提高水工鋼筋混凝土結構耐久性措施探究

王婧

摘要：鋼筋混凝土結構是鋼筋和混凝土的結合.這種結構可以將兩者的優點結合起來。它既具有鋼筋抗拉性能，又能利用混凝土的抗壓性能。此外，由于繪制混凝土材料容易，可以降低工程成本。因此，混凝土已成為建筑設計的首選。雖然鋼筋混凝土有許多優點，但近年來，對大量實際工程進行了調查。人們發現鋼筋混凝土結構有不同程度的耐久性問題。有許多鋼筋混凝土結構往往無法修復和加固以達到設計時代。其中最重要的因素是它的耐用性。鋼筋混凝土建筑的耐久性在國內外都有出現，這使得各國研究者對其耐久性進行了分析和研究。

關鍵詞：鋼筋混凝土結構；防護措施；耐久性；鋼筋銹蝕

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。

1鋼筋混凝土結構的耐久性

將結構在使用環境、自然環境及內部因素作用下，自身工作能力的性能成為混凝土結構的耐久性。按照環境的不同，可以分為工業環境、土壤環境、海洋環境及大氣環境。混凝土結構內部作用指化學作用與物理作用。因為鋼筋混凝土的耐久性問題而出現的結構性的變化導致結構的承載能力下降，影響結構的安全。由于我國混凝土的質量檢驗中，習慣將單一的強度指標作為標準進行衡量，這就使得水泥在生產中只追求強度的變化，而導致細度增加，不利于混凝土的耐久性。水泥質量檢驗中，在強度要求上不低于最低許可值，這與國外是不同的，國外要求不高于規定的最高值，強度超標也認為是不合格的。主要目的是為了保證建筑結構的耐久性。當前國內一些施工單位，受資金的影響或政府干預，在施工進度上要求加快，也對混凝土的耐久性產生影響。而鋼筋混凝土耐久性失效的主要原因是由于結構設計、施工以及維護中存在問題，如在設計中只注重強度設計，忽視耐久性設計；在結構使用中，維護不當造成耐久性下降等。對于鋼筋混凝土結構而言，加強其耐久性應該從改善混凝土自身性能及防治鋼筋銹蝕兩個方面入手，以提高結構的耐久性。

2水工鋼筋混凝土結構耐久性失效的原因

2.1外力荷載引起的裂縫

鋼筋混凝土結構在荷載作用下，很多情況下在截面上會產生彎矩、剪力、軸向拉力以及扭矩等內力，而混凝土屬于抗拉能力較弱而抗壓能力較強的材料，結構設計中主要考慮鋼筋抗拉而混凝土抗壓，所以，在截面上受拉一側的混凝土拉應變一般都大于混凝土的極限拉應變，因此構件通常是帶裂縫工作的。結構在一些特殊工作狀態和施工狀態下還可能產生次應力裂縫。次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生裂縫。裂縫產生的原因有：①常規計算同實際工作狀態有出入或常規計算未考慮，從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。②結構中經常需要開挖洞室、設置牛腿等，常規設計中一般根據經驗設置受力鋼筋。有研究表明，受力構件挖孔后，應力流將產生繞射現象，在孔洞附近密集，產生巨大的應力集中，若處理不當，在這些結構的轉角處或構件形狀突變處、受力鋼筋截斷處容易出現裂縫。

2.2混凝土材料性質和強度過低導致的風化、沖刷磨損、空蝕、凍融等病害

水利工程中，大部分混凝土結構長期處于室外環境，混凝土由于風化作用導致強度明顯降低，致使結構或構件在使用后期滿足不了強度要求。處于高速水流特別是挾沙水流作用下的混凝土結構和構件會產生沖刷磨損，或者由于結構表面不平整，在混凝土表面形成真空，產生空蝕破壞，致使混凝土被剝落。混凝土水化結硬后，內部有很多孔隙，非結晶水滯留在這些孔隙中。在寒冷地區，由于低溫時混凝土孔隙中的水凍結成冰后產生體積膨脹，引起混凝土結構內部損傷。在多次凍融循環作用下，混凝土結構內部損傷逐漸積累達到一定程度后引起宏觀的破壞，破壞前期表現為混凝土強度和彈性模量降低，接著是混凝土由表及里地剝落。我國部分地區特別是北方地區的水工混凝土結構凍融破壞相當嚴重。當混凝土孔隙溶液中含有一定量的氯離子時，混凝土的凍融破壞會加劇。

3水工混凝土結構耐久性主要控制措施

3.1確定合理使用年限

根據SL654-2014《水利水電工程合理使用年限及耐久性設計規范》，依據水工建筑物工程等別和建筑物級別確定永久性水工混凝土結構合理使用年限。對于綜合利用的水工混凝土結構，其設計合理使用年限按其中最高的年限確定。

3.2外加劑

外加劑的品種、摻量應根據工程技術要求、環境條件通過試驗確定。不同外加劑之間、外加劑與水泥及礦物摻合料之間應具有良好的相容性；有抗凍要求的混凝土結構，宜摻用引氣劑。原材料使用前應按規定進行復檢，復檢合格后方可使用。

3.3耐銹蝕復合鋼筋

在當前的建筑市場上，常用的耐銹蝕復合鋼筋有熱浸鋅鋼筋、不銹鋼包覆鋼筋和MMFX鋼筋等，其均能不同程度地提高鋼筋的耐銹蝕能力，進而提高水工鋼筋混凝土結構的耐久性。熱浸鋅鋼筋表面的熱浸鋅覆蓋層，能夠將鋼筋與腐蝕性環境隔離開，使鋼筋免受銹蝕，并能夠為鋼筋的碳素鋼鋼芯提供強有力的陰極保護作用，該項作用與其表面的熱浸鋅覆蓋層的厚度與完整性成正比例關系。熱浸鋅鋼筋的耐銹蝕時間長，且其造價也不高。美國Michigan橋和Wyoming橋在建造過程中使用了大量的熱浸鋅鋼筋，效果良好。不銹鋼包覆鋼筋的表面包覆有一層不銹鋼，通常通過兩種工藝軋制，一種是先把碳素鋼顆粒高壓填充到不銹鋼鋼管中，再把鋼管軋制成鋼筋；另一種是先在碳素鋼鋼棒表面噴涂一層一定厚度不銹鋼，再把其軋制成鋼筋。此種包覆鋼筋耐銹蝕性能良好，并且使用壽命較長。美國維吉尼亞大橋的橋面板鋼筋混凝土中使用了不銹鋼包覆鋼筋，效果良好。

4結語

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.

（作者單位：河北省水利水電勘測設計研究院）