淺談建筑混凝土耐久性

馬書(shū)辰

河北省新樂(lè)市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局（050700）

淺談建筑混凝土耐久性

馬書(shū)辰

河北省新樂(lè)市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局（050700）

混凝土是當(dāng)今最重要的結(jié)構(gòu)工程材料之一，其質(zhì)量直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的正常使用與安全。這里主要論述建筑混凝土材料的性能及耐久性措施。

建筑工程；混凝土；性能分析

隨著建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及人們對(duì)建筑工程質(zhì)量重要性的認(rèn)識(shí)，混凝土性能不僅僅是追求混凝土的強(qiáng)度，混凝土的耐久性問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。所謂結(jié)構(gòu)耐久性，就是結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件在可能引起材料性能劣化的各種作用下能夠長(zhǎng)期維持其原有性能的能力。

1 常見(jiàn)的混凝土性能劣化

1.1 鋼筋銹蝕

1）鋼筋在混凝土的高堿性環(huán)境中不會(huì)銹蝕，能在表面形成氧化的鈍化膜，隔絕水分、氧氣與金屬的接觸。空氣中的二氧化碳擴(kuò)散到混凝土內(nèi)部并與混凝土中的氫氧化鈣反應(yīng)生成的碳酸鈣（碳化），降低混凝土堿度，當(dāng)碳化從混凝土表面逐漸向里發(fā)展到鋼筋表面位置，鈍化膜破壞。2）銹蝕發(fā)展階段:從脫鈍開(kāi)始持續(xù)銹蝕到其可接受的劣化程度的時(shí)間。碳化產(chǎn)物會(huì)增加混凝土的密度性，在潮濕條件下，碳化到一定程度后還會(huì)停止發(fā)展，保護(hù)層厚的鋼筋很難被銹蝕。碳化引起鋼筋脫鈍后，如無(wú)氯鹽存在，銹蝕發(fā)展速度非?？?，在氧氣與水分參與下，氯鹽促使鋼筋銹蝕本身并不消耗，因此氯鹽引起銹蝕遠(yuǎn)比碳化銹蝕嚴(yán)重。

1.2 混凝土的凍融破壞

混凝土中的毛細(xì)孔隙受凍后膨脹，如混凝土的飽水程度高，毛細(xì)孔隙內(nèi)存在的氣體少，就會(huì)產(chǎn)生很大壓力，造成混凝土損傷，開(kāi)裂并剝落。

1.3 混凝土的化學(xué)腐蝕

1）硫酸鹽能與水泥水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣和水化鋁酸三鈣作用,分別生成硫酸鈣和鈣礬石，均造成體積膨脹，使混凝土開(kāi)裂破壞——化學(xué)破壞。2）噴射混凝土中高含量的硫酸鈉鹽速凝劑也可能造成腐蝕。硫酸鹽的破壞主要發(fā)生在頻繁干濕交替的環(huán)境，如一端置于地下而另一端伸出地面的構(gòu)件靠近地表部分。

1.4 混凝土的堿-骨料反應(yīng)

自身化學(xué)腐蝕，混凝土使用了含有活性礦物成分的砂石骨料,遇水后與混凝土中的堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成某種膠凝體，體積膨脹，可使混凝土發(fā)生脹裂破壞。

1.5 由于水泥強(qiáng)度的不斷提高和施工進(jìn)度加快，實(shí)際混凝土耐久性質(zhì)量大幅度下降

1）有些水泥廠為了提高水泥強(qiáng)度，熟料磨得越來(lái)越細(xì)，因此降低了混凝土抗裂性。2）由于施工速度過(guò)快，混凝土不能充分養(yǎng)護(hù)，阻礙了水泥的充分水化反應(yīng)，降低了混凝土的密實(shí)度，使表層混凝土的抗?jié)B性成倍降低，使鋼筋開(kāi)始銹蝕的年限成倍縮短。同時(shí)，由于混凝土過(guò)早加載受載，破壞了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成混凝土早期開(kāi)裂。

2 提高混凝土耐久性措施

混凝土和鋼筋的劣化過(guò)程，都需要有水的參與或以水作為媒介。為阻止水、氧氣、二氧化碳等氣體和鹽、酸等有害分子或離子侵入混凝土內(nèi)部,最根本的措施就是:1）增加混凝土自身的密實(shí)性和抗裂性；2）確保鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，延緩有害物質(zhì)到達(dá)鋼筋位置的時(shí)間。

2.1 改善混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)

1）明確設(shè)計(jì)使用年限:對(duì)不同使用年限，規(guī)定不同要求。2）細(xì)化環(huán)境類(lèi)別與作用等級(jí)。3）規(guī)定構(gòu)造要求:規(guī)定保護(hù)層厚度（與強(qiáng)度等級(jí)掛鉤）；防排水要求；裂縫控制等。4）混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能要求:①規(guī)定混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí);②規(guī)定量大水膠比（不能用最小用水量代替）;③限定范圍的混凝土原材料（品種、用量、質(zhì)量）,限定范圍的膠凝材料和化學(xué)外加劑（引氣劑），骨料的最大粒徑；④限定有害化學(xué)成分（氯離子、SO3、堿）的最大含量，保證所需的耐久性質(zhì)量。

2.2 增加混凝土密實(shí)性

1）低水膠比能改善混凝土漿體及其與骨料間的界面微結(jié)構(gòu)，降低混凝土內(nèi)的毛細(xì)孔隙率。2）摻加粉煤灰等礦物摻和料能降低水化熱和減少拌合水,改善水化產(chǎn)物的微結(jié)構(gòu)并有利于防裂。

通過(guò)火山灰反應(yīng)，能進(jìn)一步改善漿體及骨料界面結(jié)構(gòu)，并增加單純凝土后期強(qiáng)度大摻量粉煤灰混凝土對(duì)氯離子的吸附作用，并能抑制堿-骨料反應(yīng)。

2.3 混凝土的抗?jié)B性（抗侵入性）

混凝土的抗?jié)B性,即混凝土阻擋外部分子、離子或流體傳輸?shù)交炷羶?nèi)部的能力。

1）增加抗氯鹽引起鋼筋銹蝕的混凝土保護(hù)層厚度。2）開(kāi)發(fā)防腐蝕措施:環(huán)氧涂層鋼筋、混凝土防腐面層、阻銹劑、陰極保護(hù)等。

2.4 凍融環(huán)境

限制粉煤灰摻量和粉煤灰中的燒矢量，摻入適量引氣劑，改善混凝土內(nèi)部微結(jié)構(gòu)。

2.5 氯鹽環(huán)境

限制單獨(dú)使用硅酸鹽水泥混凝土，采用低水膠比的大摻量礦物摻加和料混凝土（加少量硅灰），特別是粉煤灰。

2.6 化學(xué)腐蝕環(huán)境

使用低C3A的水泥及較大摻量礦物摻和料混凝土。

2.7 預(yù)應(yīng)力體系的耐久性

在干濕交替的一般環(huán)境和氯鹽環(huán)境中，應(yīng)采取多重防護(hù)措施（灌漿、連續(xù)密封的高密度塑料波形管等）。

環(huán)境非常嚴(yán)重時(shí)再用環(huán)氧涂層鋼絞線(xiàn)、阻銹劑等。

環(huán)境極端嚴(yán)重時(shí)，宜采用能定期檢測(cè)和更換的無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力體系。

2.8 堿-骨料反應(yīng)

1）嚴(yán)格控制材料品種、質(zhì)量；2）采用低含堿量水泥，大摻量礦料粉。

2.9 提高施工質(zhì)量

1）嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)材料質(zhì)量，使材料各項(xiàng)工作指標(biāo)符合要求。2）嚴(yán)格按配合比施工，并根據(jù)材料變化及時(shí)調(diào)整。3）認(rèn)真澆筑和養(yǎng)護(hù)，保證混凝土的密實(shí)性和各項(xiàng)性能達(dá)到要求。4）做好成品保護(hù)工作。5）尊重客觀規(guī)律，按合理施工周期施工。

2.10 使用階段的定期維護(hù)與檢測(cè)

工程竣工后,用戶(hù)應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)和檢測(cè)，根據(jù)環(huán)境條件及構(gòu)件的變化，及時(shí)檢測(cè)混凝土，并根據(jù)具體情況進(jìn)行加固處理，保證混凝土的耐久性。