浅谈混凝土结构耐久性的影响因素

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SC I ENCE &TEC HN OLO GY I NFO RM ATI O N 建筑科学

在人类社会的发展过程中，混凝土已逐渐成为一种主要的土木工程材料。广泛应用于工业与民用建筑、给排水工程、道路工程、桥梁工程、水利工程以及矿井工程、国防建设工程中。人们经过多年的时间研究，在掌握控制混凝土强度的方法后，对其耐久性更为关注了。尤其，近年来不断出现混凝土结构不断遭到提前破坏，耐久性不良带来大量资源、能源浪费和生态环境恶化的问题。从世界范围看，当代建筑活动消耗的能源占总能源消耗量的50%，占自然能源总消耗量的40%，如何使混凝土结构使用寿命达到、甚至超过设计耐用年限，提高资源利用率，追求建筑物的长期效益，已成为人们亟待解决的问题。因此，混凝土耐久性与国民经济、环境保护、可持续发展等密切相关，是工程界最为关注的热点问题之一。混凝土的耐久性是指混凝土结构果在自然环境、使用环境及材料内部因素作用下保持工作能力的性能。常见的破坏因素有:冻融循环、碳酸化、钢筋锈蚀、海水侵蚀、淡水溶蚀、引力破坏、碱-集料反应和多因素综合作用等。而其中最常见的劣化过程有钢筋锈蚀;冻融循环;硫酸盐侵蚀和碱-集料反应。由于混凝土是一种非匀质脆性材料，有骨料、水泥石以及存留在其中的气体和水组成。在设计强度确定的条件下，混凝土的密实度对其结构的耐久性有很大的影响。而混凝土的密实度又与混凝土拌合物的和易性、施工工艺、施工方法密切相关。混凝土的和易性又是由水灰比、搅拌时间决定的，和易性好、振捣密实的混凝土，其内部存留得水和气体相对少，混凝土内部的孔隙率小，则混凝土的渗透性低。混凝土的渗透性是评价混凝土耐久性的重要指标，混凝土的渗透性是指气体液体或离子受压力、化学势或电场的作用，在混凝土中渗透、扩散或迁移的难易程度。一般情况下，渗透性低的混凝土，其耐久性一般比较好。混凝土的冻融破坏对其耐久性的影响也是比较大的，冻融破坏是指混凝土在负温与正温交替循环作用下发生剥落、开裂、强度降低、结构疏松乃至破坏的现象。由于混凝土内部的空隙存在游离水，接冰冻张又融化松弛，使硬化了的混凝土产生疲劳应力，石混凝土

内部产生裂缝、表面疏松剥落，造成混凝土强

度降低，结构遭到破坏，从而使结构耐久性降

低。

一般情况下，早期混凝土成较强的碱性，

由于空气中的C O 2侵入混凝土中,与水泥石中

的碱性物质发生化学反应,使PH 值下降,称为

混凝土的碳化。碳化的结果使混凝土的胶凝

孔隙和部分毛细管可能被碳化物(如C a C O 3)堵

塞，混凝土的密实度和强度有所增强，但是由

于碳化降低了混凝土孔隙中的PH 值，碳化一

旦达到钢筋表面，就会因其表面的钝化膜遭

到破坏而产生锈蚀。一般认为混凝土的碳化

深度大致与碳化时间的平方根成反比，即:

d=k t 1/2

式中d 为混凝土的碳化深度

k 为常数,取决于构件及其所处环境

t 为碳化持续时间。

碳化对混凝土的力学性能及构件受力性

能有一定的影响。最大危害是引起钢筋锈

蚀，埋设在混凝土中的钢筋，在正常情况下

处于高碱性(PH ≥12)介质中，表面生成一种

钝化膜。钝化膜有效地抑制了钢筋的锈蚀。若

钝化膜遭破坏，则钢筋会锈蚀，形成酥松的、

体积胀大的铁锈，使保护层剥落，有效断面减

小，从而影响爱混凝土结构的耐久性。

碱-集料反应。碱-集料反应是指水泥中

的碱和骨料中的活性氧化硅发生反应而生成

碱-硅酸盐凝胶并吸水膨胀，已硬化的混凝土

受不了膨胀力而产生开裂及破坏，如:

2Na 2O+Si O 2Na 2O Si O 2+H 2O

具有活性氧化硅的骨料称为活性骨料。

这类骨料与水泥中的碱发生反应产生凝胶的

同时体积可膨胀三倍左右。因而这种活性骨

料含量只要达到1%，就有相当危险。这种反

应很慢，有的要3～5年甚至更长时间才能被

人发现，因碱-骨料反应而引起的事故在世界

各地均有发现，因而值得引起重视。

为了增强结构的耐久性，提高建筑物的

使用寿命，必须了解影响砼结构耐久性的影

响因素，采用新工艺，新技术、新材料等，同

时研究采用这些材料所带来的技术优缺点，

大胆采用国内外先进技术，拓展高性能砼的

研究领域，将有助于改进砼的配制和施工技

术，提高砼耐久性。

浅谈混凝土结构耐久性的影响因素

①

张海源

(神华建设工程质量监督站内蒙古鄂尔多斯017209)摘要:本文简要介绍了影响混凝土结构耐久性的各种因素,了解了这些因素对钢筋混凝土耐久性的影响程度，以利于得到有效的控制，从而提高混凝土结构的耐久性。

关键词:混凝土耐久性钢筋锈蚀冻融循环碳酸化碱-集料反应

中图分类号:TU528文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2008)08(b )-0068-01

在施工工艺方面，大力推广清水砼施工工艺，提高砼内部的密实度及表面的光洁度，降低砼的渗透性，有利于提高砼耐久性。参考文献[1]江见鲸,王元清.建筑工程事故分析与处理[M ].中国建筑工业出版社.①作者简介张海源男(65,),汉,工程师8C E CE ECH A ::192-.