淺談鋼筋混凝土結構的耐久性

摘 要：鋼筋混凝土結構是我國目前應用最為廣泛的結構形式，其耐久性對我國的土建工程建設有著極為重要的意義。調查表明，國內大多數建筑物在使用20到30年后即需大修，處于嚴酷環境下的建筑物使用壽命甚至不足20年。耐久性不足所造成的損失是巨大的，我們必須予以重視。文章淺述了影響鋼筋混凝土結構耐久性的因素，并提出一些改善措施。

關鍵詞：耐久性；影響因素；措施分析

結構的耐久性是指：在正常使用和正常維護的情況下，結構構件具有足夠的耐久性能，以抵抗銹蝕及風化等作用。目前，鋼筋混凝土結構在世界范圍內應用及其廣泛，由其耐久性不足而造成的損失更是不容忽視。因此，對于鋼筋混凝土結構耐久性的探討，是十分迫切和必要的。

1 影響鋼筋混凝土耐久性的因素

混凝土結構的性能劣化，在大多數情況下，并非是由力學因素直接引起，而是源于自然環境、使用環境、結構材料內部因素間的物理化學作用。影響鋼筋混凝土結構耐久性的因素可從以下幾個方面談起。

1.1 混凝土的碳化

混凝土是由砂、石、水泥、水按照一定配合比配合拌制的。水泥水化產生大量水化熱，將混凝土中參與反應后剩余的水份蒸發出來。這使得混凝土內部存在了微小的空隙，形成一定的滲透通道。空氣中的二氧化碳擴散到混凝土間隙，與水作用形成碳酸，并與水泥水化產生堿性物質反應，生成碳酸鈣等物質；在自由水的作用下，碳酸鈣逐漸沉淀在混凝土內部的空穴中，即為混凝土的碳化。一般情況下，混凝土碳化對混凝土本身沒有很大的危害，反而會使其強度有所提高。但相反，混凝土碳化卻會使結構內部的堿性環境破壞，PH值降低，鋼筋銹蝕發生得愈加容易。

1.2 鋼筋銹蝕

一般情況下，混凝土中的高堿性環境可以使鋼筋表面形成一層惰性的水化氧化鐵薄膜。該薄膜性質穩定，可以阻止鋼筋的銹蝕。通常，當這一薄膜保持完整時，鋼筋就有著良好的抗銹蝕能力。然而，當混凝土碳化深度到達鋼筋表面，高堿性環境破壞，鋼筋保護層附近的PH值降低，氧化鐵薄膜就會破壞。同樣，氯離子與氧離子的作用亦會破壞氧化鐵薄膜。從而使得鋼筋銹蝕很快開始并發展。

1.3 凍融循環

混凝土是一種多孔隙的復合材料。通過毛細作用，外部水分沿著混凝土中的滲流通道進入到結構的內部。當溫度降低到冰點以下，孔隙中的水凍結成冰，其體積發生大幅度的膨脹。當孔隙中含水量較大，混凝土結構處于飽水狀態時，結水成冰就會產生不容忽視的內應力。孔隙體積膨脹，孔壁受壓變形；當冰融化后，孔壁又可能產生拉應力。反復凍融，當作用于孔壁的拉應力大于極限抗拉強度時，就會產生微裂縫，進而可使混凝土開裂甚至是崩裂。

1.4 堿-骨料的反應

這種反應指的是混凝土中的氫氧根離子與其骨料中的活性二氧化硅之間的反應。在有水的條件下，堿離子與二氧化硅反應，生成一種具有強烈吸水膨脹能力的硅凝膠。這種硅凝膠的形成與成長通常造成混凝土內部的膨脹，產生內部應力，引發內部微裂縫，進而導致了混凝土出現開裂、膨脹或者破壞。堿骨料反應對于耐久性有著相當大的影響。

1.5 外部環境影響

水的侵蝕、高低溫、冰凍、風霜雨水、大氣的腐蝕和地震等外部的環境因素也會對鋼筋混凝土結構的耐久性產生不小的影響。

2 提高鋼筋混凝土耐久性的措施

客觀環境不易改變和控制，要想提高鋼筋混凝土結構的耐久性，主要應從以下方面做起。

2.1 提高混凝土的密實度

提高混凝土的密實性，減小內部空隙及滲透通道，是提高混凝土耐久性、防止鋼筋銹蝕的最根本的途徑。嚴格控制水灰比，施工時充分的攪拌振搗，合理養護，這些措施對提高混凝土的密實度十分有益。另外，在現代的高性能混凝土中，則摻入了高效減水劑、活性礦物材料等，它們不但增加了混凝土的致密性，也可降低游離氧化鈣的含量，在大幅度提高混凝土強度的同時，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。

2.2 防止鋼筋銹蝕

防止鋼筋銹蝕的根本舉措不是控制外荷載引起的橫向裂縫寬度，而是減慢二氧化碳、氧、水等腐蝕因子通過混凝土保護層向鋼筋表面滲透擴散的速度，以及防止氯離子在鋼筋表面的積聚。主要措施有：保證必需的保護層厚度，提高混凝土密實度，設計合理的配筋及構件形式，控制混凝土拌合物中的氯鹽含量等。當然，也可以采用防護材料或其他外部措施，如采用噴塑（樹脂）鋼筋，鋼筋表面涂鋅，混凝土中摻加緩蝕劑、混凝土表面涂刷防護層，采用聚合物浸漬混凝土表層以及設置陰極保護設施等。

2.3 注重結構設計

在配筋率相同的情況下，盡量減少鋼筋的直徑，增加鋼筋的數量，以增加鋼筋的抗裂度；對于重要部位的結構，應有足夠的剛度，以保證結構在正常使用極限狀態下不產生裂縫或盡量減小最大裂縫寬度；對于有嚴格抗裂要求或承受多次重復荷載的結構，最好采用碎石混凝土，以增加膠合力，從而減少其內部孔隙率。

2.4 加強對鋼筋混凝土結構的養護及監測

夏季高溫時，為防止水分蒸發過快，應進行保水養護，采取覆蓋、澆水等措施；冬季則應采取蓋草袋、加防凍劑等保暖措施，以防止內外溫差過大或凍壞；對于一些大體積的混凝土結構，往往需要進行內部溫度的檢測控制，以便及時調節溫度，防止因溫差過大而產生裂縫。

鋼筋混凝土結構的耐久性是一個極其重要的問題，對于這一問題的探討與研究應當重視并持續下去。提高結構的耐久性，在鋼筋混凝土結構的設計、施工與維護中，不斷尋求有效可行的措施，我們終將在耐久性研究上邁出更加重要的腳步。

參考文獻

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[2]任金鵬.分析如何提高鋼筋混凝土結構的耐久性[J].廣東建材，2010（5）.

[3]宗翔.淺談鋼筋混凝土結構的耐久性[J].科技信息，2011（21）.

作者簡介：張佩華（1991-），女，漢族，河南省三門峽人，現為鄭州大學水利與環境學院2010級水利水電工程專業本科生。

梁慧穎（1991-），女，壯族，廣西壯族自治區南寧人，現為鄭州大學水利與環境學院2010級水利水電工程專業本科生。