中的環(huán)境；受侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境是指某些化學(xué)工業(yè)和石油化工廠的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。
如上所述，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性取決于混凝土材料的自身特性和結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境，同時與結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及養(yǎng)護密切相關(guān)。
3提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要技術(shù)措施
（1）合理選擇混凝土結(jié)構(gòu)的組成材料。
混凝土各組成材料及鋼筋的選用應(yīng)滿足材料的耐久性質(zhì)量要求，應(yīng)按規(guī)范規(guī)定對進場原材料進行嚴格的質(zhì)量檢驗。同時合理改善顆粒級配，提高混凝土的密實性。從而提高耐久性。
（2）提高混凝土的密實性。
控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量，改善混凝土的施工工藝，攪拌均勻、充分振搗，加強養(yǎng)護，嚴格控制施工質(zhì)量。除了選擇及配良好的集料和精心施工保證混凝土充分搗實和水泥充分水化外，水灰比是影響混凝土密實性的最重要的條件，故《橋規(guī)》（JTG D62）中規(guī)定了各類環(huán)境條件下滿足混凝土耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量值。同時適當摻用外加劑，如摻用減水劑或引氣劑，可改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實性。
（3）改進結(jié)構(gòu)設(shè)計。
結(jié)構(gòu)的選型、布置和構(gòu)造應(yīng)有利于減輕環(huán)境因素對結(jié)構(gòu)的作用。采用具有防腐保護的鋼筋（例如，體外預(yù)應(yīng)力筋，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，環(huán)氧涂層鋼筋等）；加強構(gòu)造配筋，控制裂縫發(fā)展；加大混凝土保護層厚度等。《橋規(guī)》（JTG D62－2004）與舊《橋規(guī)》相比，構(gòu)造鋼筋用量增多，混凝土保護層加大，構(gòu)造不合理的地方進行了調(diào)整。
（4）采用高強混凝土以提高結(jié)構(gòu)物的耐久性。
高強度混凝土(50 MPa以上)的配制特點就是低水灰比，加外加劑，摻用超細活性摻合料，它的研制和應(yīng)用解決的核心問題之一就是保證耐久性。由于高強混凝土的密實性能好，抗?jié)B、抗凍性能均優(yōu)于普通混凝土，因此不但適用于高層和大跨度結(jié)構(gòu)物，對于海洋和港口工程，其抗?jié)B和耐腐蝕性能均大大優(yōu)于普通混凝土。
（5）加強橋面排水和防水層設(shè)計，改善橋梁的環(huán)境作用條件。
（6）加強結(jié)構(gòu)使用階段的維護與檢測，提高混凝土的耐久性。
4結(jié)語
混凝土破壞絕非是某一孤立原因造成的，多是與其他綜合不利因素有關(guān)。本文通過對影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性主要因素的分析，提出綜合提高混凝土結(jié)構(gòu)的各種性能是改善和提高混凝土耐久性的主要措施。從混凝土技術(shù)的發(fā)展來看，采用高強度混凝土是解決結(jié)構(gòu)耐久性要求的發(fā)展趨向。
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