混凝土结构耐久性探析

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1、混凝土结构耐久性探析常州工程职业技术学院季荣华2003,9摘要：本文从工程角度分析了混凝土耐久性问题，并总结了提高混凝土耐久性的几点措施关键词：耐久性碱-集料反应腐蚀高性能栓1混凝土工程中的耐久性问题强度和耐久性是混凝土结构的两个重要指标，因以往工程屮习惯上只重视混凝土的强度，或片面追求高强度而忽视混凝土的耐久性。混凝土的耐久性是使用期内结构保证正常功能的能力，关系结构物的使用寿命，随着结构物老化和环境污染的加重，混凝土耐久性问题已引起了各主管部门和广大设计、施工部门的重视。曾有调查表明，国内大

2、多数工业建筑在使用25-30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物的使用寿命仅15-20年，桥梁、港口等基础设施工程尤其严重。许多工程建成后几年就岀现钢筋锈蚀、混凝土开裂。有专家指出，我国人干基础设施工程建设的高潮还需延续，而由于忽视耐久性问题，迎接我们的还会有人修的高潮，其耗费将倍增于工程建设吋的投资。而其原因却往往是由于混凝土耐久性不足引起的。2混凝土结构耐久性问题的分析混凝土耐久性问题，是指结构在所使用的环境下，由于内部原因或外部原因引起结构的长期演变，最终使混凝土丧失使用能力。即所为的耐久

3、性失效，耐久性失效的原因很多，有抗冻失效、碱-集料反应失效、化学腐蚀失效、钢筋锈蚀造成结构破坏等。下面作具体分析。2.1混凝土的冻融破坏当结构处于冰点以下环境时，部分混凝土内孔隙中的水将结冰，产生体积膨胀，过冷的水发生迁移，形成各种压力，当压力达到一定程度时，导致混凝土的破坏。混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落，严重时可以鋸出石子。混凝土的抗冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关。孔越少越小，破坏作用越小，封闭气泡越多，抗冻性越好。影响混凝土抗冻性的因素，除了孔结构和含气量外，

4、还包括：混凝土的饱和度，水灰比，混凝土的龄期，集料的孔隙率及其间的含水率等。2.2混凝土的碱-集料反应混凝土的碱-集料反应，是指混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应，引起混凝土的膨胀、开裂、其至破坏。因反应的因素在混凝土内部，其危害作用往往是不能根冶的，是混凝土工程屮的一大隐患。许多国家因碱-集料反应不得不拆除大坝、桥梁、海堤和学校，造成巨大损失，国内工程屮也有碱-集料反应损害的类似报道，一些立交桥、铁道轨枕等发生不同程度的膨胀破坏。混凝土碱-集料反应需具备三个条件，即有相当数量的碱，相应

5、的活性集料,水份。反应通常有三种类型：碱-硅酸反应、碱-碳酸盐反应、慢膨胀型碱-硅酸盐反应，避免碱-集料反应的方法可采用：一、尽量避免采用活性集料；二、限制混凝土的碱含量；三、掺用混合材。2.3化学侵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、镁盐腐蚀五类。淡水的冲刷，会溶解水泥石中的组分，使水泥石孔隙增加，密实度降低，从而进一步造成对

6、水泥石的破坏；研究表明，当水泥石小的氧化钙溶出5%时，强度下降7%,当溶岀24%时，强度下降29%,因此，淡水冲刷会对水工建筑有一定影响；而当水中溶有一些酸类时，水泥石就受到溶淅和化学溶解双重作用，腐蚀明显加速，这类侵蚀常发生在化工厂；碳酸对混凝土的影响主要为：在溶淅水泥石的同时，破坏混凝土内的碱环境，降低水泥水化产物的稳定性，影响水泥石的致密度，造成对混凝土的侵蚀；硫酸盐的腐蚀则表现为SOf离了深入混凝土内与水泥组分反应，生成物体积膨胀开裂造成损坏；海水中由于存在多种离子，侵蚀形式较为复杂，但

7、主要是由于镁盐使硬化水泥石的结构组分分解，同时硫酸盐作用会造成对水泥石的损坏，而氧化镁沉淀会堵塞混凝土孔隙，会使海水侵蚀有所缓和。2.4钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀，其一表现为钢筋在外部介质作用卜•发生电化反应，逐步生成氢氧化铁等即铁锈，其体积比原金屈增大2-4倍，造成混凝土顺筋裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加快结构的损坏。氢氧化铁在强碱溶液屮会形成稳定的保护层，阻止钢筋的锈蚀，但碱环境被破坏或减弱，则会造成钢筋的锈蚀，如混凝土的碳化或屮性化。造成混凝土碳化和小性化的原因，主要是混凝土的密实度即

8、抗渗性不足,酸性气体（如C02、SO2、H2S.HCL、NO2）渗入混凝土内与氢氧化钙作用；其二，氯离了对钢筋表面钝化膜有特殊的破坏作用，当混凝土中氯含量超过标准时，钢筋会锈蚀，而水和氧的存在是钢筋被腐蚀的必要条件，因此,若混凝土开裂，造成水和氧的通道，则钢筋锈蚀加速，促成混凝土裂缝进一步开展，混凝土保护层剥落，最终使构件失去承载力；其三，钢筋在拉应力和腐蚀性介质共同作用下形成的脆性断裂，这种破坏可在较低拉应力和微弱介质作用下产生破坏；其四，钢筋的氢脆现彖，即预应力筋在酸性与微碱性的介质屮发生脆