混凝土结构耐久性的现状分析及其对策:提高混凝土耐久性的措施有哪些

　　中图分类号：TP312 文献标识码：A　　摘要:所谓混凝土结构的耐久性，是指混凝土结构在规定的使用年限内，在自然环境、使用环境及材料内部因素等各种条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。混凝土耐久性主要指标：抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、碳化。结构的耐久性与安全性、适用性构成了结构的基本功能，也是影响结构可靠度的重要因素。文章主要介绍了混凝土耐久性的现状、影响混凝土耐久性的因素以及提高混凝土耐久性的措施。
　　关键词：混凝土；耐久性；结构可靠
　　1 混凝土耐久性的现状分析
　　混凝土在土木建筑工程中用来作为承重的主体结构，其用量大，对结构的安全性与经济性起主要作用，但由于各种因素的作用和影响，使房屋结构达不到规定的使用年限。许多现有建筑物的钢筋混凝土严重碳化，大面积裂缝和钢筋锈蚀等早期破损现象相当严重，不得不耗用大量资金维修、加固。混凝土耐久性低下既危及建筑物的局部或整体安全，也影响外观，这些混凝土建筑都远未达到混凝土应有的80%经济耐用年限。混凝土未老先衰! 已日益成为混凝土结构的一大普遍性病症。
　　2 造成混凝土耐久性不足的原因
　　混凝土的耐久性，主要决定于组成材料的品质与混凝土本身的密实度。影响混凝土耐久性的内部因素主要是指混凝土的强度、渗透性、保护层厚度、水泥品种、标号和用量等，其外部因素则指环境温度、湿度、二氧化碳含量等，另外，由于设计不周(结构设计的不合理以及因经验不足、错误套用规范、对特殊部位处理不当等)、施工质量差或使用中维修不当等也会影响耐久性能。下面对造成耐久性不足的主要原因进行分析。
　　2.1 混凝土的渗透性
　　混凝土的耐久性，与水和其他有害液体、气体向其内部流动的数量、范围等有关，因此抗渗性能高的混凝土，其耐久性就好。另外渗透性对混凝土的抗冻性也有重要影响，对混凝土内部结构会产生损伤与破坏。
　　2．2 混凝土冻融破坏
　　混凝土水化结硬后内部形成很多毛细孔。毛细孔中会残存一些游离水，在混凝土受冻时，毛细孔中同时受到膨胀压力和渗透压力，使混凝土结构产生内部裂缝和损伤，经多次反复冻结、融化，损伤积累到一定程度就引起结构破坏。
　　2.3 侵蚀性介质的腐蚀
　　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、镁盐腐蚀等五类。
　　2.4 混凝土的碳化
　　混凝土碳化是指混凝土内部水泥石中氢氧化钙与空气中的二氧化碳，在温度相宜时发生化学反应而产生碳酸钙和水，也称混凝土的中性化。碳化使混凝土的碱性降低。当碳化达到钢筋表面，并使钢筋表面的pH值降低到10 以下时，混凝土将失去对钢筋的保护作用，钢筋表面的钝化保护膜开始破坏。当有水和氧存在时钢筋开始锈蚀，因此混凝土碳化是大气环境中钢筋锈蚀的前提条件。
　　3 提高混凝土耐久性的措施
　　要提高结构的耐久性，就要针对影响混凝土耐久性的因素，从设计到施工再到使用，全面考虑，才可达到应有的效果。
　　3．1 合理进行耐久性设计
　　正确判别结构的使用环境，并确定设计使用年限。混凝土结构的使用环境不同，结构寿命就不同。设计时应认真调查分析，研究拟建结构所处的环境，按规范要求确定环境类别。然后按照建筑物的重要程度，根据《建筑结构可靠度设计统一标准》确定设计使用年限，也可根据业主的要求确定。同时要对对混凝土材料提出具体要求。根据规范要求，提出不同环境类别下的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量以及最大碱含量和保护层最小厚度，这些设计要求为减弱混凝土的碳化、防止钢筋锈蚀、降低混凝土的渗透性、防止冻融破坏等提供了基本保障。建筑结构的设计应同时考虑耐久性要求。
　　3．2 合理选用水泥品种
　　水泥性能对混凝土的耐久性，尤其是大体积混凝土的耐久性至关重要。其中水泥水化热是造成大体积混凝土开裂的直接原因，因此选用低水化热的水泥，可以减小裂缝，提高耐久性。混凝土抗化学腐蚀的能力一般取决于水泥的品种，不同品种的水泥抗化学腐蚀的能力是不一样的，选用与腐蚀类型或程度相适应的水泥品种，可以减小对混凝土的腐蚀。
　　3．3 合理设计混凝土配合比
　　控制水泥的最低用量，以保持混凝土的碱性; 同时尽量降低水灰比，以减小游离水的量，对此可以采用减水剂，在满足施工要求的前提下，降低用水量。用优质掺和料，比如在混凝土中掺入优质粉煤灰代替部分水泥，可以降低水泥用量，减小用水量，改善和易性，降低泌水率，减小干缩变形。通常粉煤灰可以代替约20%的水泥。掺用引气剂、减水剂及引气型减水剂，可以减小混凝土的冻融破坏。严格控制原材料的含盐量，试验表明，盐量达混凝土重量的0.1% ～ 0.2%时，即能引起钢筋的锈蚀。
　　3．4 提高混凝土的密实性，增强抗渗性
　　对于所使用的水泥的品种与标号，应根据工程所处环境的具体要求加以合理选择。对砂石材料应严格控制有害杂质含量。在混凝土施工中，应注意搅拌透彻，浇筑均匀，振捣密实，按规程要求仔细养护，经常保持新浇混凝土表面湿润，可采用养护液、覆盖养护材料等措施，以减少水分蒸发，避免出现表面裂缝，从而提高混凝土的质量，增强其耐久性。
　　3. 5 采用耐腐蚀钢筋
　　对于暴露在侵蚀性环境中的结构构件，其受力钢筋可采用环氧涂层带肋钢筋，预应力钢筋应有保护措施。还可以使用钢筋阻锈剂，它不但起到延缓钢筋锈蚀作用，还能适当提高混凝土的密实度和强度。
　　3．6 进行合理使用与正常维护
　　要严格按照建筑物的用途合理使用，未经技术鉴定及设计许可，不得改变结构的用途，不得损坏建筑物的承重结构。使用期间应定期进行监测，发现问题，要及时进行维护。宜根据环境类别，规定维护措施及检查年限; 对于重要的结构，宜在与使用环境类别相同的适当位置设置供耐久性检查的专用构件。
　　保证混凝土结构的耐久性是一个迫切的现实问题，对于保证结构的安全和正常使用具有现实意义。无论是新建结构或是房屋的加固改造，都应该高度重视耐久性措施的采用，否则将来会付出更大的经济代价，甚至出现安全问题。