劉兆印

（濮陽(yáng)市通達(dá)路橋工程監(jiān)理有限公司，河南 濮陽(yáng) 457000）

1 概述

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，混凝土也得到廣泛的運(yùn)用，人們對(duì)于混凝土的了解也僅限于其具有良好耐久性能，因此，混凝土耐久性能中的問(wèn)題卻被人們所忽略，從而導(dǎo)致鋼筋混凝土構(gòu)成的耐久性的研究未能跟上工程行業(yè)發(fā)展的步伐，并容易因此產(chǎn)生較多的不利因素。根據(jù)相關(guān)行業(yè)的調(diào)查研究，造成混凝土結(jié)構(gòu)耐久性喪失的因素有許多，包括混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工過(guò)程及維修幾個(gè)方面。雖然鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的相關(guān)要求沒(méi)有在設(shè)計(jì)規(guī)范中明確注明，但是這一規(guī)定也沒(méi)能有效的在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)，使得工程設(shè)計(jì)至今為止仍然存在著忽略耐久性設(shè)計(jì)的現(xiàn)象。研究表明，混凝土耐久性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵并不在于對(duì)裂縫的控制。在《橋規(guī)JTGD62》中明確記錄了關(guān)于混凝土耐久性設(shè)計(jì)的內(nèi)容，詳細(xì)指出環(huán)境條件下混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)和施工的原則及要求，是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的飛躍，是工程行業(yè)的技術(shù)革新，對(duì)于工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升有著很大作用。

2 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性及影響因素

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性主要是體現(xiàn)其抵抗性能的關(guān)鍵，在受到氣候作用、物理化學(xué)作用及其他破壞過(guò)程后仍有抵抗作用?；炷寥菀桩a(chǎn)生有裂縫、孔道、氣泡等缺陷，在這些缺陷中，容易受到環(huán)境影響，容易出現(xiàn)碳化或凍融現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致銹蝕出現(xiàn)，因此使鋼筋混凝土的受力性能受到影響。鋼筋機(jī)構(gòu)還容易受到腐蝕及撞擊的外在因素的影響。混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性主要表現(xiàn)在胰腺癌三個(gè)方面：第一，由于裂縫、磨損、破碎及溶蝕等現(xiàn)象造成混凝土的損傷。第二，鋼筋的銹蝕，產(chǎn)生脆化、疲勞等現(xiàn)象出現(xiàn)。第三，鋼筋與混凝土之間的固定作用得到削弱。在近期看，這些因素容易使建筑物的外觀及使用功能受到影響，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，導(dǎo)致建筑物的安全性能降低，存在安全隱患的發(fā)生，并使建筑物的使用壽命受到影響。

導(dǎo)致混凝土耐久性變化的因素有一些幾個(gè)方面：混凝土材料的性能；混凝土機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及質(zhì)量；）混凝土結(jié)構(gòu)的施工環(huán)境；混凝土結(jié)構(gòu)的使用及防護(hù)方式。

影響混凝土材料的耐久性的內(nèi)因主要體現(xiàn)在其自身的性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量幾個(gè)方面?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性也直接受到混凝土材料的影響，如水泥的配合比、評(píng)中級(jí)數(shù)量等因素。以及混凝土的缺陷與相應(yīng)因素想混合，都使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性受到影響。

影響混凝土材料的耐久性的外因主要表現(xiàn)在施工環(huán)境及防護(hù)措施兩方面。由于環(huán)境因素造成的混凝土結(jié)構(gòu)的損傷及破壞主要表現(xiàn)在：

表1 結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本要求

2.1 碳化現(xiàn)象的發(fā)生

混凝土碳化現(xiàn)象主要是通過(guò)與外界環(huán)境因素與混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，鋼筋的表層會(huì)有一層堿性薄膜產(chǎn)生，作為保護(hù)層在鋼筋材料中避免與酸性介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)侵蝕現(xiàn)象。碳化現(xiàn)象的發(fā)生，實(shí)際上是導(dǎo)致混凝土的性能發(fā)生變化，降低了其自身的堿性作用，不僅造成保護(hù)膜受到損害，而且與其他物質(zhì)接觸后會(huì)使鋼筋出現(xiàn)銹蝕。

2.2 氯離子的侵蝕現(xiàn)象

氯離子通過(guò)與外界環(huán)境的接觸對(duì)混凝土造成反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)侵蝕的現(xiàn)象氯離子主要來(lái)源于海水中，由于北方受到環(huán)境的影響，冬季為了消除道路上的冰雪，采用鹽來(lái)進(jìn)行作業(yè)，容易產(chǎn)生氯離子滲入混凝土中出現(xiàn)化學(xué)侵蝕，使結(jié)構(gòu)的整體受到破壞，最終導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。

2.3 堿骨料的反應(yīng)現(xiàn)象

由于水泥中的堿與骨料中的活性硅相結(jié)合發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)就是所謂的堿與骨料反應(yīng)，由于堿與硅酸鹽相互凝結(jié)，加上水分自身所擁有的膨脹作用，使混凝土出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。

混凝土受到堿和骨料相結(jié)合的反應(yīng)造成其結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，其破壞程度在其他影響因素中發(fā)展最快，如持續(xù)下去，后果不堪設(shè)想。如果堿和骨料一旦發(fā)生反應(yīng)，要想控制，就會(huì)相當(dāng)困難。正常情況下不超過(guò)兩年，混凝土就夠就會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，所以混凝土結(jié)構(gòu)的主要癥狀就在于堿與骨料發(fā)生的反應(yīng)。

2.4 凍融現(xiàn)象的發(fā)生

由于水分會(huì)滲透進(jìn)入混凝土里邊，在氣溫較低的情況下會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰情況，然后會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)膨脹，使混凝土的結(jié)構(gòu)受到損害。隨著溫度的不斷改變，會(huì)循環(huán)出現(xiàn)結(jié)冰、消融現(xiàn)象，最終使混凝土自身的強(qiáng)度得到損害，最終會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)破落及裂縫等現(xiàn)象發(fā)生。

2.5 鋼筋材料的銹蝕

影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及使用壽命的關(guān)鍵因素就是鋼筋的腐蝕。鋼筋混凝土通過(guò)碳化及鈍化現(xiàn)象導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)腐蝕，鋼筋的腐蝕主要是通過(guò)對(duì)鋼筋表層的堿性鈍化膜的破壞，并與水分及氧氣的相互結(jié)合造成的。鋼筋腐蝕的表現(xiàn)還通過(guò)體積膨脹來(lái)表現(xiàn)出來(lái)，使混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力度降低，鋼筋的截面面積減少，使結(jié)構(gòu)承載力度及使用壽命受到影響。由于上述的影響因素，加以時(shí)間的過(guò)度推移，使上述現(xiàn)象逐漸加重，容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)

混凝土材料的自身優(yōu)勢(shì)及結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境是影響混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性因素，其耐久性能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工、養(yǎng)護(hù)等都相互聯(lián)系。參考行業(yè)內(nèi)的研究成果及工作經(jīng)驗(yàn)可以看出，使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能夠合理的運(yùn)用主要表現(xiàn)的一下幾個(gè)方面：選用高耐久性的混凝土，使混凝土的密實(shí)度增強(qiáng)，促使混凝土自身的抗破損能力得到提升；對(duì)橋面的排水及防水層的設(shè)計(jì)應(yīng)逐漸加強(qiáng)，使橋梁的環(huán)境作用條件得到合理改善；優(yōu)化橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如，應(yīng)加大混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度，使鋼筋的構(gòu)造得到優(yōu)化，避免裂縫現(xiàn)象的發(fā)生，選用防腐作用好的鋼筋進(jìn)行作業(yè)。

3.1 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基本要求

要想使混凝土的耐久性得到提升，關(guān)鍵在于混凝土材料的構(gòu)成，其內(nèi)容主要包括水與石灰的配合比，水泥的用量和合適的強(qiáng)度等條件，滬寧圖材料的構(gòu)成是整個(gè)工程能否建設(shè)出一個(gè)高質(zhì)高效的項(xiàng)目的關(guān)鍵因素及首要前提，對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目有著很大的影響。

在總則《橋規(guī)JTGD62》中明確收納了關(guān)于混凝土耐久性的內(nèi)容，明確指出在環(huán)境不同的情況下，對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土的要求、合理的水灰配比、水泥用量、水泥強(qiáng)度及氯離子和堿的含量等因素都做出了相關(guān)規(guī)定。

為此，除了選擇級(jí)配良好的集料和精心施工保證混凝土充分搗實(shí)和水泥充分水化外，水灰比是影響混凝土密實(shí)性的最重要的條件。為了保證混凝土有足夠的耐久性，控制最低水泥用量也很重要的，因?yàn)閱挝凰嘤昧枯^高的混凝土，混凝土拌合物比較均勻，可減少混凝土搗實(shí)中出現(xiàn)的局部缺陷?；炷量箖鋈诘哪芰εc其含氣量有密切關(guān)系，因此，有抗凍要求的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)摻入適量的引氣劑。

3.2 使鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度得到增加

混凝土之所以會(huì)出現(xiàn)碳化現(xiàn)象是由于鋼筋銹蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的。是根據(jù)混凝土保護(hù)層碳化而引發(fā)的鋼筋表層保護(hù)膜遭到破壞，導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕。加厚鋼筋外層的保護(hù)膜厚度，盡可能的降低鋼筋銹蝕的現(xiàn)象出現(xiàn)，有效的提升混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能。

3.3 保護(hù)層厚度大于50mm時(shí)，亦在保護(hù)層內(nèi)設(shè)置鋼筋網(wǎng)

《耐久性設(shè)計(jì)與施工CCES01》規(guī)定，鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度C應(yīng)保持在一般應(yīng)不小于表給出的最小保護(hù)層厚度與保護(hù)層厚度施工負(fù)允差△之和，即C≥Cmin+△，式中的施工負(fù)允差△對(duì)現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件可取5～10mm，對(duì)工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件可取0～5mm，視鋼筋施工定位工藝和質(zhì)量保證的可靠程度而定，必要時(shí)可取更高的數(shù)值。

3.4 鋼筋的構(gòu)造得到加強(qiáng)，混凝土裂縫得到控制

混凝土中出現(xiàn)裂縫的原因是由于混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)損傷及破壞，混凝土病害產(chǎn)生的最主要表現(xiàn)就是裂縫現(xiàn)象?；炷恋臐B透性受到裂縫的影響，侵蝕作用也就越大，混凝土的耐久性也會(huì)降低?；炷燎治g的速度很快，一般出現(xiàn)在混凝土出現(xiàn)裂縫以后，最終導(dǎo)致混凝土耐久性能逐步降低。所以，提升混凝土的耐久性能是控制混凝土裂縫的關(guān)鍵所在。依據(jù)相關(guān)規(guī)范及要求，正確處理相關(guān)裂縫工作的控制，采取合理有效的措施進(jìn)行改造，使混凝土施工過(guò)程中盡可能的減少工程項(xiàng)目中的裂縫問(wèn)題出現(xiàn)。

《橋規(guī)JTGD62》總則中突出強(qiáng)調(diào)了加強(qiáng)水平防縮鋼筋和箍筋在控制裂縫中的作用，提高了水平防收縮鋼筋的配筋率和箍筋間距的限制。

3.5 提升后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋管道壓漿質(zhì)量的方法

影響混凝土耐久性的另一關(guān)鍵因素是后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋管道的壓漿質(zhì)量。相關(guān)總則規(guī)定，預(yù)應(yīng)力鋼筋管道壓漿所用水泥漿的抗壓強(qiáng)度不得低于30MPa，水灰比應(yīng)保持在0.4-0.5之間，為了減少收縮，可以運(yùn)用相關(guān)技術(shù)，對(duì)其摻入適量的膨脹劑進(jìn)行試驗(yàn)。

《耐久性設(shè)計(jì)與施工》提出，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的突然破壞是預(yù)應(yīng)力鋼筋的腐蝕現(xiàn)象導(dǎo)致的，由于事先不易被發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意，運(yùn)用多重防護(hù)手段，對(duì)容易造成氯鹽侵蝕的因素應(yīng)特別注意。對(duì)于錨具及連接器等鋼材設(shè)備，應(yīng)采用環(huán)氧涂層或涂鋅，要求后張預(yù)應(yīng)力體系管道具備良好的密封性能，不能用金屬材料的螺旋管替代，應(yīng)采用良好密封性能的高密度塑料波形管，對(duì)于管道的灌漿材料及方法應(yīng)做好事前的準(zhǔn)備工作，避免由于漿體硬化造成的氣孔出現(xiàn)，運(yùn)用真空灌技術(shù)，特殊情況下還可以在在觀景材料中加入適量的防銹劑。

3.6 對(duì)橋面的鋪裝防水設(shè)計(jì)進(jìn)行有效控制

橋面的鋪裝防水設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)工程的防護(hù)有很大的影響，對(duì)工程應(yīng)進(jìn)行合理有效的施工及設(shè)計(jì)。

對(duì)于橋面鋪裝層應(yīng)采用自身有較好密實(shí)性的并且在C30等級(jí)以上的混凝土進(jìn)行施工，在混凝土中應(yīng)該鋪設(shè)鋼筋結(jié)構(gòu)網(wǎng)，使混凝土裂縫現(xiàn)象得到控制。采用復(fù)合纖維混凝土和在混凝土中摻入水泥基滲透結(jié)晶材料(賽柏斯)，都能起到較好的防水效果。

要求施工單位應(yīng)在鋪裝層頂面應(yīng)設(shè)置防水層，對(duì)于特殊部分，例如連續(xù)梁的負(fù)彎矩段，更應(yīng)合理把握好其防水設(shè)施的設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)應(yīng)十分重視。

排水管的設(shè)計(jì)方面，應(yīng)對(duì)排水周?chē)臉?gòu)造細(xì)節(jié)應(yīng)特別注意，防止水分通過(guò)裂縫深入梁內(nèi)。

[1]吳克，許純.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)探討[J]武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）.2012（7）.

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