浅谈混凝土结构的耐久性

浅谈混凝土结构的耐久性
摘要：混凝土结构的耐久性损伤主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。

破坏因素主要包括大气和近海环境的钢筋锈蚀、冻融循环、化学腐蚀、淡水溶蚀、物理磨损以及各种因素的综合作用，本文将根据作者的实践经验提出改善混凝土耐久性的措施。

关键词：混凝土；耐久性；破坏因素；措施
abstract: the durability of the concrete structure damage is shown as: the concrete damage; steel corrosion, embrittlement, fatigue, stress corrosion; and steel and concrete binding anchor role between the three aspects such as the weakened. damage factors including atmosphere and offshore environment of the rebar corrosion, and freeze-thaw cycles, chemical corrosion, fresh water dissolution, physical wear and all kinds of combination of factors, this paper will put forward according to the author’s practical experience to improve the durability of concrete measures.
keywords: concrete; durability; damage factors; measures
中图分类号： tu375 文献标识码： a 文章编号：
1 前言
随着社会科学的发展，越来越多的混凝土的出现，高强度、高性能混凝土现已不是技术问题，然而混凝土耐久性问题确实是现存的主要问题，如何能在符合经济合理及工作性的前提下提高混凝土的耐久性已成为专家学者们讨论及研究的话题。

混凝土结构的耐久性损伤主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。

国内外工程调查资料都表明，钢筋锈蚀是混凝土结构最普遍、危害最大的耐久性损伤，在环境相对恶劣的条件下，因钢筋严重锈蚀使结构往往达不到预期使用的寿命。

破坏混凝土耐久性的因素主要包括大气和近海环境的钢筋锈蚀、冻融循环、化学腐蚀、淡水溶蚀、物理磨损以及各种因素的综合作用。

造成混凝土耐久性损伤的主要因素
（1）大气环境对混凝土结构耐久性的影响
一般环境主要针对混凝土无明显腐蚀作用，不存在冻融损伤和化学腐蚀，但可因碳化引起钢筋锈蚀的环境。

其中一般室内环境和一般室外不淋雨环境属于条件最好的环境，钢筋锈蚀速率很慢；潮湿地区，室外淋雨环境条件相对恶劣，钢筋表面可以交替得到充分的氧气和水分，钢筋锈蚀的速率快的多。

大气污染环境主要指含有二氧化硫等腐蚀性介质的工业大气环境，一些重工业车间还经常伴有高温、高湿，大气污染环境引起的耐久性损伤也主要是钢筋锈蚀。

二氧化硫加速混凝土中性化，与水泥石结合生成硫酸盐导致混凝土疏松，有助于氧和水分渗透，使钢
筋锈蚀速率加快。

在《混凝土耐久性检验评定标准》jgj/t193-2009中，将混凝土抗渗等级划分为p4、p6、p8、p10、p12五个等级；将抗硫酸盐等级划分为ks30、ks60、ks90、ks120、ks150五个等级。

混凝土碳化以后，碱度降低，保护钢筋免于生锈的钝化膜破坏，在有氧和水的条件下发生化学反应，生成铁锈，锈蚀产物是铁原体积的3～8倍，混凝土保护层受到膨胀压力，出现沿筋的锈胀裂缝。

碳化引起的钢筋锈蚀在保护层开裂前属于微电池腐蚀，钢筋锈蚀相对均匀；保护层开裂后，裂缝处钢筋成为阳极，则以宏电池腐蚀为主，钢筋腐蚀速率加快。

碳化引起的钢筋锈蚀发展相对缓慢，钢筋锈蚀三个阶段的发展过程（开始锈蚀、保护层锈胀开裂、裂缝开展到某一宽度）取决于环境条件、保护层厚度、混凝土密实度等因素，有的可持续到几十年甚至上百年的时间，但环境恶劣，保护层过小，混凝土密实性差时，也可能仅需几年或十几年的时间经历这一过程。

（2）冻融环境对混凝土结构耐久性的影响
冻融环境主要是指微冻地区、寒冷地区和严寒地区，混凝土在冻融循环作用下会丧失强度、逐层剥离。

冻融损伤还会加速钢筋锈蚀。

冻融损伤程度取决于冻融循环次数、冻融温度和混凝土保水程度。

在《混凝土耐久性检验评定标准》jgj/t193-2009中，将混凝土抗冻性能等级（快冻法）划分为f50、f100、f150、f200、f250、
f300、f350、f400八个等级。

抗冻标号（慢冻法）划分为d50、d100、d150、d200四个等级。

（3）氯盐侵蚀对混凝土结构耐久性的影响氯盐浸蚀环境主要指近海地区可能造成氯离子浸蚀的大气环境，潮汐区、浪溅区以及除冰盐环境。

大气腐蚀性与大气的盐雾度有关，氯盐浸蚀主要引起钢筋锈蚀，锈蚀速率要比碳化引起钢筋锈蚀快的多。

氯离子通过外界深入混凝土中，氯离子半径小，穿透能力强。

到达钢筋表面后迅速破坏钝化膜形成腐蚀电池，氯离子与铁离子反应，生成feci2,在水中遇oh-立即生成fe（oh）2，游离氯离子再与铁离子结合，如此循环。

其锈蚀过程与碳化腐蚀一样经历开始锈蚀、保护层锈胀开裂、混凝土表面出现可接受最大外观损伤三个阶段。

在《混凝土耐久性检验评定标准》jgj/t193-2009中，将混凝土抗氯离子渗透性能当采用氯离子迁移系数时划分为rcm-ⅰ、rcm-ⅱ、rcm-ⅲ、rcm-ⅳ、rcm-ⅴ五个等级。

当采用电通量时划分q-ⅰ、q-ⅱ、q-ⅲ、q-ⅳ、q-ⅴ五个等级。

（4）混凝土的耐磨性对混凝土结构的耐久性影响
混凝土的耐磨性取决于其强度和硬度，尤其是面层混凝土的强度和硬度。

水泥混凝土路面长期经受车荷载的反复作用，要求路面有很高的耐磨能力，磨损量是评定混凝土耐磨性的重要指标。

3改善混凝土耐久性能的措施
（1）合理选用原材料
应按规范规定对进场原材料进行严格的质量检验。

同时合理改善原材料的颗粒级配。

好质量的材料为工程使用期混凝土的耐久性打下了良好的基础。

（2）减小水灰比
通过降低混凝土的水灰比可以提高混凝土的抗渗性能。

混凝土渗透性的高低反映了气体、液体或离子在其中的扩散、迁移的难易程度。

多项试验表明减小水灰比可以提高其抗碳化性能，能够改善其抗冻融性，还可以提高再生混凝土的耐磨性。

（3）掺加掺合料和外加剂
适当的掺加掺合料和外加剂可以提高混凝土的密实性。

例如掺加粉煤灰可以改善混凝土的抗渗性和抗硫酸侵蚀性。

粉煤灰的主要矿物组成是玻璃体，这些球形玻璃体表面光滑，粒度细，质地致密，内比表面积小，对水的吸附力小，这些物理特性，不仅使水泥浆体需水量小，而且他们往往填充于水泥浆体空隙中，使混凝土密实性大大提高，由于吸水量小，使掺加粉煤灰的混凝土干缩性小，故抗裂性好。

（4）防锈涂层法
防锈涂层法包括混凝土表面涂层、混凝土表面聚合物浸渍、钢筋表面涂层等，这类方法主要通过设置致密层切断氯离子或其他侵蚀介质到达钢筋表面的路径而达到防止钢筋锈蚀的目的。

（5）高性能混凝土
高性能混凝土采用常规原材料和通用的混凝土制备工艺，制得
具有高施工性，高体积稳定性、较高的强度，并能维持其强度持续增长，高抗渗透性，并最终获得高耐久性能的混凝土。

（6）加强结构使用阶段的维护与检测，提高混凝土的耐久性。

4 结语
目前，在一般建筑结构、桥梁结构方面，混凝土是随着结构向高层化、大跨度化方向发展而发展的，其使用年限不再只有几十年，而是上百年，因此要求混凝土具有很高的耐久性。

然而现如今大量混凝土结构由于环境侵蚀、材料老化及使用不当产生各种积累损伤，使结构耐久性下降，从而不能满足结构的安全与正常使用。

所以，要结合当前实际进行合理的生产、使用混凝土是摆在我们面前的首要任务与责任。

参考文献
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丁建彤、林星平、蔡跃波.水工混凝土质量控制方法，混凝土世界，2011.06:28-33
《混凝土耐久性检验评定标准》jgj/t193-2009。