盧洋洋　梁曉暉

摘要：介紹了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的概念，從常見(jiàn)的混凝土耐久性破壞如凍融破壞、滲透破壞、堿骨料反應(yīng)、混凝土的碳化和化學(xué)侵蝕這五個(gè)方面對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生耐久性失效的原因及影響因素進(jìn)行簡(jiǎn)單分析和介紹，并提出了提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu) 耐久性 破壞 措施

0 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，混凝土始終是建筑施工中常用的建材之一。隨著建筑界施工技術(shù)的進(jìn)步和工藝流程的改進(jìn)，混凝土強(qiáng)度不斷提高。在發(fā)達(dá)國(guó)家，60MPa～100MPa的高強(qiáng)混凝土已廣泛應(yīng)用于建筑施工中。眾多工程實(shí)例表明，混凝土強(qiáng)度的破壞已不再是引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)病害的主導(dǎo)因素，根本原因在于結(jié)構(gòu)耐久性差所造成的?，F(xiàn)階段，建筑界對(duì)混凝土性能尤其是耐久性的認(rèn)知程度不斷深化，特別是某些大中型建筑物，在設(shè)計(jì)階段就高度重視混凝土耐久性的研究。

1 混凝土耐久性的概念

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素的作用下（指物理作用或化學(xué)作用），保持其自身工作能力的性能。混凝土結(jié)構(gòu)在服務(wù)年限內(nèi)是否穩(wěn)定可靠，在很大程度上取決于其耐久性能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求?？梢?jiàn)，耐久性是保證混凝土構(gòu)件在服務(wù)年限內(nèi)可以正常使用的一項(xiàng)基本性能。

2 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題的分析

2.1 混凝土凍融破壞 混凝土凍融破壞是指混凝土在飽水或潮濕的狀態(tài)下，由于環(huán)境中溫度的正負(fù)變化，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部松弛產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，反復(fù)的凍融循環(huán)造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現(xiàn)象。

引起凍融破壞的因素大致包括以下幾點(diǎn)：①水灰比：水灰比越大，使凝土孔隙率越大，導(dǎo)致混凝土的吸水率增大，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)凍融破壞嚴(yán)重。②孔結(jié)構(gòu)和孔隙特征：連通毛細(xì)孔易吸水飽和，使混凝土凍害嚴(yán)重。③飽水度：若混凝土的孔隙非完全吸水飽和，冰凍過(guò)程產(chǎn)生的壓力促使水分向孔隙處遷移，從而降低冰凍膨脹應(yīng)力，對(duì)混凝土破壞作用就小。④混凝土自身強(qiáng)度：在相同的冰凍破壞應(yīng)力作用下，混凝土強(qiáng)度越低，凍害程度就越高[4]。

2.2 混凝土滲透破壞 混凝土結(jié)構(gòu)的滲透破壞是指氣體、液體或者離子等有害介質(zhì)在混凝土中滲透、擴(kuò)散或遷移，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)受到破壞。混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生滲透破壞后，如補(bǔ)救不及時(shí)就可能影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。影響混凝土滲透性的因素主要包括以下幾點(diǎn)：①混凝土的水灰比會(huì)影響混凝土孔隙的大小和數(shù)量，進(jìn)而直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。水灰比越小，混凝土越密實(shí)，其抗?jié)B性越好，反之亦然。②由于骨料和水泥漿的界面處易產(chǎn)生裂隙和較大骨料下方易形成孔穴，因此在水灰比相同時(shí)，混凝土骨料的最大粒徑越大，其抗?jié)B性能越差。③蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土，其抗?jié)B性較潮濕養(yǎng)護(hù)的混凝土要差。④水泥的品種、性質(zhì)也影響混凝土的抗?jié)B性能。

2.3 堿骨料反應(yīng) 混凝土中的堿與混凝土中的活性骨料發(fā)生反應(yīng)，生成膨脹性物質(zhì)，導(dǎo)致混凝土發(fā)生膨脹破壞，稱為堿骨料反應(yīng)。堿骨料反應(yīng)一旦發(fā)生很難阻止，更不易修補(bǔ)和挽救，被稱為混凝土的“癌癥”。從其發(fā)生的條件出發(fā)，分析該種破壞的影響因素主要是：①活性骨料：引起混凝土堿骨料反應(yīng)的主要因素是混凝土中含有堿活性的骨料。②活性摻合料：摻用活性摻合料對(duì)堿骨料反應(yīng)有明顯的抑制效果。③水分：堿骨料反應(yīng)要有水分，如果沒(méi)有水分，反應(yīng)就會(huì)大為減少乃至完全停止。因此，要防止外界水分滲入混凝土結(jié)構(gòu)中以減輕堿骨料反應(yīng)的危害。

2.4 混凝土的碳化 混凝土的碳化作用是指空氣中的二氧化碳?xì)怏w滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鈣和水，使混凝土堿度降低的過(guò)程，這一過(guò)程又稱混凝土的中性化。影響混凝土碳化的因素有很多，但概括其主要因素有兩方面，一方面是材料因素，另一方面是環(huán)境條件因素。①材料方面：不同型號(hào)、規(guī)格的水泥，其混合材量、外加劑、生料化學(xué)成分以及礦物組成都有明顯的差異，因此水泥的活性和混凝土的堿度也不盡相同，對(duì)混凝土抗碳化性能也有顯著的影響。通常水泥所含熟料越多，混凝土抗碳化的能力越好。不同的骨料品種和粒徑級(jí)配不同，其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)差別很大，直接影響混凝土的密實(shí)性。其材質(zhì)致密堅(jiān)實(shí)，級(jí)配好的骨料混凝土，其碳化的速度較慢。水灰比的角度，在水泥用量一定的條件下，增大水灰比，其混凝土的孔隙率增加，密實(shí)度降低，滲透性增大，空氣中的水分及有害物質(zhì)較多的侵入混凝土內(nèi)部，加快混凝土的碳化。②環(huán)境條件：溫度對(duì)混凝土碳化表現(xiàn)在當(dāng)溫度下降較大時(shí)，混凝土表面收縮產(chǎn)生拉力，一旦超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，使得混凝土表面開(kāi)裂，為二氧化碳和水分滲入創(chuàng)造條件，加速混凝土碳化；另外，溫度高時(shí)，二氧化碳在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)較大，為其余氫氧化鈣反應(yīng)提供了有利條件，陽(yáng)光的照射加速了其反應(yīng)的碳化速度。另外，影響混凝土碳化程度的因素還有養(yǎng)護(hù)方法和齡期，混凝土強(qiáng)度，相對(duì)濕度，CO2濃度等等。

2.5 化學(xué)侵蝕 一些侵蝕性介質(zhì)，比如酸、堿、硫酸鹽、壓力動(dòng)水等，侵入混凝土，可能會(huì)造成混凝土的化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕主要有三類，分別為溶出性侵蝕、溶解性侵蝕和膨脹性侵蝕。溶出性侵蝕：有的混凝土抗?jié)B性能差，密實(shí)度低，在一定壓力的流動(dòng)水中，水化產(chǎn)物Ca（OH）2會(huì)持續(xù)溶出，并逐漸流失，這會(huì)嚴(yán)重破壞水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響混凝土強(qiáng)度的形成。溶解性侵蝕：酸、堿侵蝕是溶解性侵蝕的兩個(gè)特征。在環(huán)境水的PH值低于6.5的條件下會(huì)發(fā)生酸侵蝕；水泥水化時(shí)會(huì)生成堿性物質(zhì)，因此混凝土中呈堿性，在堿濃度低于15%、溫度達(dá)不到50℃的條件下，混凝土結(jié)構(gòu)堿腐蝕現(xiàn)象不明顯，但若是高濃度的堿溶液或熔融狀堿，結(jié)構(gòu)發(fā)生堿腐蝕的作用就十分明顯。膨脹性侵蝕：硫酸鹽和混凝土的水化產(chǎn)物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝土膨脹，屬典型的膨脹性侵蝕。

3 提高混凝土耐久性的措施

3.1 提高混凝土抗碳化能力 碳化會(huì)降低混凝土堿度，使鋼筋脫鈍、銹蝕，破壞混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。為提高混凝土質(zhì)量，應(yīng)盡量防止或延緩混凝土碳化。增加保護(hù)層厚度無(wú)疑是最直觀、最有效的方法?；炷僚浜媳纫彩怯绊懟炷撂蓟俾实闹饕蛩?。適當(dāng)降低水灰比，保證水泥用量充足，摻加適量減水劑，都是延緩混凝土碳化速率的有效方式。此外，提高混凝土密實(shí)性、增強(qiáng)抗?jié)B性、對(duì)混凝土采用覆蓋面層等措施，可延緩或阻止CO2向混凝土內(nèi)部滲透的速度，從而增強(qiáng)混凝土抵御碳化的能力。

3.2 防止混凝土的凍融破壞 我國(guó)北方寒冷地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)常出現(xiàn)凍融現(xiàn)象?？赏ㄟ^(guò)降低水灰比、應(yīng)用引氣技術(shù)來(lái)避免凍融病害發(fā)生。引入空氣微泡會(huì)影響混凝土強(qiáng)度的形成，因此要慎用引氣技術(shù)。

3.3 預(yù)防侵蝕性介質(zhì)的腐蝕 侵蝕性介質(zhì)——氯鹽對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響最嚴(yán)重。施工中可通過(guò)限制水灰比，保證最低水泥用量以確保堿度，摻入適量硅灰、粉煤灰和磨細(xì)礦渣等優(yōu)質(zhì)摻和料等措施來(lái)改善混凝土抗氯離子滲透性能。

3.4 必需的保護(hù)層厚度 設(shè)置保護(hù)層能夠防止鋼筋銹蝕。增加混凝土保護(hù)層厚度能夠延緩腐蝕因子向鋼筋表面滲透的時(shí)間，增強(qiáng)鋼筋的抗銹蝕能力。在施工階段，必須用細(xì)石混凝土或水泥砂漿制作鋼筋墊塊，嚴(yán)禁使用短鋼筋作為墊塊。

3.5 原材料控制 首先要保證原材料配比符合設(shè)計(jì)要求。進(jìn)場(chǎng)的原材料先登記送檢；堆置集料場(chǎng)地必須經(jīng)硬化、分倉(cāng)后再堆置；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，粗集料一律分級(jí)計(jì)量、采購(gòu)及儲(chǔ)運(yùn)，標(biāo)明集料的檢驗(yàn)狀態(tài)；膠凝材料和外加劑儲(chǔ)存罐要用棉被包裹并搭設(shè)遮陽(yáng)篷妥善存放。集料一律先篩洗再使用，以減少集料的含泥量，優(yōu)化集料級(jí)配。集料要用鋼結(jié)構(gòu)雨棚覆蓋保護(hù)，以平衡集料溫度及含水量。

4 結(jié)論

混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)度是影響其耐久性的主要因素。高性能混凝土所采用低水灰比及各種摻合料，以降低混凝土中水泥石結(jié)構(gòu)致密、骨料顆粒與基體界面的孔隙率，提高混合料的粘結(jié)性能和抗?jié)B性能。施工中，要嚴(yán)格控制水灰比，根據(jù)設(shè)計(jì)要求摻加適量的摻合料，就能有效改善混凝土構(gòu)件的耐久性，以適應(yīng)不同環(huán)境下的使用需求。在工程實(shí)踐中，高性能混凝土正是基于其良好的耐久性才被廣泛應(yīng)用在各類混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。高性能混凝土才是混凝土材料發(fā)展的首選方向。

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