淺談混凝土結(jié)構(gòu)耐久性

楊錦林

【摘要】混凝土結(jié)構(gòu)因具有可塑性較強(qiáng)、整體性較好以及后期需要的維修費(fèi)用較少等優(yōu)勢而備受青睞，被廣泛應(yīng)用在建設(shè)工程中。本文概述了混凝土的結(jié)構(gòu)耐久性，并對影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的混凝土的碳化、凍融破壞以及堿集料反應(yīng)、鋼筋的銹蝕這四個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)分析，在此基礎(chǔ)上提出了一些提升混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施。

【關(guān)鍵詞】混凝土結(jié)構(gòu);耐久性;影響因素

【中圖分類號】TU528.7

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）11-0126-02

當(dāng)前出現(xiàn)大量的混凝土結(jié)構(gòu)提前失效的情況，混凝土耐久性達(dá)不到預(yù)期指標(biāo)，帶來大量維修以及重建費(fèi)用，使國家的財(cái)政壓力增加。因此，對影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的各種因素深入分析，并有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，是當(dāng)前亟待解決的問題。

1.影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素及分析

1.1混凝土的凍融破壞影響

當(dāng)混凝土處在飽水狀態(tài)或外界潮濕的情況下，環(huán)境溫度在0℃上下波動且變化有一定幅度，會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)內(nèi)部松弛，產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，凍融的循環(huán)反復(fù)致使混凝土從外表逐漸到內(nèi)里出現(xiàn)剝蝕脫落，這就是混凝土的凍融破壞?；炷恋膬鋈谄茐淖饔脮掷m(xù)累積，由表面向內(nèi)部延伸破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，甚至使裂縫相連，使混凝土的強(qiáng)度大幅度降低。對混凝土凍融破壞的主要影響因素可概括為三方面：（1）混凝土的水灰比，其水灰比大就有較大的混凝土孔隙率，使混凝土很高的吸水率，會造成嚴(yán)重的混凝土結(jié)構(gòu)破壞。（2）孔結(jié)構(gòu)以及孔隙的特征，若是連通毛細(xì)孔比較容易吸水出現(xiàn)飽和狀態(tài)，就會使混凝土嚴(yán)重凍害。若孔隙密閉，很難吸水，則會產(chǎn)生程度很小的凍害。（3）飽水度的高低，若是混凝土的孔隙不是完全吸水飽和的狀態(tài)，冰凍壓力會使水分轉(zhuǎn)移到其他空隙處，使膨脹應(yīng)力有效降低，混凝土就會受到較小的破壞作用[1]。

1.2混凝土的碳化影響

1.2.1混凝土碳化反應(yīng)的結(jié)果

混凝土的碳化反應(yīng)會出現(xiàn)兩種結(jié)果：（1）所生成的碳酸鈣等固態(tài)物質(zhì)會將混凝土的孔隙堵塞，降低了混凝土的孔隙率，同時(shí)有效抑制二氧化碳的擴(kuò)散，大幅度提高了混凝土的密實(shí)度。（2）混凝土孔隙中的二氧化鈣濃度和pH值降低，致使鋼筋出現(xiàn)銹蝕情況影響其安全性。

1.2.2影響混凝土的碳化的因素

概括來說，混凝土碳化主要有兩方面的影響因素：（1）混凝土的材料因素，水泥不同，其礦物組成等成分就會有差別，會對水泥中活性以及混凝土的堿度產(chǎn)生直接影響，從而影響了碳化的速度?；炷恋奶蓟俣葧?yàn)樗噍^多熟料而減慢。若材質(zhì)較為致密堅(jiān)實(shí)，且骨料混凝土級配好，能使碳化速度減慢。（2）環(huán)境條件因素，當(dāng)外界溫度大幅度降低時(shí)，混凝土的表面就會因收縮而產(chǎn)生一定的拉力。若超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，表面會開裂，會使更多的二氧化碳和水分摻入，使混凝土碳化的速度加快。當(dāng)溫度增高時(shí)，同樣也會使碳化速度加快。

1.3混凝土堿集料反應(yīng)影響

1.3.1堿骨料反應(yīng)種類

堿骨料反應(yīng)有三種：（1）堿與硅酸反應(yīng)，此反應(yīng)分布最廣且對其研究也最多。堿硅酸反應(yīng)是混凝土的堿組分和骨料中活性強(qiáng)的二氧化硅間發(fā)生反應(yīng)，致使出現(xiàn)侵蝕骨料的情況。在反應(yīng)過程中會有堿硅酸凝膠生成，能吸收周圍的水分而使混凝土膨脹開裂。（2）堿硅酸鹽反應(yīng)，混凝土的堿組分和硅酸鹽礦物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)致使混凝土開裂。堿與硅酸鹽反應(yīng)實(shí)質(zhì)是骨料的白云石和孔溶液中的堿在骨料顆粒的內(nèi)部中發(fā)生反應(yīng)，水鎂石中的氫氧化鎂晶體排列和黏土吸水膨脹兩方面的壓力導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力，出現(xiàn)開裂。（3）堿與硅酸鹽反應(yīng)，混凝土中的堿和部分骨料具有層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽間發(fā)生反應(yīng)，致使層間距變大，骨料出現(xiàn)膨脹情況，混凝土開裂。

1.3.2影響混凝土堿集料反應(yīng)的因素

站在堿骨料反應(yīng)發(fā)生的條件的角度考慮，主要有三方面的影響因素造成混凝土出現(xiàn)開裂膨脹的情況：（1）活性骨料因素，混凝土具有堿活性的骨料是導(dǎo)致混凝土堿集料反應(yīng)的主要因素。所以應(yīng)盡可能選擇無堿活性的骨料應(yīng)用于施工中。（2）活性摻合料因素，混凝土中摻用硅灰、礦渣等活性摻合料，能有效抑制堿骨料反應(yīng)。其中活性摻合料和混凝土結(jié)構(gòu)中的堿發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物，會在混凝土中分散比較均勻，而非在骨料表面集中。所以其膨脹就不會破壞混凝土，還能使混凝土的含堿量有效降低，起到較好的抑制作用。（3）水分因素，若堿骨料反應(yīng)中沒有水分參與，就會使其大幅度減少，甚至出現(xiàn)完全停止的情況。所以，應(yīng)采取有效的措施防止混凝土結(jié)構(gòu)中摻入外界水分[2]。

1.4鋼筋的銹蝕影響

當(dāng)混凝土中鋼筋的鈍化膜遭到破壞，會在有足量的水和氧氣時(shí)出現(xiàn)電化腐蝕?；炷林袖摻畋砻嬉蜾P蝕疏松，銹蝕物會向混凝土孔隙擴(kuò)散，詳見圖1?；炷恋匿摻钿P蝕不僅會減小鋼筋有效截面，還會使混凝土保護(hù)層出現(xiàn)膨脹開裂和脫落的狀況，使鋼筋和混凝土間的黏合作用明顯降低。當(dāng)混凝土中鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞后，主要有三方面因素會影響鋼筋銹蝕：（1）混凝土液的pH值會對鋼筋銹蝕速度較大影響。混凝土液的pH值小于4，鋼筋銹蝕速度就會增加。（2）混凝土密實(shí)度以及保護(hù)層厚度，若混凝土較密實(shí)會使破壞性介質(zhì)難以進(jìn)入，會抑制鋼筋腐蝕。保護(hù)層厚度越大會有效減少鋼筋銹蝕，但保護(hù)層厚度也有嚴(yán)格的規(guī)定。（3）水泥品種以及摻合料，粉煤灰等礦物摻合料能夠使混凝土的堿性降低，對鋼筋銹蝕破壞產(chǎn)生影響[3]。

2.提升混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施

2.1科學(xué)選擇混凝土結(jié)構(gòu)的組成材料

2.1.1合理選用混凝土材料，減水劑適量摻入

（1）合理選用混凝土各組成材料以及鋼筋，按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定嚴(yán)格檢驗(yàn)進(jìn)場的原材料，并對顆粒及配比進(jìn)行合理改善，有效保障混凝土的密實(shí)性。水泥類的材料中水泥砂漿的凝結(jié)硬化程度決定了其強(qiáng)度以及工程性能?；炷恋哪途眯詴?yàn)樗嗍馐芷茐亩黄茐摹Ｒ虼?，在選擇集料時(shí)應(yīng)對其堿活性以及耐蝕性等進(jìn)行全面考慮，選擇級配合理的材料，使新拌混凝土的和易性得以有效改善，從而使混凝土的密實(shí)度提高。（2）摻入適量高效減水劑，在滿足新拌混凝土的流動性的前提下，將用水量盡可能降低，使水灰比減少，從而有效降低混凝土的孔隙率。水泥加水?dāng)嚢韬髸泻^多拌和水的絮凝狀的結(jié)構(gòu)生成，會使新攪拌混凝土的工作性降低。在其中適量高效減水劑能產(chǎn)生溶劑化水膜，能使水泥的懸浮狀態(tài)穩(wěn)定下來，還能使絮狀物的拌和水減少。高效減水劑的摻入能將水灰比降低到，從而使混凝土內(nèi)部的孔隙率減少。

2.1.2重視抗硫酸鹽腐蝕及抗碳化

（1）抗硫酸鹽腐蝕，當(dāng)外界腐蝕物質(zhì)滲入混凝土結(jié)構(gòu)中，會導(dǎo)致水泥石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和物理變化，使混凝土遭受侵蝕。嚴(yán)格控制水灰比能防止出現(xiàn)硫酸鹽腐蝕情況。若出現(xiàn)硫酸鹽被嚴(yán)重腐蝕的情況，應(yīng)采用摻混合料的水泥來進(jìn)行保護(hù)。摻合料有含有較多活性硅的天然火山灰、粉煤灰等?，F(xiàn)成的石膏礦渣水泥也是較好的代用品。若混凝土是預(yù)制品，應(yīng)通過高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，可使水化漿體中的氫氧化硅以及硫型水化硅酸鹽消除。（2）抗碳化，當(dāng)將早強(qiáng)硅酸鹽水泥摻入使用后，碳化的速度是最慢的，硅酸鹽水泥則是較快。而使用混合水泥，因含有較少的二氧化鈣，其碳化速度則最快，碳化速度在很大程度上影響混凝土的強(qiáng)度。因此應(yīng)采用高性能的混凝土來提高碳化性能。

2.2嚴(yán)格控制施工質(zhì)量

施工單位可具體從以下兩方面加強(qiáng)控制：（1）抗磨損，混凝土有較高的抗壓強(qiáng)度，其抗磨性能就好。應(yīng)采用低水灰比的高強(qiáng)混凝土來提高致密性，從而使其耐磨性得以提高。實(shí)際施工時(shí)應(yīng)對混凝土表面進(jìn)行按壓抹搓，直至平整。當(dāng)有泌水應(yīng)將修正時(shí)間適當(dāng)延長，達(dá)到讓水分充分蒸發(fā)的目的。（2）加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的日常維護(hù)，在混凝土結(jié)構(gòu)的使用期間應(yīng)提高檢測頻率，增加維護(hù)次數(shù)，并及時(shí)有效修理損壞處。尤其是當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)處在露天等惡劣的環(huán)境下時(shí)，應(yīng)建立相應(yīng)的檢測以及評估系統(tǒng)，為混凝土的正常使用提供有力保障[4]。

3.總結(jié)

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，混凝土結(jié)構(gòu)需求量呈現(xiàn)增多的趨勢，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性面臨更高要求。針對混凝土的碳化、凍融破壞以及堿集料反應(yīng)、鋼筋的銹蝕等影響因素，可以科學(xué)選擇混凝土結(jié)構(gòu)的組成材料和嚴(yán)格控制施工質(zhì)量采取有效措施，有效保障混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

參考文獻(xiàn)

[1]林麗輝.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談[J].綠色環(huán)保建材，2020（10）：24-25.

[2]李建新.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素及其應(yīng)對措施研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2020（18）：107-108.

[3]張昆.水工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響因素分析及控制[J].綠色環(huán)保建材，2020（4）：14，16.

[4]楊國征.提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性技術(shù)研究進(jìn)展[J].居業(yè)，2020（4）：76，78.

（作者微信號：yjlin0403）