淺析混凝土耐久性問題及其改善方法與措施

摘要：許多鋼筋混凝土結構，特別是處于惡劣環境條件下的基礎設施建筑工程項目，由于混凝土耐久性不足，導致結構性能劣化，安全性能降低，造成大量的項目遠遠達不到預期的使用壽命或預期的使用功能。

關鍵詞：混凝土; 耐久性;技術方法;影響因素

1 前言

混凝土工程大多是永久性的，工程量大、耗資多，由于技術和施工水平限制以及主觀認識等方面的原因。人們對混凝土結構的設計、選材、制作和養護等，往往只重視強度而忽視了其耐久性。若耐久性不良將會給社會造成極為沉重的負擔。我國是一個發展中的大國，正在從事著大規模基本建設，隨著現代建筑不斷向高層化大跨化和地下化方向發展，因此，從資金節約、提高混凝土耐久性、資源的有效利用及環境保護等方面應該成為工程界關注的熱點問題。

2 混凝土耐久性問題的影響因素

影響混凝土耐久性的主要因素混凝土的耐久性可定義為“在使用過程中經受氣候變化、化學侵蝕、磨蝕等各種破壞因素的作用而保持其使用功能的能力”。混凝土技術發展的一個終極目標就是最大限度地提高其耐久性。影響混凝土結構耐久性的因素很多，造成損害和破壞有外部環境引起的，也有由于混凝土內部的缺陷及組成材料的特性引起的。因此，建筑工程項目必須充分重視混凝土的耐久性問題，并從全壽命的角度，對項目進行安全評估和經濟分析。

2.1 混凝土碳化的影響。 混凝土的長期暴露作用，碳化使混凝土的堿性降低。當碳化達到鋼筋表面，并使鋼筋表面的pH值降低到10以下時，混凝土將失去對鋼筋的保護作用，鋼筋表面的鈍化保護膜開始破壞。當有水和氧存在時鋼筋開始銹蝕，因此混凝土碳化是大氣環境中鋼筋銹蝕的前提條件。鋼筋一旦生銹，引起鋼筋截面減小、力學性能降低，構件剛度、承載力逐步下降，導致鋼筋混凝土結構的耐久性降低。另外，碳化作用會增加混凝土的收縮，引起混凝土表面產生拉應力而出現微細裂縫，從而降低混凝土的抗拉、抗折強度及抗滲能力，從而影響混凝土結構的適用性和安全性。

2.2 鋼筋銹蝕對其結構性能的影響。 銹蝕對鋼筋強度的影響：對于低碳鋼筋，均勻銹蝕對混凝土中低碳鋼筋性能的影響相對不大，坑銹會使鋼筋的強度降低，鋼筋強度隨銹坑深度的增加而降低，對于中度銹蝕的鋼筋，其強度將降低6%左右；對于嚴重銹蝕的鋼筋，其強度將降低12%左右。鋼筋銹蝕到一定程度后，銹蝕產物產生的膨脹壓力將會使混凝土保護層發生順筋開裂，從而使鋼筋的銹蝕速度進一步加快，鋼筋銹蝕引起混凝土順筋開裂時的臨界銹蝕量是一個關鍵量。此外，坑銹還會降低鋼筋的伸長率，銹蝕會使鋼筋彈性變形能力急劇下降，并出現“裂紋銹蝕”（又稱為應力腐蝕），它相當危險，因為鋼筋會在沒有任何預兆的情況下突然斷裂。這對結構安全是非常大的威脅。

3 提高混凝土耐久性的技術方法

3.1 增加混凝土的抗磨損。 一般情況，混凝土的抗壓強度愈高，抗磨性能愈好。低水灰比的高強混凝土是提高密實的耐磨混凝土，表面混凝土致密是提高耐磨性的必要條件，施工時，應該多次壓抹搓平混凝土表面。在有泌水的情況下，必須推持表面修整的時間，讓水分充分蒸發，并在混凝土終凝前充分壓抹搓平混凝土表面。此外，還可以通過在表面摻加高硬度集料增強耐磨性。

3.2 做好混凝土的抗硫酸鹽腐蝕。 在施工時當混凝土結構處在有侵入介質作用的環境時，會引起水泥石發生一系列化學、物理及物化變化，而逐步受到侵蝕，防止硫酸鹽腐蝕的最基本作法是控制水灰比，并適當增加水泥用量。如摻入含有活性硅較多的天然火山灰的水泥；摻入粉煤灰的水泥；摻入高爐不淬礦渣的水泥以及摻入硅粉的水泥。如果有現成的石膏礦渣水泥，也可以考慮作為代用品。 如果混凝土是預制品，提高該制品抗硫酸鹽的另一途徑是采用高壓蒸汽養護，從而能更好的抵抗硫酸鹽腐蝕。

3.3 提高混凝土的抗碳化性能。 采用早強硅酸鹽水泥時，碳化最慢，硅酸鹽水泥稍快；而采用混合水泥時，由于Ca（OH）2的量相對較少，因此，碳化速度最快，碳化速度與混凝土強度密切相關。高壓蒸汽養護的混凝土碳化作用非常小，這是因為混凝土中的砂子在高溫條件下被活化，與混凝土發生化學反應，形成了強度大、結晶高、抗碳化性能好的水化硅酸鈣。

4 增強混凝土耐久性的其他措施

4.1 原材料的選擇。 水泥類材料的強度和工程性能，是通過水泥砂漿的凝結，硬化形成的，水泥石一旦受損，混凝土的耐久性就被破壞。因此，水泥的選擇需注意水泥品種的具體性能，選擇堿含量小，水化熱低，干縮性小，耐熱性，抗水性，抗腐蝕性，抗凍性能好的水泥，并結合具體情況進行選擇。集料的選擇應考慮其堿活性，耐蝕性和吸水性，同時選擇合理的級配，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土密實度；摻混合材混凝土，是提高混凝土耐久性的有效措施。

4.2 控制施工質量。 控制施工質量主要從混凝土結構保護層的厚度控制、混凝土結構各種孔隙的控制以及水灰比控制等幾個方面進行。針對不同的腐蝕環境應設計不同的保護層厚度。可以通過摻加高效減水劑，在保證混凝土拌和物所需流動性的同時，降低用水量，減小水灰比，使混凝土的總孔隙率大幅度降低。

4.3 結構的日常維護。 結構在使用階段，應注意檢測，維護和修理，對處于露天和惡劣環境下的基礎設施工程更應如此，建立檢測和評估體系，及時發現，及時修理，確保混凝土結構的正常使用。在使用中，應盡量避免結構承受超重荷載、接觸腐蝕性物質，并盡量減少凍融環境的影響。同時在結構建成后定期檢查，在結構破壞超過一定的界限后，就需要詳查破壞原因并評估是否需要維修或加固。

5 結語

總之，在使用混凝土期間，會由于環境中的侵蝕性介質的侵入，產生物理和化學反應，導致混凝土性能劣化。混凝土的耐久性實質上是抵抗這種劣化作用的能力。劣化產生的內部潛在因素是混凝土中的化學成分和孔結構，外部條件是環境中侵蝕性介質和水的存在。外部條件是客觀存在的，提高混凝土耐久性的關鍵是減少混凝土中對腐蝕性介質易感的組分，同時提高混凝土本身的密實性，盡可能減少原生裂縫，使混凝土硬化后體積穩定而不產生收縮裂縫。

參考文獻

［1］ GB/T 50746-2008混凝土結構耐久性設計規范［S］

［2］ 貢金鑫 鋼筋混凝土結構耐久性研究的進展 工業建筑 2005.5

［3］ 王前 張鑫 傅日榮 計算混凝土中氯離子擴散系數的實用方法［J］ 山東建筑大學學報 2006（4）

［4］ 馮乃謙 邢鋒 混凝土與混凝土結構的耐久性 機械工業出版社2009