混凝土建筑结构耐久性思索

  一、混凝土结构耐久性问题的分析

混凝土耐久性问题，是指结构在所使用的环境下，由于内部原因或外部原因引起结构的长期演变，最终使混凝土丧失使用能力。即所为的耐久性失效，耐久性失效的原因很多，有抗冻失效，碱一集料反应失效，化学腐蚀失效，钢筋锈蚀造成结构破坏等。下面作具体分析。

1、混凝士的冻融破坏。结构处于冰点以下环境时，部分混凝土内孔隙中的水将结冰，产生体积膨胀，过冷的水发生迁移，形成各种压力，当压力达到一定程度时，导致混凝土的破坏。混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落，严重时可以露出石子。混凝土的抗冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关。孔越少越小，破坏作用越小，封闭气泡越多，抗冻性越好。影响混凝土抗冻性的因素，除了孔结构和含气量外，还包括：混凝土的饱和度，水灰比，混凝土的龄期，集料的孔隙率及其间的含水率等。

2、混凝土的碱一集料反应。混凝土的碱一集料反应，是指混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应，引起混凝土的膨胀，开裂，甚至破坏。因反应的因素在混凝土内部，其危害作用往往是不能根冶的，是混凝土工程中的一大隐患。许多国家因碱集料反应不得不拆除大坝，桥梁，海堤和学校，造成巨大损失，国内工程中也有碱一集料反应损害的类似报道，一些立交桥，铁道轨枕等发生不同程度的膨胀破坏。混凝土碱一集料反应需具备三个条件，即有相当数量的碱，相应的活性集料，水份。反应通常有三种类型：碱一硅酸反应，碱一碳酸盐反应，慢膨胀型碱～硅酸盐反应，避免碱一集料反应的方法可采用：①尽量避免采用活性集料；②限制混凝土的碱含量；⑨掺用混合材。

3、化学侵蚀。当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学，物理与物化变化，而逐步受到侵蚀，严重的使水泥石强度降低，以至破坏。常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀，一般酸性水腐蚀，碳酸腐蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀五类。淡水的冲刷，会溶解水泥石中的组分，使水泥石孔隙增加，密实度降低，从而进一步造成对水泥石的破坏；研究表明，当水泥石中的氧化钙溶出5％时，强度下降7％，当溶出24％时，强度下降29％，因此，淡水冲刷会对水工建筑有一定影响；而当水中溶有一些酸类时，水泥石就受到溶浙和化学溶解双重作用，腐蚀明显加速，这类侵蚀常发生在化工碳酸对混凝土的影响主要为：在溶淅水泥石的同时，破坏混凝土内的碱环境，降低水泥水化产物的稳定性，影响水泥石的致密度，造成对混凝土的侵蚀；硫酸盐的腐蚀则表现为S042离子深入混凝~t~Jk泥组分反应，生成物体积膨胀开裂造成损坏；海水中由于存在多种离子，侵蚀形式较为复杂，但主要是由于镁盐使硬化水泥石的结构组分分解，同时硫酸盐作用会造成对水泥石的损坏，而氧化镁沉淀会堵塞混凝土孔隙，会使海水侵蚀有所缓和。

4、钢筋的锈蚀。钢筋的锈蚀，其一表现为钢筋在外部介质作用下发生电化反应，逐步生成氢氧化铁等即铁锈，其体积比原金属增大2-4倍，造成混凝土顺筋裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加快结构的损坏。氢氧化铁在强碱溶液中会形成稳定的保护层，阻止钢筋的锈蚀，但碱环境被破坏或减弱，则会造成钢筋的锈蚀，如混凝土的碳化或中性化。造成混凝土碳化和中性化的原因，主要是混凝土的密实度即抗渗性不足，酸性气体(~nco，，s0，，H，s，HCL，NO，)渗入混凝土内与氢氧化钙作用；其二，氯离子对钢筋表面钝化膜有特殊的破坏作用，当混凝土中氯含量超过标准时，钢筋会锈蚀，而水和氧的存在是钢筋被腐蚀的必要条件，因此，若混凝土开裂，造成水和氧的通道，则钢筋锈蚀加速，促成混凝土裂缝进一步开展，混凝土保护层剥落，最终使构件失去承载力。

5、使用方面的因素。有些旧建筑物已经使用好几十年了，已满足不了现代发展的使用要求，这些建筑物经常处于超负荷运转中，由于费用等因素的影响使用单位往往忽视对建筑物早期的防腐处理和必要的维修加固，缩短了建筑物的使用寿命。

二、提高混凝土结构耐久性的主要技术措施

1、合理选择混凝土结构的组成材料。混凝土各组成材料及钢筋的选用应满足材料的耐久性质量要求，应按规范规定对进场原材料进行严格的质量检验。同时合理改善颗粒级配，提高混凝土的密实性。从而提高耐久性。

2、提高混凝土的密实性。控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量，改善混凝：f的施工工艺，搅拌均匀、充分振捣，加强养护，严格控制施工质量。除了选择及配良好的集料和精心施工保证混凝土充分捣实和水泥亢分水化外，水灰比是影响混凝土密实性的最重要的条件，故《桥规》(JTGD62)中规定了各类环境条件下满足混凝土耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量值。同时适当掺用外加剂，如掺用减水剂或引气剂，可改善混凝土的孔隙结构，提高混凝土的密实性。

3、改进结构设计。结构的选型、布置和构造应有利于减轻环境因素对结构的作用。采用具有防腐保护的钢筋(例如，体外预应力筋，无粘结预应力筋，环氧涂层钢筋等)；加强构造配筋，控制裂缝发展；加大混凝土保护层厚度等。Ⅸ桥规》(JTGD62-2004)与旧桥规相比，构造钢筋用量增多，混凝士保护层加大，构造不合理的地方进行了调整。

4、采用高强混凝士以提高结构物的耐久性。高强度混凝土(50MPa以上)的配制特点就是低水灰比，加外加剂，掺用超细活性掺合料，它的研制和应用解决的核心问题之一就是保证耐久性。由于高强混凝土的密实性能好，抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土，因此不但适用于高层和大跨度结构物，对干海洋和港I：1工程，其抗渗和耐腐蚀性能均大大优于普通混凝士。

5、加强桥面排水和防水层设计，改善桥梁的环境作用条件。

6、加强结构使用阶段的维护与检测，提高混凝土的耐久性。

三．总结

混凝土结构的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的复杂问题，要解决好这个问题需要进行多方面的工作。钢筋混凝土结构耐久性应由正确的结构设计、材料选择以及严格的施工质量来保证，同时应注意对其在使用阶段实行必要的管理和维护。只有这样，才能保证和提高混凝土结构的耐久性，才能保证我国建筑事业的可持续发展。