混凝土耐久性之淺析

程世韜 新世紀建設(shè)集團有限公司 321001

混凝土耐久性之淺析

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強度和耐久性是混凝土結(jié)構(gòu)的兩個重要指標。隨著我國建筑結(jié)構(gòu)物老化和環(huán)境污染的加重，科學、合理、優(yōu)質(zhì)地設(shè)計、提高混凝土耐久性及防腐性，延長建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，已成為房建單位各主管部門和廣大設(shè)計、施工部門關(guān)注的焦點。

混凝土；耐久性；外加劑；結(jié)構(gòu)

近年來，混凝土在建筑工程中成為用量最大、用途最廣的建筑材料之一。混凝土的耐久性是指在正常維護的條件下，在設(shè)計使用的年限內(nèi)，在指定的工作環(huán)境中，不需要額外的費用進行維修加固處理而具有保證建筑物結(jié)構(gòu)滿足規(guī)定的功能要求，即長期保持強度和外觀完整性，以及保證使用性和安全性的能力。主要表現(xiàn)在抗?jié)B性、抗凍性、耐水性、耐火性、耐磨性、抗化學腐蝕性、碳化與鋼筋腐蝕性等性能。

某些混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物，特別是處于惡劣環(huán)境條件的基礎(chǔ)設(shè)施建筑工程項目，因為混凝土的耐久性不足，會導致結(jié)構(gòu)性能劣化，安全性能降低，從而不僅造成建筑項目達不到預(yù)期的使用功能和使用壽命，而且不得不需要投入大量的資金以進行維修，以致提高了工程成本，嚴重時，甚至會發(fā)生結(jié)構(gòu)坍塌事故，給居民及社會帶來嚴重的經(jīng)濟損失和不良的影響。我國是一個發(fā)展中國家，能源短缺、財力有限，資源也并不豐富，因此，在對混凝土結(jié)構(gòu)進行設(shè)計施工中，不只要考慮承載力、變形和裂縫的驗算設(shè)計，還要重視耐久性設(shè)計，并根據(jù)施工中的具體情況，采取切實有效的措施來不斷提高混凝土的耐久性。

一、影響混凝土耐久性的因素

混凝土結(jié)構(gòu)在所使用的環(huán)境下，由于各種原因引起結(jié)構(gòu)的長期演變，最終使混凝土喪失使用能力，即所謂的耐久性失效。影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素很多，可分為內(nèi)在因素和外在因素。內(nèi)在因素指混凝土的強度、質(zhì)量、滲透性、保護層厚度，以及水泥的品種、標號和用量等；外在因素則指環(huán)境的濕度、溫度、二氧化碳含量以及荷載等。混凝土的碳化、混凝土的堿集料反應(yīng)、混凝土的凍融破壞、侵蝕性介質(zhì)的腐蝕、鋼筋的銹蝕多是影響混凝土耐久性的因素。

二、提高混凝土耐久性的具體措施

1、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)造措施是提高混凝土耐久性的基礎(chǔ)。設(shè)計時，要在充分考慮建筑結(jié)構(gòu)滿足使用功能的前提下，盡量使結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、規(guī)整。由于外界環(huán)境中的侵蝕介質(zhì)很容易在構(gòu)件的突出處或棱角侵入混凝土，因此，設(shè)計時要充分考慮到結(jié)構(gòu)的布置、形狀、排水、接縫以及地基處理。結(jié)構(gòu)的節(jié)點構(gòu)造設(shè)計也應(yīng)考慮構(gòu)件受局部損壞后的整體耐久能力。結(jié)構(gòu)設(shè)計尚應(yīng)控制混凝土的裂縫的開裂寬度。

2、水泥類材料的工程性能和強度，主要是通過水泥砂漿的凝結(jié)、硬化形成的，一旦水泥石受損，混凝土的耐久性就會被破壞。因此，水泥的選擇要注意水泥品種的具體性能，并結(jié)合工程的實際情況，要選擇高標號、水化熱低、堿含量小、干縮性小、抗水性、耐熱性、抗凍性、抗腐蝕性好的水泥。

3、為配置具有高耐久性能的混凝土，可摻加部分粉煤灰或細磨礦渣或硅灰等骨料，其有助于改善混凝土內(nèi)孔結(jié)構(gòu)、填充內(nèi)部空隙、提高密實度、改善混凝土性能。對混凝土的骨料，也應(yīng)同水泥一樣，進行合理的選擇，除要求具有足夠的強度和質(zhì)地堅硬外，還必須具有穩(wěn)定的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)。

4、加強施工質(zhì)量控制。首先，混凝土的配合比要優(yōu)化。水泥用量要足夠以保持混凝土的堿性；水灰比要盡量降低；選用優(yōu)質(zhì)摻和料以提高混凝土的密實度和抗?jié)B性；嚴格控制原材料的含鹽量；采用合理的減水劑和引氣劑。其次，混凝土的拌制應(yīng)盡量采用二次攪拌法、裹砂石法等工藝，攪拌必須均勻，以提高混凝土拌合料的保水性、和易性。再次，混凝土的振搗要密實、到位，嚴格控制混凝土坍落度及溫度裂縫、收縮裂縫，要按照規(guī)程、工序進行澆筑振搗及加強養(yǎng)護。另外，混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件宜整體澆筑，不宜留施工縫，當必須有施工縫時，其位置及構(gòu)造不得有損于結(jié)構(gòu)的耐久性。對于特殊季節(jié)施工的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采取特殊措施以保證混凝土的質(zhì)量。

5、預(yù)防鋼筋的銹蝕。一是采用防腐蝕鋼筋。如環(huán)氧涂層鋼筋方法，即在鋼筋表面采用靜電噴涂環(huán)氧樹脂粉末工藝以形成一定厚度的環(huán)氧樹脂防腐涂層，這種鋼筋保護層能長期保護鋼筋使其免遭腐蝕。還可選擇鍍鋅鋼筋、不銹鋼鋼筋等。二是采用鋼筋阻銹劑，以防止氯鹽的腐蝕，延長使用壽命。三是采用陰極保護法，包括犧牲陽極法和輸入電流法等。四是采用覆蓋面層，覆蓋面層可以隔離混凝土表面與大氣環(huán)境的直接接觸，這對減小混凝土碳化十分有利，尤其是在不利甚至惡劣的環(huán)境條件下，效果明顯；同時防止水、二氧化碳、氯離子和氧氣的侵入，減少鋼筋銹蝕。

6、適度加大混凝土的保護層厚度。一般說來，混凝土保護層厚度每減少25%，碳化到鋼筋表面時間就縮短了50%。因此，混凝土保護層厚度應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型，所處環(huán)境和有無飾面，在保證功能、節(jié)省成本基礎(chǔ)上適度增加厚度以提高耐久性。例如在室內(nèi)正常環(huán)境下，設(shè)計使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土，混凝土保護層厚度應(yīng)按規(guī)范的規(guī)定增加40%，而當采取有效的表面防護措施時，混凝土保護層厚度可適當減少。

7、暴露在空氣中的混凝土結(jié)構(gòu)以及沿海地區(qū)的建筑工程，會受到空氣中的鹽分等其它元素的侵蝕，這大大縮短了混凝土構(gòu)件的使用年限。因此，在一些重要建筑物中，可采取在混凝土外表涂裝的方法進行防腐處理措施，以阻止氯離子侵蝕和混凝土的碳化深入到建筑物的內(nèi)部，并且能抵抗侵蝕環(huán)境的影響。此方法是增強混凝土耐久性最簡便有效的方法，但涂料應(yīng)是耐堿、耐老化且與鋼筋表面有良好附著性的材料。

8、混凝土構(gòu)件的侵蝕病害都是從表面開始的，因此，要嚴格遵守養(yǎng)護制度，在混凝土終凝前做好原漿抹面壓光，增強表面密實度，同時可以用表面養(yǎng)護劑來改善養(yǎng)護條件，提高保水性，加速混凝土表面硬化。不過，需要注意的是，在腐蝕環(huán)境中的混凝土不宜采用海水養(yǎng)護。

9、防止混凝土的凍融破壞。混凝土的組成、配合比、養(yǎng)護條件和密實度決定了其在飽水狀態(tài)下抵抗凍融破壞的能力，目前只有加氣混凝土才能有效提高混凝土的抗凍性。引氣是提高混凝土抗凍性的主要參數(shù)，一般引氣量為4%-8%，同時，應(yīng)避免采用吸水率較高的集料，加強排水以免混凝土結(jié)構(gòu)被水飽和。在混凝土中摻加優(yōu)質(zhì)引氣型高效減水劑，既能獲得大量均勻分布的微小氣泡，顯著提高抗凍性，又能大幅度減小W／C，從而保證混凝土強度不降低，甚至有所提高。

10、進行經(jīng)常性的結(jié)構(gòu)檢查和維護。混凝土結(jié)構(gòu)在使用階段，應(yīng)注意檢測、維護和修理，對處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程應(yīng)建立檢測和評估體系，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時修理，以確保混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用。對混凝土的缺陷進行檢測，可通過聲發(fā)射法、雷達法和紅外線熱譜法。另外，需要進行混凝土耐久性評估，因為只有通過對混凝土耐久性影響因素分析來預(yù)測結(jié)構(gòu)物的剩余壽命，才能有針對性地提出解決方法來提高混凝土的耐久性。

三、結(jié)束語

混凝土結(jié)構(gòu)在使用期間，會受到環(huán)境中具有侵蝕性介質(zhì)的侵入，從而產(chǎn)生物理和化學反應(yīng)，導致混凝土性能發(fā)生劣化。劣化產(chǎn)生的外部條件就是環(huán)境中侵蝕性介質(zhì)和水的存在，而內(nèi)部潛在因素則是混凝土中的孔結(jié)構(gòu)和化學成分。混凝土的耐久性從實質(zhì)上講就是抵抗這種劣化作用的能力。為保證和提高混凝土結(jié)構(gòu)建筑的耐久性，增強混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能，必須對混凝土構(gòu)件進行正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇和嚴格的施工，以及在使用階段實行必要的管理和維護。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2010.15.027