浅谈钢筋混凝土结构的耐久性

浅谈钢筋混凝土结构的耐久性

钢筋混凝土结构是我国目前应用最为广泛的结构形式，其耐久性对我国的土建工程建设有着极为重要的意义。调查表明，国内大多数建筑物在使用20到30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命甚至不足20年。耐久性不足所造成的损失是巨大的，我们必须予以重视。文章浅述了影响钢筋混凝土结构耐久性的因素，并提出一些改善措施。

标签：耐久性；影响因素；措施分析

结构的耐久性是指：在正常使用和正常维护的情况下，结构构件具有足够的耐久性能，以抵抗锈蚀及风化等作用。目前，钢筋混凝土结构在世界范围内应用及其广泛，由其耐久性不足而造成的损失更是不容忽视。因此，对于钢筋混凝土结构耐久性的探讨，是十分迫切和必要的。

1 影响钢筋混凝土耐久性的因素

混凝土结构的性能劣化，在大多数情况下，并非是由力学因素直接引起，而是源于自然环境、使用环境、结构材料内部因素间的物理化学作用。影响钢筋混凝土结构耐久性的因素可从以下几个方面谈起。

1.1 混凝土的碳化

混凝土是由砂、石、水泥、水按照一定配合比配合拌制的。水泥水化产生大量水化热，将混凝土中参与反应后剩余的水份蒸发出来。这使得混凝土内部存在了微小的空隙，形成一定的渗透通道。空气中的二氧化碳扩散到混凝土间隙，与水作用形成碳酸，并与水泥水化产生碱性物质反应，生成碳酸钙等物质；在自由水的作用下，碳酸钙逐渐沉淀在混凝土内部的空穴中，即为混凝土的碳化。一般情况下，混凝土碳化对混凝土本身没有很大的危害，反而会使其强度有所提高。但相反，混凝土碳化却会使结构内部的碱性环境破坏，PH值降低，钢筋锈蚀发生得愈加容易。

1.2 钢筋锈蚀

一般情况下，混凝土中的高碱性环境可以使钢筋表面形成一层惰性的水化氧化铁薄膜。该薄膜性质稳定，可以阻止钢筋的锈蚀。通常，当这一薄膜保持完整时，钢筋就有着良好的抗锈蚀能力。然而，当混凝土碳化深度到达钢筋表面，高碱性环境破坏，钢筋保护层附近的PH值降低，氧化铁薄膜就会破坏。同样，氯离子与氧离子的作用亦会破坏氧化铁薄膜。从而使得钢筋锈蚀很快开始并发展。

1.3 冻融循环

混凝土是一种多孔隙的复合材料。通过毛细作用，外部水分沿着混凝土中的

渗流通道进入到结构的内部。当温度降低到冰点以下，孔隙中的水冻结成冰，其体积发生大幅度的膨胀。当孔隙中含水量较大，混凝土结构处于饱水状态时，结水成冰就会产生不容忽视的内应力。孔隙体积膨胀，孔壁受压变形；当冰融化后，孔壁又可能产生拉应力。反复冻融，当作用于孔壁的拉应力大于极限抗拉强度时，就会产生微裂缝，进而可使混凝土开裂甚至是崩裂。

1.4 碱-骨料的反应

这种反应指的是混凝土中的氢氧根离子与其骨料中的活性二氧化硅之间的反应。在有水的条件下，碱离子与二氧化硅反应，生成一种具有强烈吸水膨胀能力的硅凝胶。这种硅凝胶的形成与成长通常造成混凝土内部的膨胀，产生内部应力，引发内部微裂缝，进而导致了混凝土出现开裂、膨胀或者破坏。碱骨料反应对于耐久性有着相当大的影响。

1.5 外部环境影响

水的侵蚀、高低温、冰冻、风霜雨水、大气的腐蚀和地震等外部的环境因素也会对钢筋混凝土结构的耐久性产生不小的影响。

2 提高钢筋混凝土耐久性的措施

客观环境不易改变和控制，要想提高钢筋混凝土结构的耐久性，主要应从以下方面做起。

2.1 提高混凝土的密实度

提高混凝土的密实性，减小内部空隙及渗透通道，是提高混凝土耐久性、防止钢筋锈蚀的最根本的途径。严格控制水灰比，施工时充分的搅拌振捣，合理养护，这些措施对提高混凝土的密实度十分有益。另外，在现代的高性能混凝土中，则掺入了高效减水剂、活性矿物材料等，它们不但增加了混凝土的致密性，也可降低游离氧化钙的含量，在大幅度提高混凝土强度的同时，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。

2.2 防止钢筋锈蚀

防止钢筋锈蚀的根本举措不是控制外荷载引起的横向裂缝宽度，而是减慢二氧化碳、氧、水等腐蚀因子通过混凝土保护层向钢筋表面渗透扩散的速度，以及防止氯离子在钢筋表面的积聚。主要措施有：保证必需的保护层厚度，提高混凝土密实度，设计合理的配筋及构件形式，控制混凝土拌合物中的氯盐含量等。当然，也可以采用防护材料或其他外部措施，如采用喷塑（树脂）钢筋，钢筋表面涂锌，混凝土中掺加缓蚀剂、混凝土表面涂刷防护层，采用聚合物浸渍混凝土表层以及设置阴极保护设施等。

2.3 注重结构设计

在配筋率相同的情况下，尽量减少钢筋的直径，增加钢筋的数量，以增加钢筋的抗裂度；对于重要部位的结构，应有足够的刚度，以保证结构在正常使用极限状态下不产生裂缝或尽量减小最大裂缝宽度；对于有严格抗裂要求或承受多次重复荷载的结构，最好采用碎石混凝土，以增加胶合力，从而减少其内部孔隙率。

2.4 加强对钢筋混凝土结构的养护及监测

夏季高温时，为防止水分蒸发过快，应进行保水养护，采取覆盖、浇水等措施；冬季则应采取盖草袋、加防冻剂等保暖措施，以防止内外温差过大或冻坏；对于一些大体积的混凝土结构，往往需要进行内部温度的检测控制，以便及时调节温度，防止因温差过大而产生裂缝。

钢筋混凝土结构的耐久性是一个极其重要的问题，对于这一问题的探讨与研究应当重视并持续下去。提高结构的耐久性，在钢筋混凝土结构的设计、施工与维护中，不断寻求有效可行的措施，我们终将在耐久性研究上迈出更加重要的脚步。

参考文献

[1]李景成.浅析钢筋混凝土结构耐久性改善措施[J].中国水利水电市场，2008（1）.

[2]任金鹏.分析如何提高钢筋混凝土结构的耐久性[J].广东建材，2010（5）.

[3]宗翔.浅谈钢筋混凝土结构的耐久性[J].科技信息，2011（21）.

梁慧颖（1991-），女，壮族，广西壮族自治区南宁人，现为郑州大学水利与环境学院2010级水利水电工程专业本科生。