潘旭

摘 要：混凝土結(jié)構由于其自身和使用環(huán)境的特點，從而存在嚴重的耐久性問題。鋼筋混凝土結(jié)構物耐久性設計即通過設計計算，控制混凝土的變形裂縫等，保證其在使用年限內(nèi)滿足功能要求，具有可靠的適用性和耐久性。

關鍵詞：混凝土 耐久性 裂縫 設計

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0100-01

1 混凝土的碳化

混凝土水泥石中的堿性物質(zhì)，與大氣中的二氧化碳氣體或其他酸性特質(zhì)的氣體相互作用，使混凝土堿性下降，成分、組織和性能發(fā)生變化，使用機能下降的現(xiàn)象，稱之為混凝土的碳化，又稱為混凝土的中性化。混凝土的碳化本身并無破壞使用，但是碳化發(fā)生到混凝土結(jié)構內(nèi)部鋼筋表面時，造成pH值降低，混凝土堿性降低，損壞鋼筋表面的保護層，混凝土材料失去對鋼筋的保護作用，給鋼筋脫鈍提供了可能，給鋼筋銹蝕提供了有利的條件；同時還會加劇混凝土的收縮，導致混凝土的抗壓力下降，引起開裂。

混凝土的碳化與混凝土結(jié)構耐久性密切相關，是影響鋼筋混凝土結(jié)構可靠度的重要因素，減小、延緩混凝土的碳化，對于提高結(jié)構耐久性有著總要的作用。在結(jié)構設計中，可以采取以下方法提高混凝土抗碳化能力。（1）保證混凝土保護層厚度，使混凝土碳化到鋼筋表面時間接近建筑的使用年限。（2）提高混凝土密實性、增強混凝土結(jié)構抗?jié)B性。（3）采用覆蓋面層隔離混凝土表面與外部大氣環(huán)境的直接接觸。（4）合理設計混凝土配合比，保證水泥用量、降低水灰比。（5）采用減水劑等。采取這些措施，可以提高混凝土抗碳化能力，減少碳化造成的耐久性損失。

2 鋼筋銹蝕

鋼筋銹蝕是一個比較普遍、并且嚴重威脅結(jié)構安全的耐久性最關鍵問題，主要指鋼筋在水，氧氣等外部因素的作用下，發(fā)生電化學反應，鋼筋表面形成鐵銹物質(zhì)的銹蝕現(xiàn)象。腐蝕介質(zhì)與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生化學反應，使混凝土的堿性降低，鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞，形成電位差，在陰極部位鋼筋表面存在足夠的氧氣和水、在陽極區(qū)，使陽極部位的鋼筋表面處于活化狀之后，在外部因素的作用下，鋼筋表面不斷失去電子發(fā)生電化學反應，逐漸被銹蝕。鋼筋銹蝕后體積膨脹，引起混凝土保護層脫落和結(jié)構開裂，使外部的水和氧氣等可以更快的進入結(jié)構內(nèi)部，形成惡性循環(huán)，加快銹蝕；同時鋼筋截面積減少，構件承載力降低；不均勻銹蝕還會導致鋼筋表面凹凸不平，應力集中，力學性能減弱，鋼筋與混凝土之間粘結(jié)錨固性能降低，結(jié)構構件的承載力下降和結(jié)構破壞。

預防鋼筋銹蝕主要是增強混凝土的密實度，提高抗?jié)B性，增加混凝土的保護層厚度，減慢二氧化碳、氧氣、水等向鋼筋表面滲透擴散的速度，及防止氯離子在鋼筋表面積聚?？梢圆捎玫谋Ｗo措施，一是采用防護材料或外部措施，如采用防銹蝕鋼筋-即環(huán)氧涂層鋼筋、鍍鋅鋼筋，不銹鋼等、混凝土表面涂刷防護層、采用鋼筋阻銹劑防止氯離子侵蝕、重大工程設置陰極保護設施（犧牲陽極法和輸入電流法等）。二是采用設計上的方法利用和加強混凝土保護層自身的保護功能，增加混凝土保護層厚度來推遲腐蝕因子滲透到鋼筋表面的時間，提高對鋼筋銹蝕膨脹的抵抗力；增強混凝土的密實度，采用高效減水劑降低用水量，在保證混凝土流動性的同時減小水灰比，控制減小混凝土的總孔隙率；采用高效活性礦物摻料改善水泥石的膠凝物質(zhì)的組成，使混凝土結(jié)構更為致密，增強混凝土的密實性?？刂苹炷涟韬臀镏械穆塞}含量，增強混凝土自身抵抗環(huán)境侵蝕破壞的能力。此外，在結(jié)構設計時應采用合理的構件形式和配筋方式，使混凝土保護層厚度得到保證，防止鋼筋銹蝕。

3 凍融破壞

混凝土是水泥砂漿和粗骨料組成的毛細孔多孔體。由于混凝土需要必要的和易性，在拌制混凝土時，加入的使用水量通常要多于水泥的水化水量，多余的水以游離水的形式存在于混凝土的毛細孔中?；炷恋膬鋈谄茐募粗府敾炷两Y(jié)構處于飽和水狀態(tài)時，在受凍狀態(tài)下，毛細孔中存在的水遇冷凍結(jié)成冰后會發(fā)生體積膨脹，對混凝土形成各種壓力，使混凝土的結(jié)構內(nèi)部產(chǎn)生細小損傷，經(jīng)反復多次凍融循環(huán)作用后，逐漸積累，導致混凝土開裂，破壞。凍融破壞主要是在我國北方寒冷地區(qū)出現(xiàn)?；炷恋目箖鲂阅芘c內(nèi)部的孔隙結(jié)構和氣泡含量有關?？自缴?，封閉氣泡越多，混凝土抗凍性越好。在北方寒冷地區(qū)，特別是東北地區(qū)，防止混凝土的凍融破壞，可以采用的保護措施有降低混凝土的水灰比、也可以在混凝土使用引氣劑（由于使用引氣劑會降低混凝土強度，故在工程使用時應慎重選用）。

4 堿集料及侵蝕性物質(zhì)的影響

混凝土是一種毛細孔多孔體。混凝土微孔中的堿性溶液與集料中的一些活性礦物質(zhì)組分發(fā)生的化學反應即稱為堿集料反應。隨著我國經(jīng)濟水平的發(fā)展，近年來工程中使用的混凝土強度不斷提高，水泥用量增加，水泥生產(chǎn)工藝也在改變，因而混凝土含堿量已在明顯提高，提高了堿集料反應發(fā)生的幾率。堿集料反應的主要危害在于，反應產(chǎn)生的凝膠吸水膨脹，導致混凝土材料剝落開裂，強度降低，影響結(jié)構物耐久性，而且一旦發(fā)生很難修復，故應采取有效預防措施。目前可以采用的保護措施主要是盡量避免采用活性集料，控制混凝土的總堿含量以保證混凝土的耐久性，通過摻入適量混合材料抑制堿集料反應，或者加入外加劑。為預防堿集料反應，在設計上應對外摻劑的使用提出要求。在石化、化學、冶金及港灣等工程中，在有侵蝕性介質(zhì)作用的特殊環(huán)境下，混凝土結(jié)構受到化學介質(zhì)如海水，硫酸鹽，酸等作用，引起混凝土水泥石發(fā)生一系列變化，而逐步受到侵蝕。侵蝕性物質(zhì)會造成混凝土結(jié)構破碎出現(xiàn)裂縫，有些化學介質(zhì)還會與混凝土材料中的某些成分進一步反應，使混凝土體積膨脹，引起結(jié)構的進一步開裂破壞。侵蝕性物質(zhì)對鋼筋混凝土結(jié)構物耐久性的影響目前還需要進一步的研究解決。

5 結(jié)語

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，各項工程建設如火如荼地展開，建筑工程水平已經(jīng)逐漸與國際接軌，各種類型混凝土的使用越來越廣泛，混凝土結(jié)構耐久性問題需要迫切加以解決?，F(xiàn)行設計規(guī)范采用的方法有一定的局限性。設計人員應結(jié)合設計經(jīng)驗，從諸多方面考慮影響混凝土結(jié)構耐久性的因素，采取措施保證結(jié)構具有可靠的適用性和耐久性。同時，我們在工程實踐中要不斷進行總結(jié)教訓，吸取經(jīng)驗，研究新的技術、理論，推廣使用新成果，改善、提高混凝土的耐久性，為國民經(jīng)濟建設做出貢獻。

參考文獻

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[2] GB/T 50746-2008混凝土結(jié)構耐久性設計規(guī)范.

[3] 馮乃謙，邢鋒.混凝土與混凝土結(jié)構的耐久性[M].機械工業(yè)出版社，2009.endprint