陳天黎

西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院；陜西 西安 710600

淺談混凝土耐久性

陳天黎

西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院；陜西 西安 710600

混凝土結(jié)構(gòu)因耐久性不足所造成的直接和間接損失都很巨大。引起混凝土耐久性失效的是多種因素共同作用的結(jié)果，耐久性問(wèn)題是一個(gè)十分重要也迫切需要解決的問(wèn)題。因此，我們更需要從環(huán)境層次、材料層次、構(gòu)件層次和結(jié)構(gòu)層次對(duì)混凝土耐久性進(jìn)行研究，進(jìn)行正確的設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的施工，這樣，才能保證我國(guó)建筑事業(yè)蓬勃的發(fā)展。

耐久性；影響因素；提高措施

混凝土結(jié)構(gòu)是國(guó)家基本建設(shè)中最廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式?；炷两Y(jié)構(gòu)因耐久性不足所造成的直接和間接損失都很巨大，這在歐美經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家中已構(gòu)成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)負(fù)擔(dān)；當(dāng)前我國(guó)處于基本建設(shè)高峰期，如果忽視了混凝土耐久性問(wèn)題，那么若干年后將會(huì)產(chǎn)生較多不良影響，勢(shì)必制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)整體健康快速發(fā)展。

1 混凝土耐久性的定義

混凝土的耐久性是其抵抗大氣作用、化學(xué)侵蝕、磨損或其他劣化過(guò)程而維持其原有形狀、質(zhì)量和使用性能的能力?；炷两Y(jié)構(gòu)性能的劣化過(guò)程可以是物理作用或化學(xué)作用，但在實(shí)際工程中更多的是多種因素共同作用的結(jié)果。

2 影響混凝土耐久性的主要因素

2.1 凍融循環(huán)對(duì)混凝土耐久性的影響

凍融破壞是目前混凝土破壞的最主要原因之一，混凝土中的孔隙水或裂隙水受凍后膨脹，反復(fù)凍融會(huì)使混凝土崩裂并發(fā)展到表層剝落，鋼筋外露甚至整體崩壞。凍融破壞屬于物理作用，影響混凝土抗凍融能力的因素有混凝土引氣量，滲透性，強(qiáng)度，水的飽和度。此外，集料約占混凝土體積的75%，集料引起的凍融破壞形式分兩類：一是本身抗凍性差的集料，在凍結(jié)過(guò)程中，若處于飽水狀態(tài)，且顆粒尺寸超過(guò)臨界尺寸，則集料本身破裂；二是集料凍結(jié)時(shí)遷移的水，進(jìn)入集料和水泥漿的界面，加劇混凝土的破壞，因此集料的抗凍性絕對(duì)不可忽略。

2.2 堿-集料反應(yīng)對(duì)混凝土耐久性的影響

一般認(rèn)為混凝土中的集料是惰性的。然而，在一定條件下，集料中的某些活性成分，尤其是硅質(zhì)礦物，可能與混凝土空隙中的堿性溶液發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)生成的硅酸鹽凝膠吸水膨脹，遇到周圍已經(jīng)硬化的混凝土?xí)a(chǎn)生很大的膨脹壓力，如果超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，則使混凝土表面產(chǎn)生大量明顯的裂縫。這種現(xiàn)象稱為堿-集料反應(yīng)。堿-集料反應(yīng)引起的膨脹值與水泥中的氧化鈉的含量密切相關(guān)，對(duì)于每一種反應(yīng)性集料都可以找出單位混凝土含堿量與其反應(yīng)膨脹量的關(guān)系。此外，混凝土的堿-集料反應(yīng)膨脹量與反應(yīng)性集料本身的特性有關(guān)，包括活性集料的含量，粒度和孔隙率等，在低和高含量的活性集料情況下，膨脹量都比較小，只有在一定含量的活性集料時(shí)，膨脹量才會(huì)比較大。由堿-集料反應(yīng)產(chǎn)生的裂縫，使混凝土構(gòu)件開裂區(qū)的配筋更容易受到腐蝕，是混凝土工程中的又一大問(wèn)題。

2.3 硫酸鹽對(duì)混凝土耐久性的影響

混凝土硫酸鹽侵蝕破壞的實(shí)質(zhì)是，環(huán)境中的硫酸鹽離子進(jìn)入其內(nèi)部或內(nèi)部本身的硫酸根離子和混凝土中的組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一些難溶的鹽類礦物而引起一系列物理化學(xué)破壞。這些難溶的鹽類礦物一方面可形成鈣礬石，石膏等膨脹性產(chǎn)物而引起混凝土膨脹，開裂，剝落和解體；另一方面也可以使硬化的混凝土中的CH和C-S-H等組分溶出或分解，導(dǎo)致混凝土材料強(qiáng)度和黏結(jié)性損失。混凝土本身的性能是影響混凝土抗硫酸鹽侵蝕的內(nèi)因，主要包括水泥的化學(xué)成分和礦物組成，混合材料的摻量、混凝土空隙含量及分布情況、水灰比、密實(shí)度以及外加劑等。影響硫酸鹽侵蝕的外因主要有以下幾個(gè)方面，一是侵蝕溶液中硫酸根離子的濃度，而是侵蝕溶液的溫度，溫度過(guò)高或過(guò)高都會(huì)影響侵蝕速率，三是侵蝕溶液的pH值，四是二價(jià)鎂離子的影響，當(dāng)硫酸根離子與鎂離子共存時(shí)，比其他硫酸鹽有更大的侵蝕作用，五是氯離子的影響，當(dāng)侵蝕溶液中硫酸根離子與氯離子共存時(shí)，氯離子的存在顯著緩解硫酸鹽侵蝕破壞的程度和速率。六是環(huán)境條件，如干濕循環(huán)，凍融循環(huán)和連續(xù)浸泡等?；炷潦艿搅蛩猁}侵蝕破壞，往往是多種因素綜合作用的結(jié)果，因此在分析問(wèn)題時(shí)，要采取系統(tǒng)分析的方法。

2.4 鋼筋的銹蝕對(duì)混凝土耐久性的影響

開始時(shí)混凝土的堿性很高，其PH一般大于12.5，其中埋置的鋼筋容易發(fā)生鈍化作用，鋼筋表面產(chǎn)生一層鈍化膜，能夠阻止鋼筋的銹蝕。但當(dāng)有二氧化碳，水汽，氯離子等介質(zhì)通過(guò)孔隙從混凝土表面進(jìn)入混凝土內(nèi)部時(shí)，與混凝土材料中的堿性物質(zhì)中和，就會(huì)導(dǎo)致混凝土的PH降低。當(dāng)PH降低到一定程度時(shí)，混凝土中埋置鋼筋表面的鈍化膜被逐漸破壞，鋼筋就會(huì)發(fā)生銹蝕。這樣就匯導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂、鋼筋與混凝土之間黏結(jié)力破壞、鋼筋受力截面減少、結(jié)構(gòu)耐久性能降低等一系列不良后果。

3 提高混凝土耐久性的措施

3.1 提高混凝土抗凍能力

水灰比直接影響混凝土的孔隙率及孔隙結(jié)構(gòu)，隨著水灰比的

▲▲增大，混凝土的抗凍性降低，因此，要提高混凝土的抗凍性，首先要嚴(yán)格把握水灰比和水泥用量，各國(guó)對(duì)有抗凍要求的混凝土都有最大水灰比和最低水泥用量的限制。此外，通過(guò)引氣劑引入氣泡也可以提高混凝土抗凍性，引入氣泡在提高混凝土抗凍性的同時(shí)，還會(huì)帶來(lái)強(qiáng)度的降低，因此，必須要在耐久性和強(qiáng)度之間尋找最佳點(diǎn)。

3.2 防止堿-集料反應(yīng)

水泥的堿含量，集料的活性及礦物成分等是影響堿-集料反應(yīng)的重要因素，因此我們可以采取以下措施防止堿-集料反應(yīng)，一是采用低堿水泥，當(dāng)發(fā)現(xiàn)集料中含有能引起堿-集料反應(yīng)的成分時(shí)，就應(yīng)對(duì)反應(yīng)使用的水泥堿度嚴(yán)格檢查，并加以控制；二是使用非活性集料，如果對(duì)集料無(wú)選擇余地時(shí)，可以在混凝土中摻用部分多孔輕集料以減少堿-集料反應(yīng)的膨脹能量；三是使用摻和料降低混凝土的堿性，使用摻和料的混凝土不僅能夠延緩或抑制堿-集料反應(yīng)，對(duì)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境也有重要意義，比較適合我國(guó)的國(guó)情；四是改善混凝土結(jié)構(gòu)的施工和使用條件，保證混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

3.3 混凝土的保護(hù)層厚度

在我國(guó)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度一般均對(duì)縱向受力鋼筋（主筋）而言，從耐久性的角度看，最外層的箍筋或分布鋼筋應(yīng)該最早受到侵蝕，箍筋的銹蝕可引起沿箍筋的混凝土開裂，而墻、板中分布筋的銹蝕除引起開裂外，還會(huì)發(fā)生保護(hù)層的成片剝落，既然耐久性設(shè)計(jì)主要以適用性作為使用壽命終結(jié)的極限狀態(tài)，所以對(duì)保護(hù)層最小厚度的要求應(yīng)同時(shí)適用于分布筋和箍筋。

3.4 采用防腐措施

工程中常用的防腐措施有傳統(tǒng)的對(duì)混凝土施加保護(hù)的方法，如使用混凝土耐蝕劑、涂裝防腐涂料來(lái)防止腐蝕介質(zhì)侵蝕到鋼筋表面，從而提高混凝土的耐久性，或者使用CPF澆筑混凝土，使表層混凝土水灰比減少，混凝土更加密實(shí)，氯離子擴(kuò)散系數(shù)和表面氯離子濃度都得到降低，可將氯離子活化鋼筋開始銹蝕的時(shí)間大大延長(zhǎng)。此外，也有新型防腐措施，如鋼筋的陰極保護(hù)、使用環(huán)氧涂層鋼筋等措施都能夠提高混凝土的耐久性。

4 結(jié)論

引起混凝土耐久性失效的原因存在于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，耐久性問(wèn)題是一個(gè)十分重要也迫切需要解決的問(wèn)題。因此，我們更需要從環(huán)境層次、材料層次、構(gòu)件層次和結(jié)構(gòu)層次對(duì)混凝土耐久性進(jìn)行研究，進(jìn)行正確的設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的施工，這樣，才能保證我國(guó)建筑事業(yè)蓬勃的發(fā)展。

[1]中國(guó)工程院土木水利與建筑學(xué)部,工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性研究咨詢項(xiàng)目組.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.

[2]陳肇元.混凝土結(jié)構(gòu)安全性耐久性及裂縫控制[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2013.

[3]金偉良,趙羽習(xí).混凝土結(jié)構(gòu)耐久性[M].北京:科學(xué)出版社,2014.

[4]劉邦禹.混凝土耐久性影響因素綜述[J].中國(guó)科技信息,2014,(7).