何廷梅

摘要：通過分析提高混凝土耐久性的技術(shù)措施，改善結(jié)構(gòu)混凝土耐久性策略及質(zhì)量保證措施，以確保混凝土的質(zhì)量符合耐久性的要求。

關(guān)鍵詞：混凝土 耐久性

0 引言

混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命一般為40~50年，處于腐蝕環(huán)境中的混凝土遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命要求，有的在15~20年就出現(xiàn)了鋼筋銹蝕破壞，有的甚至不足五年就開始修復(fù)，為此的花費(fèi)是驚人的。因此，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的意義是重大的。

1 提高混凝土耐久性的技術(shù)措施

1.1 高性能混凝土 采用優(yōu)質(zhì)混凝土礦物摻和料和新型高效減水劑復(fù)合，配以與之相適應(yīng)的水泥和級配良好的粗細(xì)骨料，形成低水膠比，低缺陷，高密實(shí)、高耐久的混凝土材料。高性能混凝土以較高的抗氯離子滲透性為特征，其優(yōu)異的耐久性和性價比已得到認(rèn)同。

1.2 提高混凝土保護(hù)層厚度 這是提高鋼筋混凝土使用壽命的最為直接、簡單而且經(jīng)濟(jì)有效的方法。但是保護(hù)層厚度并不能不受限制的任意增加，當(dāng)保護(hù)層厚度過厚時，由于混凝土材料本身的脆性和收縮會導(dǎo)致混凝土保護(hù)層出現(xiàn)裂縫反而削弱其對鋼筋的保護(hù)作用。

1.3 混凝土保護(hù)涂層 混凝土保護(hù)涂層具有阻絕腐蝕性介質(zhì)與混凝土接觸的特點(diǎn)，從而延長混凝土和鋼筋混凝土的使用壽命。然而大部分涂層本身會在環(huán)境的作用下老化，逐漸喪失其功效，一般壽命在5～10年，只能作輔助措施。

1.4 涂層鋼筋、耐腐蝕鋼筋 采用耐腐蝕鋼筋，如環(huán)氧涂層鋼筋，對混入型和滲入型氯離子的防護(hù)都是很有效的。因?yàn)榄h(huán)氧涂層鋼筋是在嚴(yán)格控制的鋼廠流水線上涂覆的，通常可以保證涂層的高質(zhì)量，涂層可以將鋼筋與周圍的混凝土隔開，即使氯離子和氧氣等已經(jīng)大量侵入混凝土，它還是可以起到保護(hù)鋼筋，使鋼筋免遭腐蝕的作用。

環(huán)氧涂層鋼筋的主要不利方面是，環(huán)氧涂層使鋼筋與混凝土的握裹力降低35％，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)性能有所降低；施工過程中對環(huán)氧涂層鋼筋的保護(hù)要求極其嚴(yán)格，加大了施工難度；另外成本的明顯增加也使其推廣應(yīng)用受到制約。

1.5 鋼筋阻銹劑 鋼筋阻銹劑通過影響鋼筋和電介質(zhì)之間的電化學(xué)反應(yīng)，提高氯離子促使鋼筋腐蝕的臨界濃度來穩(wěn)定鋼筋表面的氧化物保護(hù)膜，可以有效地阻止鋼筋腐蝕發(fā)生，從而延長鋼筋混凝土的使用壽命。因?yàn)樽桎P劑的作用可以自發(fā)地在鋼筋表面上形成，只要有致鈍化的環(huán)境，即使鈍化膜破壞也可以自行再生，自動維持，這不僅優(yōu)于任何人為涂層，而且經(jīng)濟(jì)、簡便。但由于其有效用量較大，作為輔助措施較為適宜

1.6 陰極保護(hù) 陰極保護(hù)的電化學(xué)原理就是：即使鋼筋周圍的混凝土有的已經(jīng)碳化或含有大量氯離子，或者混凝土保護(hù)層薄而透水透氣，或鋼筋表面具有銹層，不讓鋼筋表面任何地方放出自由電子，使其電位等于或低于平衡電位，就可以使鋼筋不再進(jìn)行陽極反應(yīng)，即鋼筋銹蝕。

該方法是通過引入一個外加犧牲陽極或直流電源來抑制鋼筋電化學(xué)腐蝕反應(yīng)過程從而延長混凝土的使用壽命。但是，由于陰極保護(hù)系統(tǒng)的制造、安裝和維護(hù)費(fèi)用過于昂貴且穩(wěn)定性不高，目前在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中很少應(yīng)用。

1.7 耐蝕劑 耐蝕劑是用礦渣、硬石膏、天然火山灰、活性激發(fā)組分等無機(jī)材料磨粉而成。其物理作用：耐蝕劑的比表面積，其微粉填充效應(yīng)提高了水泥漿體與骨科之間的黏結(jié)強(qiáng)度，從而提高了混凝土的密實(shí)度。

化學(xué)作用：①耐蝕劑中的高活性微粉、活性二氧化硅不斷與水化出來的CaOH2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成更多的C-S-H凝膠，加快水泥水化速度，從而提高混凝土的強(qiáng)度。②火山灰的抗硫酸鹽、抗侵蝕效果決定于二氧化硅的含量，二氧化硅含量高可以提高混凝土的耐久性，更重要的是在易被侵蝕的鋁酸鹽化合物上覆蓋了一層C-S-H凝膠的保護(hù)膜。

2 改善混凝土耐久性的策略

改善混凝土結(jié)構(gòu)耐久性需采取根本措施和補(bǔ)充措施。根本措施是從材質(zhì)本身的性能出發(fā)，提高混凝土材料本身的耐久性能，即采用高性能混凝土；再找出起破壞作用的主次先后，對主因和導(dǎo)因?qū)ΠY施治，并根據(jù)具體情況采取除高性能混凝土以外的補(bǔ)充措施。二者的有機(jī)結(jié)合就是綜合防腐措施。實(shí)踐表明，采用高性能混凝土是在惡劣的環(huán)境下提高結(jié)構(gòu)耐久性的基本措施，根據(jù)不同構(gòu)件和部位，也可以提高鋼筋保護(hù)層厚度（一般不小于50mm），某些部位還可復(fù)合采用保護(hù)涂層或阻銹劑等輔助措施，形成以高性能混凝土為基礎(chǔ)的綜合防護(hù)策略，有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

因此，對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性方案的設(shè)計(jì)遵循的基本方案是：首先，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性基本措施是采用高性能混凝土。同時，依據(jù)混凝土構(gòu)件所處結(jié)構(gòu)部位及使用環(huán)境條件，采用必要的補(bǔ)充防腐措施，如內(nèi)摻鋼筋阻銹劑、混凝土外保護(hù)涂層等。在保證施工質(zhì)量和原材料品質(zhì)的前提下，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性將可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 高性能混凝土的質(zhì)量保證措施

高性能混凝土耐久性是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。為保證系統(tǒng)性、完整性、規(guī)范性、科學(xué)性和可行性，需要一個完善的整體思路和框架。

3.1 預(yù)先質(zhì)量控制與評估：在了解工程背景、使用環(huán)境以及混凝土材料在環(huán)境中的性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過對材料性能的試驗(yàn)研究，建立混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)和依據(jù)，并預(yù)測混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際使用性能。

3.2 耐久性方案設(shè)計(jì)：充分考慮各種可變因素對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的影響，如環(huán)境溫度、混凝土內(nèi)應(yīng)力、裂縫等，以建立使用壽命預(yù)測系統(tǒng)，為耐久性方案的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)和依據(jù)。再以使用壽命預(yù)測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，制定有針對性的耐久性解決方案。

3.3 質(zhì)量控制與評估：是指在方案的實(shí)施過程中如何控制各方面的質(zhì)量以及如何對已完成部分的質(zhì)量進(jìn)行評估的過程。在質(zhì)量控制與評估環(huán)節(jié)中，主要需要確立各種質(zhì)量控制措施和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，建立各種性能試驗(yàn)的評價體系，保證混凝土性能符合方案設(shè)計(jì)要求。

對于實(shí)際施工過程中，質(zhì)量控制與評估將是重中之重。相對普通混凝土的質(zhì)量控制而言，高性能混凝土施工質(zhì)量控制主要涉及原材料質(zhì)量、配合比、拌和、施工、保護(hù)層厚度、養(yǎng)護(hù)等方面，其重點(diǎn)和難點(diǎn)在于保護(hù)層厚度和養(yǎng)護(hù)等方面。

3.3.1 高性能混凝土保護(hù)層厚度的質(zhì)量控制和保證措施 高性能混凝土保護(hù)層墊塊采用變形多面體形式，高性能細(xì)石混凝土預(yù)制，墊塊材料的強(qiáng)度及抗?jié)B透性均不低于本體高性能混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.2 高性能混凝土的養(yǎng)護(hù) 混凝土表面容易產(chǎn)生由于陽光照射溫度較高而溫差過大的現(xiàn)象，同時由于風(fēng)速較大也容易造成混凝土表面失水過快，混凝土表面收縮較大而導(dǎo)致混凝土開裂。因此，在實(shí)際施工過程中，混凝土澆注完畢后即覆蓋塑料薄膜以保溫保濕。對于箱梁等大型預(yù)制構(gòu)件，由于預(yù)制場地的限制和施工進(jìn)度要求，亦采用低溫蒸養(yǎng)的方式。

對于現(xiàn)澆混凝土，混凝土成型抹面結(jié)硬后立即覆蓋養(yǎng)生布，混凝土初凝后立即進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，拆模前12小時擰松加固螺栓，讓水從側(cè)面自然流下養(yǎng)護(hù)，側(cè)面拆模不小于48小時。

4 結(jié)語

影響結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的首要因素是氯離子的滲透速度。針對這一具體情況，并考慮實(shí)際情況，如原材料的可及性、工藝設(shè)備的可行性以及經(jīng)濟(jì)上的合理性等，采取以高性能混凝土技術(shù)為核心的綜合耐久性策略和方案，通過符合工程實(shí)際情況和技術(shù)水平的施工措施和質(zhì)量保證措施，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的質(zhì)量符合耐久性的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱獲濤主編.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與壽命預(yù)測.

[2]劉秉京主編.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì).