楊再榮

（都勻市住房和城鄉(xiāng)建設局　貴州　都勻　558000）

混凝土結構耐久性研究的相關探討

楊再榮

（都勻市住房和城鄉(xiāng)建設局貴州都勻558000）

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，混凝土結構的耐久性作為影響建筑物質量的重要因素，逐漸得到了廣泛的應用。本文主要從混凝土結構耐久性現(xiàn)狀分析、影響混凝土結構耐久的因素和混凝土結構耐久提到的策略三個方面出發(fā)，簡要分析了混凝土結構的耐久性的相關問題。

結構耐久性；安全性；鋼筋銹蝕

引言

20世紀60、70年代建設的混凝土結構的建筑物，目前均已運營了40余年，其受施工因素、環(huán)境因素、運營狀況等影響，且原設計荷載標準較現(xiàn)代標準偏低，加之一些養(yǎng)護管理不到位，導致一些混凝土結構過早的出現(xiàn)裂縫、鋼筋銹蝕等病害，導致結構耐久性能下降問題，影響建筑結構的穩(wěn)定性。

1　混凝土結構耐久性現(xiàn)狀分析

混凝土厚度達不到規(guī)范規(guī)定的最小值的利害關系，有資料顯示，鋼筋混凝土結構的耐久性失效最主要的表現(xiàn)形式為鋼筋銹蝕引起的結構破壞。在我國，20世紀50年代初建的大壩與海港工程80%都發(fā)生了比較嚴重的鋼筋銹蝕破壞。鋼筋銹蝕，其銹蝕產物的體積是原有體積的2～6倍，對鋼筋周圍的混凝土產生擠壓，隨著鋼筋銹蝕程度的加劇，混凝土受拉開裂。一旦開裂，將會加速鋼筋的銹蝕，進一步加劇裂縫的擴展，甚至脫落，最終導致結構破壞?？梢詳嘌?，若干年后，我國用于維護修復混凝土結構的耗資將是相當驚人的。目前，國內外很多學者對混凝土問題進行研究：很多人分析了混凝土之于混凝土結構中鋼筋的物理和化學作用，探討了在氯離子侵蝕、中性化、凍融循環(huán)等條件下，適當增大混凝土厚度和控制混凝土質量（密實度和堿度）與鋼筋初銹時間、銹蝕速率、開裂時間之間的關系；還有些人研究了鋼筋銹蝕導致混凝土構件脹裂的全過程分析，包括鐵銹自由膨脹階段、混凝土受拉應力階段和混凝土出現(xiàn)脹裂裂縫階段，建立了混凝土脹裂時鋼筋銹蝕深度的計算模型，以計算該時刻的鋼筋銹蝕深度。

2　影響混凝土結構耐久的因素

由環(huán)境作用引起混凝土結構出現(xiàn)局部損傷，如環(huán)境中的二氧化碳、氯離子、水等通過混凝土的缺陷（裂縫、孔道、孔穴等）滲入到結構內部，并與混凝土結構中的一些成分發(fā)生物理、化學反應，導致混凝土結構出現(xiàn)損傷，影響整體結構的承載能力與耐久性（如圖1所示）。

2.1混凝土碳化

混凝土中的Ca（OH）2和環(huán)境中滲透進混凝土中二氧化碳發(fā)生化學反應，使混凝土結構內部環(huán)境的堿度逐漸降低，破壞了鋼筋表面的鈍化保護膜，致使鋼筋處于易氧化的狀態(tài)，從而導致鋼筋發(fā)生銹蝕反應?；炷两Y構老化和碳化是工程建設中較為常見的問題，目前，部分工程尚未通過工程竣工驗收，但檢查中發(fā)現(xiàn)混凝土結構老化和碳化現(xiàn)象已初步顯現(xiàn)，部分混凝土結構受混凝土碳化和氯離子侵蝕雙重影響，鋼筋銹脹，導致混凝土結構破壞，改變了工程結構受力狀態(tài)，影響了工程安全部分混凝土結構在環(huán)境變化中，受到自然因素與人為因素的雙重影響，混凝土結構表面剝落，混凝土露子露砂，縮短了工程使用壽命。

圖1　影響混凝土結構耐久性圖

2.2氯離子侵蝕

混凝土結構受冬季除冰鹽與環(huán)境中氯離子的影響，氯離子透過混凝土構件表面的縫隙侵蝕到鋼筋表面與鋼筋發(fā)生電化學反應，使鋼筋過早的銹蝕。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，在混凝土的配合比設計中水灰比設計不合理，或是在混凝土澆筑施工中振搗不密實，這些因素均可導致混凝土結構內部的鋼筋出現(xiàn)過早的銹蝕。圖2是氯離子侵蝕的相關數(shù)據。

圖2　氯離子侵蝕的數(shù)據圖

2.3堿-骨料反應

堿骨料反應是指混凝土中的堿性物質與具有堿活性的骨料之間發(fā)生反應，反應所生成的產物吸水膨脹或反應導致骨料膨脹，造成混凝土開裂破壞現(xiàn)象，常被稱為混凝土結構的“癌癥”。

2.4凍融循環(huán)破壞

凍融破壞，主要是滲入到混凝土結構內部的水分在冬季外界溫度較低的環(huán)境下結冰凍脹，造成混凝土內部微觀結構的破壞，經過長時間多次循環(huán)凍脹后，損傷積累造成結構表面層的剝落，混凝土結構的相對彈性模量降低。研究發(fā)現(xiàn)，混凝土強度越高，其脆性越高，對應力也越敏感，在荷載重復作用下會產生更多的微裂縫，而這些微裂縫又成為外界腐蝕介質進入混凝土結構內部的通道，從而加快混凝土結構破壞。

2.5鋼筋銹蝕

混凝土構件中鋼筋鈍化保護膜破壞后，鋼筋在水分和氧氣的作用下發(fā)生銹蝕反應，造成鋼筋體積膨脹，迫使混凝土結構出現(xiàn)沿鋼筋走向的裂縫，且使得混凝土與鋼筋的粘結力降低。同時，鋼筋表面積的減少，使鋼筋混凝土構件的承載能力減弱，并隨著時間推移，構件裂縫、變形逐漸增大，最終導致結構破壞。

3　混凝土結構耐久提到的策略

3.1提高混凝土工程耐久性認識

質量是工程的生命，工程質量直接影響工程安全運行與效益發(fā)揮。工程耐久性是工程質量的重要特征和指標，要進一步樹立工程設計和使用壽命理念，進一步提高對工程運行環(huán)境和施工條件的認識，從工程設計、施工、運行管理等各個環(huán)節(jié)重視并采取提高工程耐久性的措施，保證工程的設計使用壽命，保障工程安全可靠運行，降低工程管理維修的成本。另外，在提高混凝土工程耐久性的同時，應充分考慮對工程建設成本和建設工期的影響，保證工程順利組織實施。

3.2加強混凝土工程科學研究

地區(qū)工程建設應積極開展科學技術研究，研究成果可先在部分工程試點應用，技術成熟可靠后再全面推廣應用，以提高工程建設技術含量和工程建設質量。開展軟土地基建筑物地基處理優(yōu)化與上部結構優(yōu)化設計研究，提高基礎的可靠性和結構的安全性。積極開展大體積混凝土溫控和高性能混凝土研究，提高混凝土工程耐久性能，同時提高混凝土的工作性能和降低工程建設成本。應積極開展地區(qū)金屬結構防腐蝕技術研究與成果應用，既要有利于延長金屬結構的使用壽命，同時也要有利于正常維護。因此，大力開展混凝土工程維修養(yǎng)護技術研究，既要保證維修養(yǎng)護的效果，也要簡單便捷，易于一線管理人員盡快掌握和使用，同時也要降低工程運行維修成本。

3.3提升混凝土工程設計質量

工程設計是工程質量的基礎與前提。項目建議與可行性研究階段，應根據工程規(guī)模和重要性，論證并確定混凝土設計使用年限。應對工程水文地質與運行環(huán)境條件進行調查，科學地進行建筑物選址并提出工程耐久性基本要求。工程設計階段，依據所在地水文地質與運行環(huán)境條件，確定所處的環(huán)境類別及其作用等級，提出混凝土耐久性指標和結構構造、施工措施、檢查維護等要求，并具體提出混凝土抗碳化、抗凍、抗?jié)B、抗沖磨、抗氯離子滲透、抗化學侵蝕等耐久性指標。應對軟土地基的不同處理方式進行研究，確定適合工程所在地地質條件的基礎處理方式，提出基礎工程質量檢測與驗收的基本要求，控制工程最大沉降量和不均勻沉降量，從而保證結構安全穩(wěn)定。應按照結構簡單和功能穩(wěn)定可靠的要求，進行金屬結構與自動化設計，便于工程管理與維護。

3.4嚴控混凝土工程施工質量

工程施工質量是工程建設質量的重要保證。施工單位應根據工程設計要求與合同約定，制定工程耐久性的施工專項方案，科學進行混凝土配合比設計，保證各項耐久性指標滿足設計要求。混凝土工程施工過程中，應保證工程原材料品質，嚴格按配合比進行施工，加強混凝土模板、振搗與養(yǎng)護等工序質量控制，保證混凝土工程施工質量。對于大體積混凝土和結構重要部位，必要時還應采取溫控與耐久性附加措施，防止工程質量缺陷的產生。應加強基礎處理工程過程控制和金屬結構與機電設備的駐廠監(jiān)造，嚴格進行基礎隱蔽工程驗收和機電設備出廠驗收，金屬結構、機電設備以及工程自動化投入運行前，應進行聯(lián)合調試運行檢驗。對工程存在的質量缺陷與問題，應及時處理并備案。對于影響工程耐久性的問題，應進行專項論證并確定處理方案；對于造成永久性質量缺陷的，應明確工程運行期的維修責任。

3.5強化混凝土工程運行管理

落實工程有效的運行管理，定期開展維修和養(yǎng)護，可以有效地減緩工程老化進程，甚至改善工程運行環(huán)境和提高工程運行質量。要加強工程的運行管理，明確管理單位與人員，落實管理經費與措施，加強工程運行管理的檢查與考核，落實工程運行管理責任。針對混凝土工程地點分散、類型復雜、數(shù)量眾多的特點，積極探索新的運行管理機制，嘗試建立專業(yè)的維修養(yǎng)護隊伍，提高工程運行維護水平。定期對建筑物沉降位移、混凝土耐久性能、金屬結構腐蝕進行監(jiān)測與分析，及時發(fā)現(xiàn)和處理工程運行過程中的問題。工程所處環(huán)境條件發(fā)生較大變化后，應及時重新評估工程的運行狀況，并提出改善工程運行環(huán)境和提高工程耐久性的措施。

4　結語

綜上所述，隨著目前混凝土大量運用于建筑行業(yè)，在其后期使用過程中安全性和耐久性便是其中值得關注的地方。很多混凝土的耐久性的下降，將會導致建筑物的穩(wěn)定性降低。因此為了確保建筑物使用過程的穩(wěn)定性，需要加強對其設計過程中安全性與耐久性的重視，推進建筑物的可持續(xù)發(fā)展。

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TU375

A

1673-0038（2015）23-0185-02

2015-5-22

楊再榮（1983-），男，土家族，貴州都勻人，工程師，本科，主要從事工作方向為工程管理和質量監(jiān)督。