李雙營

（青海民族大學建筑工程學院，青海 西寧 810007）

0 引言

我國現(xiàn)有部分建筑已出現(xiàn)嚴重的老化現(xiàn)象，根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，需加固鑒定的建筑面積達51%，我國不斷降低投入建筑成本，相應增加了維護加固老舊建筑的資金。加固存在老化現(xiàn)象的建筑，不僅可滿足結(jié)構(gòu)需要，還可獲得大量經(jīng)濟收益，同時避免拆除產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。因此，研究混凝土結(jié)構(gòu)耐久性對節(jié)能減排工作具有重要意義。

1 環(huán)境條件帶來的影響

1.1 氣候環(huán)境

氣候因素特別是溫度變化產(chǎn)生的影響十分顯著。其可能引起混凝土發(fā)生膨脹與收縮變化，進一步出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。我國北方地區(qū)凍融交替破壞混凝土的問題比較多，尤其在嚴寒區(qū)域，一般出現(xiàn)在水工結(jié)構(gòu)、公路、冷卻塔等位置。比如，松花江上的永興水電站，在寒冷的環(huán)境中建立了壩區(qū)，一年氣溫平均僅有5℃，全年正負交替氣溫大概有80次達0℃，這部分氣候因素一定程度影響了混凝土的抗老化性。

大量經(jīng)驗說明，混凝土發(fā)生凍融破壞的必要因素是水、負溫及凍融循環(huán)。其中引發(fā)凍融破壞的關(guān)鍵原因是水，即干濕狀態(tài)形成非常嚴重的破壞性影響。針對非常干燥、很少受到水的浸潤、不容易與水接觸的位置，很少遭遇受凍；相對那些濕度大、水位頻繁變化區(qū)域、漏水位置，更加容易遭遇凍害。此外，正負溫的交互改變，會反復凍結(jié)和融化內(nèi)部孔隙水，形成疲勞應力。凍融現(xiàn)象不斷發(fā)生，直接縮短了恢復再生時間。

1.2 氯鹽環(huán)境

氯鹽可產(chǎn)生十分廣泛的影響，銹蝕鋼筋，若伴隨著凍融現(xiàn)象，還會導致混凝土表面出現(xiàn)脫落，影響混凝土耐久性。

在我國北部地區(qū)，冬季氣溫較低，容易出現(xiàn)大規(guī)模降雪，為確保交通人行安全，普遍采取氯鹽融雪，由于操作便捷、成本較低、收效顯著等優(yōu)勢而被廣泛應用。但除冰鹽應用以后，顯著出現(xiàn)了破壞混凝土問題，一定程度腐蝕了基礎(chǔ)設(shè)施，相應需投入的費用也十分高昂。特別是在北方地區(qū)，鹽凍剝蝕問題頻繁出現(xiàn)在路面和橋面等。我國不少橋梁滲入了鹽水，造成相關(guān)構(gòu)件發(fā)生開裂、銹蝕等一系列問題，直接縮短其使用時間。

1.3 海水

海水、海風中鹽分含量很大，并且在腐蝕混凝土中其也是非常顯著的介質(zhì)。一般來講海水中存在的無機鹽達39%，主要物質(zhì)為氯化物和硫酸鹽。針對氣候環(huán)境不同的工程，處在水位變化的損害更加嚴峻。

西方發(fā)達國家將橋梁建造在海洋環(huán)境中，遭遇腐蝕破壞的橋梁達半數(shù)，一定程度威脅了橋梁安全。我國大部分沿海區(qū)域在開發(fā)海洋及建立跨海橋梁時，大多數(shù)建立在海洋環(huán)境中的橋梁與建筑會遭遇侵蝕，直接影響使用壽命，并需反復修復。

在相對寒冷區(qū)域環(huán)境中，由于不斷與海水接觸，加之凍融交替對環(huán)境帶來的不同程度影響，增加了海水造成的破壞程度。在低溫嚴寒地區(qū)，水位經(jīng)常改變的混凝土結(jié)構(gòu)，由于時常會被海水沒過，同時也在空氣中外露，凍融影響更加嚴重。

2 損傷耐久性研究

2.1 擴散的氯離子

混凝土表面會產(chǎn)生包含各類空間尺度的微觀電池腐蝕，其產(chǎn)生了高阻體系，十分復雜的閉塞。內(nèi)部孔隙液是移動離子的主要通道，結(jié)合鋼筋形成電子回路。因此混凝土破壞最為嚴重的因素是銹蝕，其中pH數(shù)值和濃度一定程度左右了銹蝕深度。一般pH數(shù)值越低則腐蝕速度越快；當擁有較高的氧氣濃度時也容易獲得越高的驅(qū)動腐蝕電勢，同時提高腐蝕速率。存在于鋼筋表面的氯離子也引起了pH數(shù)值的降低，加快銹蝕反應速率。

2.2 硫酸鹽

復雜結(jié)構(gòu)中硫酸鹽侵蝕和環(huán)境共同發(fā)揮作用，截至目前還是熱點研究問題。硫酸鹽可通過物理和化學2方面產(chǎn)生侵蝕。相較于混凝土基準土相，經(jīng)過硫酸鹽腐蝕會快速降低性能，遭遇的損失越大相應抗腐蝕性更弱?？沽蛩猁}性能來講硅灰發(fā)揮顯著作用，起到關(guān)鍵性功能的是活性和填充的微粉末，可幫助內(nèi)部孔隙形成密實結(jié)構(gòu)，有利于骨科順利過渡至水泥漿。

2.3 荷載耦合腐蝕離子

荷載及自然界中的腐蝕離子共同影響結(jié)構(gòu)物，即在這一作用下?lián)p害了結(jié)構(gòu)物及快速擴散離子。在荷載耦合硫酸鹽的情況下，后者的濃度越高造成的損傷也更加嚴重，當達到60%荷載時，具體是由荷載引發(fā)力學上的損傷，當不足40% 的荷載時，造成損傷的主要因素是干濕循環(huán)。結(jié)合對氯離子滲透性進行測定可知，即便是靜態(tài)荷載上升至90%，無法形成十分顯著的滲透量，當不斷循環(huán)荷載超過60%時，最大程度提升了滲透率，當獲得50%的荷載時，即便是形成100萬次的循環(huán)次數(shù)，也無法提升滲透率。此外，氯離子形成的滲透率和參與變量之間產(chǎn)生正比關(guān)系。

2.4 氯鹽耦合硫酸鹽

我國各種復合因素耦合腐蝕粒子統(tǒng)一影響混凝土結(jié)構(gòu)，這一區(qū)域一般出現(xiàn)了氯離子、硫酸根離子等，加重了損傷程度。

通過分析長時間浸泡的混凝土，并基于干濕循環(huán)與浸泡環(huán)境中開展有關(guān)試驗，在腐蝕發(fā)生最初階段，硫酸鈉可對快速擴散的氯離子形成不斷抑制，后期逐步降低腐蝕程度，氯離子減慢了硫酸鹽的腐蝕速度。

經(jīng)過對耦合氯鹽與硫酸鹽作用下腐蝕混凝土分析，水化產(chǎn)物和氯離子即硫酸根離子出現(xiàn)一定反應，形成的鈣礬石存在于混凝土中形成了輕微裂縫，嚴重限制了抗彎能力，但氯鹽可拖延生成鈣礬石的速度，主要是由于氯離子搶先結(jié)合水化產(chǎn)物，氯離子濃度相對較低會形成明顯的延緩效果。在耦合硫酸鹽和氯鹽腐蝕混凝土的過程中分析擴散與裂化氯離子和硫酸根離子的特點，在較短的腐蝕時間內(nèi)氯離子可有效牽制硫酸根離子，抗侵蝕性能也會逐步減少。

3 結(jié)語

目前全國范圍內(nèi)混凝土是擁有廣泛應用的建筑材料，也是項目建設(shè)的主要材料。長時間以來，混凝土耐久性被破壞的問題一直未受到足夠重視，導致出現(xiàn)較大安全問題，直接引發(fā)巨大的經(jīng)濟損失。綜合分析，一旦發(fā)生耐久性問題，需要大量的維護費用，必須通過對這一問題進行研究，并采取有效措施，以解決相關(guān)問題。