鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及防護(hù)措施研究

摘 要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于同時(shí)具有抗壓和抗拉的雙重作用且受力性能較好，而廣泛應(yīng)用于不同結(jié)構(gòu)工程。但目前該結(jié)構(gòu)的耐久性越來越引起相關(guān)學(xué)者的研究。本文為分析鋼筋混凝土的耐久性及防護(hù)措施，首先對耐久性的概念以及影響因素進(jìn)行分析，進(jìn)而研究其防護(hù)措施，希望為今后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；防護(hù)措施；耐久性；鋼筋銹蝕

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.096

0 引言

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是鋼筋、混凝土的組合，該結(jié)構(gòu)可以集合兩者的優(yōu)點(diǎn)，既具有鋼筋抗拉的特性，又可以利用混凝土的抗壓特點(diǎn)，此外，由于混凝土材料易于取材能夠減少工程成本，因此，混凝土成為建筑設(shè)計(jì)時(shí)的首選。盡管鋼筋混凝土具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是近些年通過調(diào)查大量的實(shí)際工程發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在不同程度耐久性的問題，存在很多鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常不能達(dá)到使用設(shè)計(jì)的年限而進(jìn)行修復(fù)加固，這其中最重要的影響因素便是其耐久性。國內(nèi)外鋼筋混凝土建筑均出現(xiàn)耐久性，這使各國研究學(xué)者展開對其耐久性的分析與研究[1]。

1 耐久性定義

在一定的環(huán)境和使用條件下，結(jié)構(gòu)在使用設(shè)計(jì)年限中保持足夠的安全性和適用性的能力。在使用中鋼筋混凝土構(gòu)件通常會(huì)遭受損傷和腐蝕，從而降低結(jié)構(gòu)的耐久性以及構(gòu)件的可靠度，導(dǎo)致建筑實(shí)際的使用壽命要比設(shè)計(jì)年限短[2]。

鋼筋混凝土建筑耐久性越來越成為影響其發(fā)展的重要因素，對鋼筋混凝土構(gòu)件的耐久性進(jìn)行研究，分析影響構(gòu)件使用壽命的外部以及內(nèi)部因素，可以有效地提高結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工質(zhì)量，使鋼筋混凝土構(gòu)件在使用年限內(nèi)能夠正常發(fā)揮其作用。此外，鋼筋混凝土構(gòu)件性能的降低通常不是由力學(xué)因素直接導(dǎo)致的，而更主要的原因是由使用環(huán)、自然環(huán)境以及材料內(nèi)因素的化學(xué)和物理共同作用引起的。其中，鋼筋混凝土構(gòu)件的主要影響因素主要包括鋼筋銹蝕、凍融破壞以及混凝土碳化[3]。

2 耐久性的影響因素

（1）混凝土碳化。混凝土碳化過程是緩慢的，當(dāng)水泥石中堿性物質(zhì)與空氣中酸性的氣體通過反應(yīng)可使混凝土PH值降低至8.3的作用，該值屬于全部碳化中性值，這將使得位于鋼筋表面鈍化膜發(fā)生損壞，從而不能滿足保護(hù)鋼筋的目的，鋼筋腐蝕的速度逐漸加快。此外，由碳化反應(yīng)得到的水化物可對混凝土造成不可逆轉(zhuǎn)的收縮。因此鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上受到不同的約束，因此通常情況下碳化收縮會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，進(jìn)而方便發(fā)生碳化所需物質(zhì)的進(jìn)入，碳化反應(yīng)的速度加快已經(jīng)碳化位置的加深。同時(shí)，碳化反應(yīng)會(huì)使混凝土更脆，結(jié)構(gòu)的延性更差[4]。

鋼筋表面發(fā)生碳化所需要的時(shí)間可通過下式進(jìn)行計(jì)算：

混凝土的碳化系數(shù)；

（2）鋼筋的銹蝕。混凝土發(fā)生碳化反應(yīng)在很大程度上會(huì)影響到鋼筋的銹蝕。混凝土中的水泥含有堿性物質(zhì)，所以混凝土表現(xiàn)出一定的堿性，結(jié)構(gòu)用鋼筋表面由于與混凝土接觸而發(fā)生氧化反應(yīng)，從而形成一種鈍化膜，即氧化鐵膜[5]。發(fā)生碳化時(shí)，混凝土的PH值開始降低，當(dāng)PH值約為11.5時(shí)，氧化膜將失去穩(wěn)定而處于一定的活性狀態(tài)；當(dāng)PH值位于9～10之間時(shí)，氧化膜被完全損壞，此時(shí)，鋼筋逐漸開始出現(xiàn)銹蝕[6]。

3 改善耐久性措施

（1）高性能混凝土的使用。高性能的混凝土具有較高的密實(shí)度、較好的抗凍性以及較低的滲透性，這些特征有效地防止了物質(zhì)的滲透，使鋼筋銹蝕以及混凝土碳化速度得到有效的降低，進(jìn)而使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性得到提升[7]。

（2）鋼筋防護(hù)的材料。鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)耐久性失效以及構(gòu)件損壞的主要原因是由于氯鹽引發(fā)鋼筋的銹蝕。若鋼筋采用環(huán)氧涂層、鍍鋅、噴塑以及阻銹劑等措施，可使鋼筋能夠有效地增加其對抗氯鹽的能力，其中最為有效而經(jīng)濟(jì)的方法是采用阻銹劑。

（3）混凝土表面采用涂層。聚氨酯以及環(huán)氧樹脂等材料具有較好的密封性、穩(wěn)定性和較長的保護(hù)周期，同時(shí)其易于施工[8]。其中滲透性的涂層不僅對混凝土具有物理隔離的作用還同時(shí)具有化學(xué)隔離的效果。

4 結(jié)論

由于目前對鋼筋混凝土構(gòu)件耐久性的研究多集中在設(shè)計(jì)上，而忽略既有建筑的耐久性分析。此外，盡管鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在較多的因素會(huì)影響到其耐久性，但是影響其耐久性的重要因素是鋼筋的銹蝕。結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)對保護(hù)層的厚度以及斷面形式進(jìn)行合理的設(shè)置，結(jié)構(gòu)在施工時(shí)必須對混凝土的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以提高混凝土抗?jié)B透力以及其密實(shí)度，從而使鋼筋實(shí)現(xiàn)減緩銹蝕的目的，這也是改善鋼筋混凝土耐久性的關(guān)鍵且基本的措施。

參考文獻(xiàn)：

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[8]張寶勝，干偉忠，陳濤.杭州灣跨海大橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性解決方案[J].土木工程學(xué)報(bào)，2006（06）：72-77.

作者簡介：崔炫（1987-），男，陜西渭南人，碩士，助教，主要從事結(jié)構(gòu)抗震方面的教學(xué)和科研工作。