預應力混凝土耐久性的影響因素及優化措施

解嵩

（德州潤德混凝土有限公司，山東德州253000）

1 引言

預應力混凝土結構具有很大的優越性，現已在土木、建筑、水利和交通領域得到了廣泛應用。但是，預應力混凝土結構在長期的侵蝕環境中，結構功能會不斷衰退，甚至被破壞，影響著預應力混凝土結構的使用年限[1]。在混凝土結構設計過程中，相關部門需要分析強度、剛度和抗震性能等設計指標，并注重混凝土結構的使用年限，提高預應力混凝土的耐久性，為建筑工程項目建設的有效實施提供支持。

2 預應力混凝土橋梁耐久性的相關內容

預應力混凝土橋梁耐久性指的是預應力混凝土橋梁在預應力狀態下，有效地抵抗外界環境的影響，并在內部物理、化學的作用下，確保預應力混凝土結構外觀滿足相關規范要求，確保預應力混凝土使用性能不變。與其他普通混凝土橋梁結構相比，預應力混凝土橋梁具有預加應力作用，能夠有效地減少橋梁自身混凝土裂縫問題的出現，并有效地抵抗外界環境為預應力橋梁帶來的侵蝕。但是，在預應力混凝土橋梁材料老化、重載和超載情況下，高強度預應力鋼筋性能會有所下降，甚至出現突發脆性破壞，這就需要相關部門加強預應力混凝土耐久性研究力度，深入分析預應力混凝土耐久性的影響因素，延長預應力混凝土結構的使用年限。

3 預應力混凝土耐久性的影響因素

3.1 混凝土碳化

混凝土碳化指的是空氣中的二氧化碳滲入混凝土孔隙、毛細孔中，并溶于孔內液體中，在水泥水化作用產物氫氧化鈣、硅酸鈣等物質的作用下，生成碳酸鈣物質。碳化自身不會危害混凝土，會提高混凝土的密實度和強度，但會受混凝土堿性下降的影響，在高堿環境中破壞鋼筋保護的致密氧化膜，這樣影響混凝土對鋼筋的保護，進而破壞鋼筋。另外，碳化混凝土會加劇收縮變形，出現裂縫問題，影響黏結力，嚴重的還會剝落鋼筋保護層。

3.2 氯離子的侵蝕

氯離子侵蝕指的是氯離子在外界環境的影響下侵入已硬化的混凝土。氯離子的特點是半徑小、穿透力強，極易吸附在鋼筋陽極區鈍化膜中[2]。氯離子達到鋼筋表面的不均勻性，會造成腐蝕問題，嚴重影響預應力混凝土結構。

3.3 堿集料反應

為了提高混凝土結構的耐久性，相關部門需要注重堿集料反應的影響，一般混凝土堿和活性骨料會發生反應，生產堿硅膠、黏土質集料等物質，這些物質會吸收微孔水分，出現體積膨脹問題，在周圍水泥漿硬化作用下會產生膨脹壓力。在膨脹壓力達到水泥漿抗拉強度的情況下，會出現混凝土開裂問題，這種反應的危害很大，為了有效地改善這一情況，技術人員需要提高混凝土結構的耐久性，及時消除穩定性低的成分。

3.4 氯化侵蝕破壞

通常情況下，氯化侵蝕破壞在外部含有大量氯離子的環境中，以及使用含氯原子的混凝土外加劑，氯離子進入混凝土內部的方式主要是侵入、擴散，逐步進入材料內部對鋼筋造成腐蝕，進而破壞預應力混凝土結構。氯化侵蝕破壞主要由3 個層次，分別是：（1）破壞鋼筋表面形成的保護膜，即鈍化膜；（2）形成腐蝕電池環境，提高鋼筋腐蝕速度，出現鋼筋銹蝕問題；（3）去極化作用會銹蝕鋼筋。

4 預應力混凝土耐久性的優化措施

4.1 確保混凝土保護層厚度

混凝土碳化是造成鋼筋銹蝕的主要原因，在保護層混凝土碳化，鋼筋表層鈍化膜會被破壞，這樣就會銹蝕鋼筋。為了有效地解決這一問題，技術人員需要加大鋼筋混凝土保護層厚度，并對其進行嚴格控制，不斷提高預應力混凝土結構的耐久性。

4.2 合理地選擇水泥品種和粗細骨料

在選擇水泥品種的過程中，相關人員需要做好分析和評估工作，如堿含量高的水泥會減緩碳化，礦渣水泥、火山灰水泥的抗化學侵蝕能力很強，但抗凍性、抗碳化能力相對較差，這就需要選擇低堿度、低水化熱、低需水量、強度高及與外加劑適應性能好的水泥。另外，骨料需要顆粒清潔、雜質少，并保證骨料級配的合理性，降低空隙率，在滿足施工性能和密實性的基礎上，減少水泥用量，必要條件下選擇連續級配的粗骨料，在采用單粒級的過程中，需要適當增加砂率。

4.3 合理設計配合比

在配合比設計過程中，技術人員需要遵循最小水泥用量、最大水灰比的原則，合理地控制混凝土水灰比，避免混凝土拌合物硬化后因水溢出形成孔隙，減少凍融作用對預應力混凝土結構表面的美觀性造成破壞。其中，最小水泥用量主要是確保混凝土的密實性，必須要具備足夠水泥漿填充集料空隙，將骨料進行黏結，形成一個整體，但過大水泥用量會導致構件產生收縮和徐變，進而出現裂縫問題。另外，在設計配合比的過程中，相關人員需要合理地選擇水泥標號，在滿足強度要求的基礎上，從耐久性和經濟性角度優化選擇水泥標號。并且，摻入優質的摻合料也會提高混凝土的耐久性，如磨細的礦渣、粉煤灰和硅灰等，這些都可以減少混凝土空隙，提高混凝土的密實度。

4.4 添加礦物外加劑

在施工現場，混凝土配合比中添加一定比例的礦物質外加劑，會導致膠凝結構出現變化，如硅灰、磨細礦渣都是常用的礦物質外加劑，在與水泥物質水化后，混凝土膠凝結構會發生變化，增強了水泥硬度，添加礦物質外加劑的水泥會使混凝土毛細空隙被填充，進而提高混凝土結構的強度和承載力，使得鋼筋和混凝土縫隙有所減少，進而提高鋼筋吸附保護能力[3]。因此，在實際施工中，技術人員需要根據施工環境、建筑特點，合理地添加礦物外加劑，提高預應力混凝土結構的耐久性。

4.5 做好振搗和養護工作

在澆筑混凝土的過程中，相關技術人員需要充分振搗密實，并對混凝土表面進行抹光壓平處理，提高混凝土密實性。鋼筋在預應力混凝土結構中使用比較多，預應力筋、非預應力筋、箍筋排列比較密切，不易振搗密實，在必要情況下可以采用自密實混凝土，提高澆筑質量。另外，施工企業需要做好混凝土養護工作，尤其是早期養護，降低混凝土收縮率、孔隙率，確保混凝土的養護期。

5 結語

綜上所述，為了提高預應力混凝土結構的耐久性，相關人員需要根據所處環境預留足夠的保護層厚度，嚴格控制最大水灰比、最小水泥用量，認真選擇材料和外加劑，避免影響結構的耐久性。除此之外，相關部門需要適當延長預應力混凝土結構的養護期，確保水泥充分水化，并做好預應力筋防腐工作，進一步提高工程項目建設的整體質量。