淺談混凝土結構耐久性

■黃 峰 ■福建二建建設集團有限公司，福建 福州 350003

1 混凝土耐久性的概念

混凝土耐久性是指混凝土結構在規定的使用年限內，在各種環境條件作用下，不需要額外的費用加固處理而保持其安全性、正常使用和可接受外觀的一種能力，是混凝土結構的重要指標之一。其主要體現在：抗滲性、抗凍性、抗裂性、抗侵蝕性、抗碳化能力。混凝土的耐久性與工程的使用壽命相聯系，是使用期內結構保持正常功能的能力，這一正常功能不僅包括結構的安全性，而且更多地體現在適用性上。

2 混凝土耐久性的影響因素

2．1 內部因素

(1)混凝土的堿-骨料反應

堿-骨料反應一般指水泥中的堿和骨料中的活性硅發生反應，生成堿-硅酸鹽凝膠，并吸水產生膨脹壓力，造成混凝土開裂。其引起的混凝土結構破壞程度，比其他耐久性破壞發展更快，后果也更為嚴重。而且堿-骨料反應一旦發生，很難加以控制，一般不到兩年就會使結構出現明顯開裂，所以有時也稱堿-骨料反應是混凝土結構的“癌癥”。

(2)混凝土的碳化

混凝土的碳化是指混凝土中氫氧化鈣與滲透進混凝土中的二氧化碳和其它酸性氣體發生化學反應的過程。正常情況下混凝土呈堿性，在鋼筋表面形成堿性薄膜，保護鋼筋免遭酸性介質的侵蝕，起到“鈍化”保護作用。而碳化的實質是混凝土的中性化，混凝土的堿性降低，鈍化膜遭到破壞，使混凝土失去對鋼筋的保護作用。碳化同時也會加劇混凝土的收縮，致使混凝土出現裂縫，導致結構的破壞。

2．2 外部因素

(1)侵蝕性介質的腐蝕

當混凝土結構處在有侵蝕性介質作用的環境時，會引起水泥石發生一系列化學、物理與物化變化，而逐步受到侵蝕，嚴重的使水泥石強度降低，以至破壞。常見的化學侵蝕可分為淡水腐蝕、一般酸性水腐蝕、碳酸腐蝕、硫酸鹽腐蝕等幾類。

(2)混凝土的凍融破壞

混凝土的抗凍性是混凝土受到物理作用(干濕變化、溫度變化、凍融變化等)后反映混凝土耐久性的重要指標之一。混凝土凍融作用破壞機理是混凝土在其凍融的過程中，遭受的破壞應力，損傷混凝土內部微觀結構。當經過反復多次的凍融循環以后，損傷逐步積累不斷擴大，發展成互相連通的裂縫，使混凝土的強度逐步降低，最后甚至完全喪失。

(3)鋼筋的銹蝕

混凝土中鋼筋的銹蝕是一個電化學過程，電化學腐蝕是混凝土結構中最常見的影響耐久性的問題，尤其是氯離子腐蝕。氯離子的侵入會使鋼筋表面的鈍化膜迅速破壞，引起鋼筋銹蝕，大量的鐵銹使混凝土體積膨脹，導致混凝土沿保護層發生縱向裂縫，造成鋼筋與混凝土之間的粘結力破壞，鋼筋截面面積減少，使結構的承載力降低，變形和裂縫增大。并隨著時間的推移，腐蝕會逐漸惡化，最終可能導致結構的完全破壞。

(4)施工因素影響

混凝土材料本身質量低下以及骨料級配不當都會導致混凝土耐久性能下降;施工過程中工人操作不當等人為因素造成的混凝土結構的內、外部缺陷，也會使混凝土容易遭到破壞;而如果水灰比控制不當，混凝土的密實性就降低，抗滲性就變差，直接影響到混凝土的耐久性。

3 提高混凝土結構耐久性的有效措施

針對以上幾種主要不利因素的影響，可采取如下有效措施來提高混凝土結構耐久性。

3．1 合理的結構及構造設計

(1)結構應保證有足夠的混凝土保護層厚度

混凝土保護層可以阻止外界侵蝕介質、氧氣和水分的滲入，保護作用的效果與混凝土的密實度和保護層的厚度密切相關。適當加大混凝土保護層的厚度是提高混凝土耐久性、延長混凝土結構使用壽命的重要對策。

(2)合理地設計結構及構造

對于易發生耐久性問題的結構或構件部位，在設計中應通過合理的結構設計和合理的構造對策予以克服。例如，使結構物利于排水，以保證混凝土的干燥;合理進行結構布置以及地基處理，減少地基不均勻沉降造成的裂縫等。同時，混凝土結構及構件宜整體澆筑，不宜留施工縫。當必須有施工縫時，其位置及構造不得有損于結構的耐久性。

3．2 避免或減輕堿集料反應

混凝土堿集料反應危害很大，一旦發生很難修復。當混凝土使用有堿活性反應的骨料時，必須從配合比出發，嚴格控制混凝土中的總堿含量以保證混凝土的耐久性。此外，外加劑特別是早強劑帶來高含量的堿，為預防堿集料反應，在設計上應對外摻劑的使用提出要求。

3．3 正確選用混凝土材料和配合比

要評價混凝土耐久性設計是否合理，需要評定對水、氧、二氧化碳及其他有害介質侵入混凝土的滲透程度。為了達到保證鋼筋混凝土結構合適的抗滲透性就需要正確選擇水泥品種，保證足夠的膠凝材料用量和控制水膠比，選擇良好的骨料及其級配，保證混凝土的密實性。

3．4 要限制氯鹽的含量

氯鹽污染是誘發鋼筋銹蝕的一個很重要因素。氯鹽污染有的是來源于使用帶有氯離子的摻合料的內摻原因造成的，有的是外部環境。混凝土高堿性在一定范圍內抑制了Cl-對鋼筋的腐蝕，而混凝土堿度低時微量Cl-就可引起鋼筋銹蝕。因此，為了提高混凝土結構耐久性除前面所述措施外，還需限制Cl-的含量。

3．5 控制施工質量

混凝土的拌制盡量采用二次攪拌法、裹砂法及裹砂石法等工藝，提高混凝土拌合料的和易性，保水性;大體積混凝土的澆筑振搗應控制混凝土的溫度裂縫，收縮裂縫，施工裂縫，建立混凝土的澆筑振搗制度，提高混凝土密實度和抗滲性，重視混凝土振搗后的表面工序，并加強養護，以減少混凝土裂縫。混凝土的施工過程對控制構件外觀裂縫，施工裂縫至關重要，應加強施工質量管理，特殊季節施工的混凝土結構，還應采取特殊對策。

3．6 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。

4 結束語

在混凝土技術的發展進程中一定要堅持可持續發展原則，盡可能地提高混凝土使用壽命，而改進混凝土結構的耐久性能無疑是其中最有效的手段，是需要大家足夠重視和大力提倡的。

［1］張廣義．淺談鋼筋混凝土耐久性的影響因素及對策［J］．科技情報開發與經濟，2005，(05)．