淺談鋼筋混凝土結構耐久性問題及解決辦法

惠小記

一、引言

隨著我國交通事業的不斷發展，橋梁建設力度逐漸加大，城市橋梁和公路橋梁的負荷也越來越重，造成混凝土結構橋梁的不同程度的損壞，橋梁結構的安全耐久性也引起人們的高度重視。

二、影響鋼筋混凝土結構耐久性的主要因素及對應的解決辦法

1.混凝土碳化引起鋼筋銹蝕對混凝土耐久性的影響

新澆筑的混凝土由于氫氧化鈣等堿性物質的存在，pH值大約為12.5～13，基本不發生碳化，當其表面的pH值降至11.5以下時，鈍化膜不穩定，混凝土開始鈍化，隨著碳化深度的發展，鋼筋開始銹蝕。當鋼筋銹蝕后，銹蝕生成物的體積是原體積的3倍以上，從而引起混凝土保護層順筋脹裂、脫落，鋼筋與混凝土之間粘結力下降，引起結構剛度降低，降低了結構的耐久性。混凝土的碳化程度與以下幾個因素有關： 1）環境中CO2濃度，環境中CO2濃度增加，碳化系數增大，一般地，城市比郊區人口少的地方CO2濃度高，室內比室外CO2濃度高； 2）環境溫度、濕度，隨著環境溫度升高，碳化速度加快； 環境濕度過小時，由于混凝土內缺少反應所需的水分，碳化速度變緩，環境濕度過大，混凝土內孔隙水接近飽和時，CO2向內擴散困難，碳化速度也較小，相對濕度在50%～60%時，碳化速度最大； 3）混凝土的配合比，尤其是水灰比，水灰比低，密實度高，混凝土強度高，碳化系數小，混凝土碳化程度低。

防止措施：（1）選擇抗碳化能力強的水泥品種（2）摻加適量的外的外加劑（3）改善混凝土的使用環境（4）嚴格控制混凝土的水灰比（5）加強混凝土的養護，提高施工質量（6）在混凝土表面設置保護層。

2.凍融循環對混凝土耐久性的影響

混凝土凍融破壞發生必須同時具備三個條件： 第一，混凝土配合比設計沒有考慮抗凍措施；第二，混凝土結構經常與水接觸或處于潮濕環境；第三，混凝土環境溫度存在正負交替。混凝土水化硬結后內部有很多毛細孔。在澆筑混凝土是，為了得到必要的和易性，往往會比水泥水化所需要的水要多些，這部分多余的水以游離的形式滯留于混凝土毛細孔中。這些毛細孔中的水遇到低溫就會結冰，結冰時體積膨脹約9%，引起混凝土內部結構破壞。如果毛細孔中的水不超過91.7%時，毛細孔中空氣可起到緩沖調節作用，將一部分未結冰的水擠入膠凝孔，從而減小膨脹壓力。在凝膠孔中處于過冷狀態的水分因其蒸汽壓高于同溫下冰的蒸汽壓而向毛細孔中冰的界面處滲透，在毛細孔中產生滲透壓力。由此可見，處于飽水狀態的混凝土受凍時，毛細孔中同時受到膨脹壓力和滲透壓力，使混凝土 結構產生內部裂紋和損傷，經多次反復，損傷積累到一定程度就會引起結構破壞。

防止措施：降低水化比，減少混凝土中的自由游離水。另一方面是在澆筑混凝土時加入引氣劑，使混凝土中形成細微氣孔，這對提高抗凍性是很有作用的。采用引氣劑時注意施工質量，使氣孔在混凝土中分布均勻。混凝土早期受凍可用加強養護、摻入防凍劑等方法制止。

3.混凝土的堿集料反應

混凝土中某些活性礦物與混凝土微孔中的堿性溶液產生化學反應稱堿集料反應。堿集料反應產生堿——硅酸鹽凝膠，并吸水膨脹，體積可增大3-4倍，從而引起混凝土剝落、開裂、強度降低，甚至導致破壞。

引起堿集料反應有三個條件。（1）混凝土凝膠中有堿性物質。這種堿性物質主要來自于水泥，若水泥中含堿且大于0.6%以上時則會很快析出到水溶液中，遇到活性集料可產生反應。（2）集料中有活性集料。如蛋白石、黑硅石，玻璃質火山石。（3）水分。堿集料反應的充分條件是有水分，在干燥狀態下很難發生堿集料反應。

防止措施：采用低堿水泥，或摻用粉煤灰等摻合料降低混凝土中的堿性；對含活性成分的集料加以控制。

4.侵蝕性介質的腐蝕

化學介質對混凝土的侵蝕在石化、化學、輕工、冶金及港灣建筑中很普遍。有的工廠建了見年就瀕臨破壞，我國五六十年代在海港建造的碼頭幾乎都已遭到不同程度的破壞。有些化學介質侵入造成混凝土中一些成分被溶解、流失，引起裂縫、孔隙、松散破碎；有的化學介質侵入與混凝土中一些成分的反應生成物體積膨脹，引起混凝土結構破壞。常見的一些主要侵蝕性介質的腐蝕有：硫酸鹽腐蝕、酸腐蝕、海水腐蝕，鹽類結晶型腐蝕。

防止措施：由于不同的侵蝕性介質有不同的處理辦法，這里就不一一展開討論了。在設計和施工時，我們必須針對具體的環境來選擇混凝土的品種。

5.在橋梁運營過程中缺少正常的檢測和維修

結構耐久性需要有正確使用和正常檢測與維修相配合。重新建、輕維修是橋梁建設管理工作中重大缺陷，對于基礎設施工程，應在設計中進行結構全壽命經濟分析與評價，只有適當加大初始投資費用，強化結構耐久性，才是最經濟有效的途徑。

三、結語

由于我國城市化進程正處于快速推進的態勢，橋梁的建設步伐正在以前所未有的規模在全國各地展開，但頻繁出現的質量與安全事故使橋梁的施工管理問題也越來越成為人們關注的焦點。為了優質、安全地完成橋梁的施工，施工組織者一定要嚴把橋梁施工質量關和加強施工過程中的安全控制。即必須將工程質量放在第一位，有效地保證質量目標的實現，才能確保人民生命和國家財產安全。