潘旭

摘 要：混凝土结构由于其自身和使用环境的特点，从而存在严重的耐久性问题。钢筋混凝土结构物耐久性设计即通过设计计算，控制混凝土的变形裂缝等，保证其在使用年限内满足功能要求，具有可靠的适用性和耐久性。

关键词：混凝土 耐久性 裂缝 设计

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（a）-0100-01

1 混凝土的碳化

混凝土水泥石中的碱性物质，与大气中的二氧化碳气体或其他酸性特质的气体相互作用，使混凝土碱性下降，成分、组织和性能发生变化，使用机能下降的现象，称之为混凝土的碳化，又称为混凝土的中性化。混凝土的碳化本身并无破坏使用，但是碳化发生到混凝土结构内部钢筋表面时，造成pH值降低，混凝土碱性降低，损坏钢筋表面的保护层，混凝土材料失去对钢筋的保护作用，给钢筋脱钝提供了可能，给钢筋锈蚀提供了有利的条件；同时还会加剧混凝土的收缩，导致混凝土的抗压力下降，引起开裂。

混凝土的碳化与混凝土结构耐久性密切相关，是影响钢筋混凝土结构可靠度的重要因素，减小、延缓混凝土的碳化，对于提高结构耐久性有着总要的作用。在结构设计中，可以采取以下方法提高混凝土抗碳化能力。（1）保证混凝土保护层厚度，使混凝土碳化到钢筋表面时间接近建筑的使用年限。（2）提高混凝土密实性、增强混凝土结构抗渗性。（3）采用覆盖面层隔离混凝土表面与外部大气环境的直接接触。（4）合理设计混凝土配合比，保证水泥用量、降低水灰比。（5）采用减水剂等。采取这些措施，可以提高混凝土抗碳化能力，减少碳化造成的耐久性损失。

2 钢筋锈蚀

钢筋锈蚀是一个比较普遍、并且严重威胁结构安全的耐久性最关键问题，主要指钢筋在水，氧气等外部因素的作用下，发生电化学反应，钢筋表面形成铁锈物质的锈蚀现象。腐蚀介质与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应，使混凝土的碱性降低，钢筋表面的钝化膜遭到破坏，形成电位差，在阴极部位钢筋表面存在足够的氧气和水、在阳极区，使阳极部位的钢筋表面处于活化状之后，在外部因素的作用下，钢筋表面不断失去电子发生电化学反应，逐渐被锈蚀。钢筋锈蚀后体积膨胀，引起混凝土保护层脱落和结构开裂，使外部的水和氧气等可以更快的进入结构内部，形成恶性循环，加快锈蚀；同时钢筋截面积减少，构件承载力降低；不均匀锈蚀还会导致钢筋表面凹凸不平，应力集中，力学性能减弱，钢筋与混凝土之间粘结锚固性能降低，结构构件的承载力下降和结构破坏。

预防钢筋锈蚀主要是增强混凝土的密实度，提高抗渗性，增加混凝土的保护层厚度，减慢二氧化碳、氧气、水等向钢筋表面渗透扩散的速度，及防止氯离子在钢筋表面积聚。可以采用的保护措施，一是采用防护材料或外部措施，如采用防锈蚀钢筋-即环氧涂层钢筋、镀锌钢筋，不锈钢等、混凝土表面涂刷防护层、采用钢筋阻锈剂防止氯离子侵蚀、重大工程设置阴极保护设施（牺牲阳极法和输入电流法等）。二是采用设计上的方法利用和加强混凝土保护层自身的保护功能，增加混凝土保护层厚度来推迟腐蚀因子渗透到钢筋表面的时间，提高对钢筋锈蚀膨胀的抵抗力；增强混凝土的密实度，采用高效减水剂降低用水量，在保证混凝土流动性的同时减小水灰比，控制减小混凝土的总孔隙率；采用高效活性矿物掺料改善水泥石的胶凝物质的组成，使混凝土结构更为致密，增强混凝土的密实性。控制混凝土拌和物中的氯盐含量，增强混凝土自身抵抗环境侵蚀破坏的能力。此外，在结构设计时应采用合理的构件形式和配筋方式，使混凝土保护层厚度得到保证，防止钢筋锈蚀。

3 冻融破坏

混凝土是水泥砂浆和粗骨料组成的毛细孔多孔体。由于混凝土需要必要的和易性，在拌制混凝土时，加入的使用水量通常要多于水泥的水化水量，多余的水以游离水的形式存在于混凝土的毛细孔中。混凝土的冻融破坏即指当混凝土结构处于饱和水状态时，在受冻状态下，毛细孔中存在的水遇冷冻结成冰后会发生体积膨胀，对混凝土形成各种压力，使混凝土的结构内部产生细小损伤，经反复多次冻融循环作用后，逐渐积累，导致混凝土开裂，破坏。冻融破坏主要是在我国北方寒冷地区出现。混凝土的抗冻性能与内部的孔隙结构和气泡含量有关。孔越少，封闭气泡越多，混凝土抗冻性越好。在北方寒冷地区，特别是东北地区，防止混凝土的冻融破坏，可以采用的保护措施有降低混凝土的水灰比、也可以在混凝土使用引气剂（由于使用引气剂会降低混凝土强度，故在工程使用时应慎重选用）。

4 碱集料及侵蚀性物质的影响

混凝土是一种毛细孔多孔体。混凝土微孔中的碱性溶液与集料中的一些活性矿物质组分发生的化学反应即称为碱集料反应。随着我国经济水平的发展，近年来工程中使用的混凝土强度不断提高，水泥用量增加，水泥生产工艺也在改变，因而混凝土含碱量已在明显提高，提高了碱集料反应发生的几率。碱集料反应的主要危害在于，反应产生的凝胶吸水膨胀，导致混凝土材料剥落开裂，强度降低，影响结构物耐久性，而且一旦发生很难修复，故应采取有效预防措施。目前可以采用的保护措施主要是尽量避免采用活性集料，控制混凝土的总碱含量以保证混凝土的耐久性，通过掺入适量混合材料抑制碱集料反应，或者加入外加剂。为预防碱集料反应，在设计上应对外掺剂的使用提出要求。在石化、化学、冶金及港湾等工程中，在有侵蚀性介质作用的特殊环境下，混凝土结构受到化学介质如海水，硫酸盐，酸等作用，引起混凝土水泥石发生一系列变化，而逐步受到侵蚀。侵蚀性物质会造成混凝土结构破碎出现裂缝，有些化学介质还会与混凝土材料中的某些成分进一步反应，使混凝土体积膨胀，引起结构的进一步开裂破坏。侵蚀性物质对钢筋混凝土结构物耐久性的影响目前还需要进一步的研究解决。

5 结语

随着我国国民经济的发展，各项工程建设如火如荼地展开，建筑工程水平已经逐渐与国际接轨，各种类型混凝土的使用越来越广泛，混凝土结构耐久性问题需要迫切加以解决。现行设计规范采用的方法有一定的局限性。设计人员应结合设计经验，从诸多方面考虑影响混凝土结构耐久性的因素，采取措施保证结构具有可靠的适用性和耐久性。同时，我们在工程实践中要不断进行总结教训，吸取经验，研究新的技术、理论，推广使用新成果，改善、提高混凝土的耐久性，为国民经济建设做出贡献。

参考文献

[1] 李国泮，马贞勇，译.A.M.Neville.混凝土的性能[M].1983.

[2] GB/T 50746-2008混凝土结构耐久性设计规范.

[3] 冯乃谦，邢锋.混凝土与混凝土结构的耐久性[M].机械工业出版社，2009.endprint