鋼筋混凝土結構耐久性及防護措施研究

摘 要：鋼筋混凝土結構由于同時具有抗壓和抗拉的雙重作用且受力性能較好，而廣泛應用于不同結構工程。但目前該結構的耐久性越來越引起相關學者的研究。本文為分析鋼筋混凝土的耐久性及防護措施，首先對耐久性的概念以及影響因素進行分析，進而研究其防護措施，希望為今后鋼筋混凝土結構在工程中的應用提供一定的參考。

關鍵詞：鋼筋混凝土結構；防護措施；耐久性；鋼筋銹蝕

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

0 引言

鋼筋混凝土結構是鋼筋、混凝土的組合，該結構可以集合兩者的優點，既具有鋼筋抗拉的特性，又可以利用混凝土的抗壓特點，此外，由于混凝土材料易于取材能夠減少工程成本，因此，混凝土成為建筑設計時的首選。盡管鋼筋混凝土具有很多優點，但是近些年通過調查大量的實際工程發現，鋼筋混凝土結構存在不同程度耐久性的問題，存在很多鋼筋混凝土結構經常不能達到使用設計的年限而進行修復加固，這其中最重要的影響因素便是其耐久性。國內外鋼筋混凝土建筑均出現耐久性，這使各國研究學者展開對其耐久性的分析與研究[1]。

1 耐久性定義

在一定的環境和使用條件下，結構在使用設計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件通常會遭受損傷和腐蝕，從而降低結構的耐久性以及構件的可靠度，導致建筑實際的使用壽命要比設計年限短[2]。

鋼筋混凝土建筑耐久性越來越成為影響其發展的重要因素，對鋼筋混凝土構件的耐久性進行研究，分析影響構件使用壽命的外部以及內部因素，可以有效地提高結構的設計施工質量，使鋼筋混凝土構件在使用年限內能夠正常發揮其作用。此外，鋼筋混凝土構件性能的降低通常不是由力學因素直接導致的，而更主要的原因是由使用環、自然環境以及材料內因素的化學和物理共同作用引起的。其中，鋼筋混凝土構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，當水泥石中堿性物質與空氣中酸性的氣體通過反應可使混凝土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生損壞，從而不能滿足保護鋼筋的目的，鋼筋腐蝕的速度逐漸加快。此外，由碳化反應得到的水化物可對混凝土造成不可逆轉的收縮。因此鋼筋混凝土結構上受到不同的約束，因此通常情況下碳化收縮會導致裂縫的產生，進而方便發生碳化所需物質的進入，碳化反應的速度加快已經碳化位置的加深。同時，碳化反應會使混凝土更脆，結構的延性更差[4]。

鋼筋表面發生碳化所需要的時間可通過下式進行計算：

混凝土的碳化系數；

（2）鋼筋的銹蝕。混凝土發生碳化反應在很大程度上會影響到鋼筋的銹蝕。混凝土中的水泥含有堿性物質，所以混凝土表現出一定的堿性，結構用鋼筋表面由于與混凝土接觸而發生氧化反應，從而形成一種鈍化膜，即氧化鐵膜[5]。發生碳化時，混凝土的PH值開始降低，當PH值約為11.5時，氧化膜將失去穩定而處于一定的活性狀態；當PH值位于9～10之間時，氧化膜被完全損壞，此時，鋼筋逐漸開始出現銹蝕[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，進而使鋼筋混凝土結構的耐久性得到提升[7]。

（2）鋼筋防護的材料。鋼筋混泥土結構耐久性失效以及構件損壞的主要原因是由于氯鹽引發鋼筋的銹蝕。若鋼筋采用環氧涂層、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，其中最為有效而經濟的方法是采用阻銹劑。

（3）混凝土表面采用涂層。聚氨酯以及環氧樹脂等材料具有較好的密封性、穩定性和較長的保護周期，同時其易于施工[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具有化學隔離的效果。

4 結論

由于目前對鋼筋混凝土構件耐久性的研究多集中在設計上，而忽略既有建筑的耐久性分析。此外，盡管鋼筋混凝土結構存在較多的因素會影響到其耐久性，但是影響其耐久性的重要因素是鋼筋的銹蝕。結構在設計過程中應當對保護層的厚度以及斷面形式進行合理的設置，結構在施工時必須對混凝土的質量進行嚴格的控制，以提高混凝土抗滲透力以及其密實度，從而使鋼筋實現減緩銹蝕的目的，這也是改善鋼筋混凝土耐久性的關鍵且基本的措施。

參考文獻：

[1]潘志鵬.影響鋼筋混凝土結構耐久性因素分析與控制措施探討[J].福建建材，2015（07）：15-17.

[2]茍林峰.影響鋼筋混凝土結構耐久性的因素和處置措施[J].國防交通工程與技術，2013（S1）：85-87.

[3]李本發. 鋼筋混凝土的腐蝕研究現狀與進展[J].城市建筑，2013，（08）：280-281+283.

[4]吳清偉，馬亮，劉金穎.鋼筋混凝土結構耐久性分析及改善措施[J].遼寧省交通高等專科學校學報，2009（06）：18-22.

[5]繆志偉.鋼筋混凝土框架剪力墻結構基于能量抗震設計方法研究[D].清華大學，2009.

[6]沈艷.淺談鋼筋混凝土結構耐久性及其改善措施[J].中國新技術新產品，2008（18）：46.

[7]趙善芬. 鋼筋混凝土結構的腐蝕及防護措施[J].水運工程，2006，（08）：44-48.

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

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