混凝土建筑結(jié)構(gòu)耐久性思索

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一、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題的分析

混凝土耐久性問題，是指結(jié)構(gòu)在所使用的環(huán)境下，由于內(nèi)部原因或外部原因引起結(jié)構(gòu)的長期演變，最終使混凝土喪失使用能力。即所為的耐久性失效，耐久性失效的原因很多，有抗凍失效，堿一集料反應(yīng)失效，化學(xué)腐蝕失效，鋼筋銹蝕造成結(jié)構(gòu)破壞等。下面作具體分析。

1、混凝士的凍融破壞。結(jié)構(gòu)處于冰點(diǎn)以下環(huán)境時(shí)，部分混凝土內(nèi)孔隙中的水將結(jié)冰，產(chǎn)生體積膨脹，過冷的水發(fā)生遷移，形成各種壓力，當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí)，導(dǎo)致混凝土的破壞?；炷涟l(fā)生凍融破壞的最顯著的特征是表面剝落，嚴(yán)重時(shí)可以露出石子。混凝土的抗凍性能與混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)和氣泡含量多少密切相關(guān)?？自缴僭叫?，破壞作用越小，封閉氣泡越多，抗凍性越好。影響混凝土抗凍性的因素，除了孔結(jié)構(gòu)和含氣量外，還包括：混凝土的飽和度，水灰比，混凝土的齡期，集料的孔隙率及其間的含水率等。

2、混凝土的堿一集料反應(yīng)?；炷恋膲A一集料反應(yīng)，是指混凝土中的堿與集料中活性組分發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土的膨脹，開裂，甚至破壞。因反應(yīng)的因素在混凝土內(nèi)部，其危害作用往往是不能根冶的，是混凝土工程中的一大隱患。許多國家因堿集料反應(yīng)不得不拆除大壩，橋梁，海堤和學(xué)校，造成巨大損失，國內(nèi)工程中也有堿一集料反應(yīng)損害的類似報(bào)道，一些立交橋，鐵道軌枕等發(fā)生不同程度的膨脹破壞?；炷翂A一集料反應(yīng)需具備三個(gè)條件，即有相當(dāng)數(shù)量的堿，相應(yīng)的活性集料，水份。反應(yīng)通常有三種類型：堿一硅酸反應(yīng)，堿一碳酸鹽反應(yīng)，慢膨脹型堿～硅酸鹽反應(yīng)，避免堿一集料反應(yīng)的方法可采用：①盡量避免采用活性集料；②限制混凝土的堿含量；⑨摻用混合材。

3、化學(xué)侵蝕。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處在有侵蝕性介質(zhì)作用的環(huán)境時(shí)，會(huì)引起水泥石發(fā)生一系列化學(xué)，物理與物化變化，而逐步受到侵蝕，嚴(yán)重的使水泥石強(qiáng)度降低，以至破壞。常見的化學(xué)侵蝕可分為淡水腐蝕，一般酸性水腐蝕，碳酸腐蝕，硫酸鹽腐蝕，鎂鹽腐蝕五類。淡水的沖刷，會(huì)溶解水泥石中的組分，使水泥石孔隙增加，密實(shí)度降低，從而進(jìn)一步造成對(duì)水泥石的破壞；研究表明，當(dāng)水泥石中的氧化鈣溶出5％時(shí)，強(qiáng)度下降7％，當(dāng)溶出24％時(shí)，強(qiáng)度下降29％，因此，淡水沖刷會(huì)對(duì)水工建筑有一定影響；而當(dāng)水中溶有一些酸類時(shí)，水泥石就受到溶浙和化學(xué)溶解雙重作用，腐蝕明顯加速，這類侵蝕常發(fā)生在化工碳酸對(duì)混凝土的影響主要為：在溶淅水泥石的同時(shí)，破壞混凝土內(nèi)的堿環(huán)境，降低水泥水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性，影響水泥石的致密度，造成對(duì)混凝土的侵蝕；硫酸鹽的腐蝕則表現(xiàn)為S042離子深入混凝~t~Jk泥組分反應(yīng)，生成物體積膨脹開裂造成損壞；海水中由于存在多種離子，侵蝕形式較為復(fù)雜，但主要是由于鎂鹽使硬化水泥石的結(jié)構(gòu)組分分解，同時(shí)硫酸鹽作用會(huì)造成對(duì)水泥石的損壞，而氧化鎂沉淀會(huì)堵塞混凝土孔隙，會(huì)使海水侵蝕有所緩和。

4、鋼筋的銹蝕。鋼筋的銹蝕，其一表現(xiàn)為鋼筋在外部介質(zhì)作用下發(fā)生電化反應(yīng)，逐步生成氫氧化鐵等即鐵銹，其體積比原金屬增大2-4倍，造成混凝土順筋裂縫，從而成為腐蝕介質(zhì)滲入鋼筋的通道，加快結(jié)構(gòu)的損壞。氫氧化鐵在強(qiáng)堿溶液中會(huì)形成穩(wěn)定的保護(hù)層，阻止鋼筋的銹蝕，但堿環(huán)境被破壞或減弱，則會(huì)造成鋼筋的銹蝕，如混凝土的碳化或中性化。造成混凝土碳化和中性化的原因，主要是混凝土的密實(shí)度即抗?jié)B性不足，酸性氣體(~nco，，s0，，H，s，HCL，NO，)滲入混凝土內(nèi)與氫氧化鈣作用；其二，氯離子對(duì)鋼筋表面鈍化膜有特殊的破壞作用，當(dāng)混凝土中氯含量超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，鋼筋會(huì)銹蝕，而水和氧的存在是鋼筋被腐蝕的必要條件，因此，若混凝土開裂，造成水和氧的通道，則鋼筋銹蝕加速，促成混凝土裂縫進(jìn)一步開展，混凝土保護(hù)層剝落，最終使構(gòu)件失去承載力。

5、使用方面的因素。有些舊建筑物已經(jīng)使用好幾十年了，已滿足不了現(xiàn)展的使用要求，這些建筑物經(jīng)常處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于費(fèi)用等因素的影響使用單位往往忽視對(duì)建筑物早期的防腐處理和必要的維修加固，縮短了建筑物的使用壽命。

二、提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要技術(shù)措施

1、合理選擇混凝土結(jié)構(gòu)的組成材料?；炷粮鹘M成材料及鋼筋的選用應(yīng)滿足材料的耐久性質(zhì)量要求，應(yīng)按規(guī)范規(guī)定對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)。同時(shí)合理改善顆粒級(jí)配，提高混凝土的密實(shí)性。從而提高耐久性。

2、提高混凝土的密實(shí)性。控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量，改善混凝：f的施工工藝，攪拌均勻、充分振搗，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。除了選擇及配良好的集料和精心施工保證混凝土充分搗實(shí)和水泥亢分水化外，水灰比是影響混凝土密實(shí)性的最重要的條件，故《橋規(guī)》(JTGD62)中規(guī)定了各類環(huán)境條件下滿足混凝土耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量值。同時(shí)適當(dāng)摻用外加劑，如摻用減水劑或引氣劑，可改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)性。

3、改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)的選型、布置和構(gòu)造應(yīng)有利于減輕環(huán)境因素對(duì)結(jié)構(gòu)的作用。采用具有防腐保護(hù)的鋼筋(例如，體外預(yù)應(yīng)力筋，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，環(huán)氧涂層鋼筋等)；加強(qiáng)構(gòu)造配筋，控制裂縫發(fā)展；加大混凝土保護(hù)層厚度等。Ⅸ橋規(guī)》(JTGD62-2004)與舊橋規(guī)相比，構(gòu)造鋼筋用量增多，混凝士保護(hù)層加大，構(gòu)造不合理的地方進(jìn)行了調(diào)整。

4、采用高強(qiáng)混凝士以提高結(jié)構(gòu)物的耐久性。高強(qiáng)度混凝土(50MPa以上)的配制特點(diǎn)就是低水灰比，加外加劑，摻用超細(xì)活性摻合料，它的研制和應(yīng)用解決的核心問題之一就是保證耐久性。由于高強(qiáng)混凝土的密實(shí)性能好，抗?jié)B、抗凍性能均優(yōu)于普通混凝土，因此不但適用于高層和大跨度結(jié)構(gòu)物，對(duì)干海洋和港I：1工程，其抗?jié)B和耐腐蝕性能均大大優(yōu)于普通混凝士。

5、加強(qiáng)橋面排水和防水層設(shè)計(jì)，改善橋梁的環(huán)境作用條件。

6、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)使用階段的維護(hù)與檢測(cè)，提高混凝土的耐久性。

三．總結(jié)

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是一個(gè)涉及環(huán)境、材料、設(shè)計(jì)、施工等多種因素的復(fù)雜問題，要解決好這個(gè)問題需要進(jìn)行多方面的工作。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性應(yīng)由正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇以及嚴(yán)格的施工質(zhì)量來保證，同時(shí)應(yīng)注意對(duì)其在使用階段實(shí)行必要的管理和維護(hù)。只有這樣，才能保證和提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，才能保證我國建筑事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。