影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素和有效控制措施

文/劉瑋輝 湖南省建筑材料研究設(shè)計院有限公司 湖南長沙 410011

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用在我國建筑工程中，在長期正常使用過程中，會出現(xiàn)耐久性的問題。我國幅員遼闊疆域廣大，四季分明，環(huán)境氣候的變化對建筑工程的影響不少，南銹北凍的特點對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性影響尤為突出，時常進行維修不僅會造成資金損失，還對社會安全構(gòu)成了隱患，因此一定要加強對建筑工程混凝土耐久性的評估。從分析混凝土的耐久性到混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計，研究者從未停止過。因此如何提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能已經(jīng)成為建筑工程中重要的研究課題之一。

1、影響因素

1.1 堿骨料反應(yīng)

堿骨料反應(yīng)可以定義為水泥中的堿性物質(zhì)與骨料中的二氧化硅、碳酸物質(zhì)等化學(xué)反應(yīng)后形成堿-硅凝膠，在遇到混凝土中的水、外加劑等膨脹，會造成混凝土脹裂。因為這一反應(yīng)發(fā)生在混凝土內(nèi)部，具有難阻止、難預(yù)防的性質(zhì)，修補好后也會在再次發(fā)生，堿骨料反應(yīng)使得混凝土的耐久性能變差，造成的后果也非常明顯，現(xiàn)在世界各國也在積極的研究混凝土配置方法，讓堿骨料反應(yīng)能小一些。

1.2 混凝土碳化

混凝土的碳化是指混凝土本身有大量的纖細小孔，空氣中的CO2 進入到小孔中，與其中內(nèi)部處于游離狀態(tài)的Ca（OH）2 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后形成CaCO3，使得混凝土堿性變低的過程，化學(xué)反應(yīng)公式為：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。發(fā)生這樣的化學(xué)反應(yīng)后混凝土?xí)兊檬杷?，不再呈現(xiàn)堿性狀態(tài)，就會出現(xiàn)收縮斷裂情況，更加容易脫落，對鋼筋沒有了固定保護作用，失去了保護層的鋼筋暴露在空氣中，空氣中的水汽會加快鋼筋的腐蝕。

1.3 侵蝕性物質(zhì)的腐蝕

混凝土發(fā)生腐蝕分為無機物侵蝕和有機侵蝕，當具有侵蝕性物質(zhì)接觸到混凝土?xí)r會比較容易發(fā)生混凝土腐蝕，造成混凝土強度降低。最為常見的化學(xué)侵蝕可以分為酸性水腐蝕、淡水侵蝕等，其中淡水侵蝕是不停的沖刷混凝土，讓水泥中的成分溶解掉，讓混凝土的毛細孔洞變大，當混凝土的實際密度比建筑所需求的密度低時，會造成混凝土變形脫落或者產(chǎn)生斷裂情況出現(xiàn)，降低了混凝土的耐久性，若淡水中含有的酸性物質(zhì)加高的話，與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，大大加快了腐蝕的速度，使得建筑物的使用壽命很大程度上縮短了。

1.4 凍融破壞

混凝土凍融破壞主要出現(xiàn)的地區(qū)是高寒地帶，是指在使用的過程中受到物理作用后出現(xiàn)缺損、裂開、脫落等現(xiàn)象。干濕變化、溫度變化、凍融變化等物理作用都是導(dǎo)致凍融破壞的主要原因。當混凝土中的水分發(fā)生干濕、溫度、凍融等變化時，產(chǎn)生冰漲和滲透壓力變化，經(jīng)過多次的循環(huán)，讓混凝土強度和耐久性下降，發(fā)生表皮斷裂脫落現(xiàn)象。

1.5 鋼筋腐蝕

混凝土中的鋼筋在遇到化學(xué)物質(zhì)時發(fā)生反應(yīng)，鋼筋質(zhì)量下降而影響了混凝土整體的耐久性能。氯離子對鋼筋表層的鈍化膜具有較強的腐蝕性，會讓鋼筋表面出現(xiàn)生銹現(xiàn)象，鋼筋生銹不僅影響了鋼筋的堅韌度還對混凝土造成威脅，因為鐵銹會讓混凝土膨脹，不僅使得鋼筋脫離了混凝土的保護加劇腐蝕，還會使得混凝土本身發(fā)生斷裂脫落現(xiàn)象，耐久性能遭到破壞。

2、有效控制措施

2.1 結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計

對混凝土結(jié)構(gòu)的特殊部分進行構(gòu)造設(shè)計，加強混凝土的可修復(fù)能力的設(shè)計，以及通過對材料制備的設(shè)計并滿足建筑工程結(jié)構(gòu)使用壽命的標準來提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

2.2 混凝土的配合比

水泥、水、砂子等的配比是混凝土耐久性持久的關(guān)鍵組成部分，配比通過實驗后不僅要滿足建筑施工要求標準，還用要求符合總強度要求標準，更要符合工程整體質(zhì)量的要求。要根據(jù)現(xiàn)場實際施工要求和科學(xué)部門規(guī)定進行配合比。在保障基礎(chǔ)配合比的情況下，想要進一步提高耐久性的話，可以根據(jù)現(xiàn)外部環(huán)境、施工條件、溫度情況、作業(yè)設(shè)備來調(diào)整混凝土配合比。

2.3 添加礦物外加劑

在實際現(xiàn)場混凝土的配合比中會添加一定比例的礦物質(zhì)外加劑，使得膠凝結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。像硅灰、磨細礦渣等是使用比較頻繁的礦物質(zhì)外加劑，在同水泥等物質(zhì)水化后，混凝土凝膠結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，水泥的硬度大大增強了。添上礦物質(zhì)外加劑的水泥，混凝土里的毛細空隙之間被填充，總強度、整體承載力等各項性能都提高了，鋼筋與混凝土之間的縫隙也變小了，還增強了對鋼筋的吸附保護能力。根據(jù)施工環(huán)境及建筑特點，合理的、科學(xué)的添加礦物外加劑是耐久性提高的有效措施。

2.4 添加高效減水劑

從字面就可以看出意思，就是通過給混凝土添加高效減水劑來減少應(yīng)水量，應(yīng)水量的減少提高了混凝土的和易性。加入減水劑不僅使得水泥顆粒分散還改變了工作性，單位使用水量降低，節(jié)約用水。因為具有空間位阻作用，可有效的阻止混凝土坍落，具有提高混凝土的密實度的作用，有效的提高了混凝土的耐久性。

結(jié)語：

現(xiàn)在，對于如何通過混凝土耐久性來提高建筑物的使用壽命已經(jīng)成為建筑業(yè)的重要課題之一，從影響混凝土耐久性因素堿骨料反應(yīng)、混凝土碳化、侵蝕性物質(zhì)的腐蝕、凍融破壞、鋼筋腐蝕等多方面進行分析，從而采取行之有效的措施來加強混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，提高建筑物的使用壽命和質(zhì)量安全。