1、1探讨影响钢筋混凝土耐久性的因素及改进措施摘要：加强讨影响钢筋混凝土耐久性的因素及改进措施的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对讨影响钢筋混凝土耐久性的因素及改进措施进行了研究，具有重要的参考意义。 关键词：混凝土耐久性；碳化；设计；预应力； 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 长期以来,混凝土作为土建工程中用途最广,用量最大的建筑材料之一。在近百年的发展中,其强度不断提高。但是在提出高强度的同时,混凝土结构的耐久性问题也愈来愈被人们所关注。本文将从影响混凝土耐久性的原因出发,探讨并提出几点提高耐久性的的措施。 一、影响钢筋混凝土耐久性的主要因素 1.混凝土耐久性的
2、概念 混凝土耐久性是指混凝土在设计寿命周期内,在正常维护下,必须保持适合于使用,而不需要进行维修加固,即指混凝土在抵抗周围环境各种因素的作用下,仍能保持原有性能的能力。混凝土耐久性主要指以下几方面。 (1)抗渗性:混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能; (2)抗冻性:混凝土抵抗冻融循环破坏的能力; (3)抗侵蚀性:混凝土抵抗侵蚀性介质的能力; 2(4)碳化:混凝土表面与空气接触,发生二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙的过程。 二.影响混凝土耐久性的主要因素 1.混凝土的碳化 混凝土的碳化又称为混凝土的中性化,几乎所有混凝土表面都处在碳化过程中。它是空气中二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作
3、用,使其成分、组织和性能发生变化,使用机能下降的一种很复杂的物理化学过程。混凝土碳化本身对混凝土并无破坏使用,其主要危害是:由于混凝土碱性降低使钢筋表面在高碱环境下形成的对钢筋起保护作用的致密氧化膜、钝化膜遭到破坏,使混凝土失去对钢筋的保护作用,使混凝土中钢筋锈蚀。同时,混凝土的碳化还会加剧混凝土的收缩,这些都可能导致混凝土的裂缝和结构的破坏。因此混凝土的碳化应该是影响其耐久性的最主要因素,本文 侧重对此进行讨论。 2.混凝土的冻融破坏 混凝土是由水泥砂浆和粗骨料组成的毛细孔多孔体。在拌制混凝土时,为了得到必要的和易性,加入的拌和用水量总要多于水泥的水化所需的用水量,这部分多余的水便以游离水的
4、形式滞留于混凝土中形成连通的毛细孔,并占有一定的体积,另外,还有一些水泥水化后形成的胶凝孔。这种毛细孔的自由水就是导致混凝土遭受冻害的主要因素,因为水遇冷冻结成冰后会发生体积膨胀,引起混凝土内部结构的破坏。当混凝土处于饱水状态时,毛细孔中的水结冰,胶凝孔中的水处于过冷状态,这样使得胶凝孔3中的水向毛细孔中冰的界面处渗透,于是在毛细孔中又产生一种渗透压力。此外,胶凝孔向毛细孔渗透的结果必然使毛细孔中冰的体积进一步膨胀。由此可见,处于饱水状态的混凝土受冻时,其毛细孔壁同时承受膨胀和渗透两种压力。当这两种压力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土就会开裂。在反复冻融循环后,混凝土中的裂缝会互相贯通,其强度也
5、会逐渐减低,最后甚至完全丧失,使混凝土由表及里遭受破坏。 3. 侵蚀性介质的腐蚀 在各种侵蚀性介质如酸、碱溶液等作用的环境下,侵蚀性介质对混凝土产生腐蚀,最终可能导致结构破坏。 4.钢筋锈蚀 混凝土在一种或多种外界作用下,材料的耐久性能会发生衰退,逐渐降低了对其内部钢筋的保护作用。当钢筋外面的混凝土中性化或出现开裂等情况时,钢筋失去了碱性混凝土的保护,钝化膜破坏并开始锈蚀。锈蚀的钢筋不但截面积有所损失,材料的各项性能也会发生衰退,从而影响混凝土构件的承载能力和使用性能。钢筋锈蚀也是引起混凝土结构耐久性下降的最主要和最直接的因素。 三、针对混凝土碳化,提高钢筋混凝土结构耐久性能的措施 1.设计方
6、面 11 强调通风设计 CO2 对钢筋混凝土构件的耐久性能有不良影响,因此,工业厂房设计除满足使用功能外,要强调通风设计,特别是经常产生或容易产生 CO2 气体的厂房。在侧向通风或天窗通风受到限制不能满足要求时,必须采取机械4通风,将 CO2 气体迅速疏散到室外,降低室内 CO2 浓度,减轻其对厂房构件的碳化作用。 12 优先选用预应力结构 结构设计必须认真考虑 CO2 对结构的影响。大跨度厂房宜优选采用预应力结构,这是因为跨度大,也就是屋盖面积大,众多构件位于高空,难于维修保养,对钢筋混凝土构件裂缝控制更要从严掌握。虽然受弯混凝土构件通常都是带裂缝工作的,但这种裂缝的存在总是增加气体的渗入通
7、道,易使 CO2 渗入混凝土破坏钢筋保护膜,使得氧气和水分向钢筋表面扩散,导致钢筋锈蚀及混凝土构件受损而破坏。 13 强调混凝土强度等级和保护层厚度 对非预应力构件,第一要强调混凝土强度等级宜选择较高强度等级。任何情况下应大于或等于 C20,以保证混凝土的密实性,阻止 CO2 渗入混凝土内。第二要强调保护层厚度,提高混凝土抗碳化能力。 2.施工方面 混凝土质量一定要保证,它是构件具有耐久性的关键因素。混凝土碳化严重与否,首先是混凝土本身密实度,其次才是 CO2 浓度的影响。提高混凝土密实度可采用下列措施: (1)降低混凝土水灰比; (2)正确选择水泥标号和品种;(3)选择合理级配的粗细骨料;
8、(4)掺加合适的外加剂; (5)采取有效措施保证混凝土保护层厚度; (6)加强振捣; (7)加强养护。 3. 使用方面 (1)构件的使用环境条件对构件的使用寿命有很大影响,因此,不能任意改变原构件适用条件,结构的安全度中是不考虑使用不合理所造成的不5利影响的。 (2)增设覆盖面材料。在混凝土表面上覆盖一层其它材料,使混凝土与空气隔离,这样可以延缓混凝土的碳化或减小混凝土碳化的速度。如喷涂聚合物乳液改性砂浆等。 (3)构件因种种原因产生初始裂缝,要及时采取封闭措施,细微裂缝可以涂刷防水涂料,也可根据锈蚀程度用环氧树脂封闭,以形成阻止有害气体从混凝土缝隙中渗入扩散的物理障碍,阻止和延缓钢筋锈蚀的发
9、展,减缓因钢筋锈蚀导致的混凝土构件的破坏。 3 结束语 目前,混凝土结构耐久性现状已十分严重,这应该引起每一名从业人员的高度重视。设计方面应进一步明确使用年限,针对影响混凝土结构耐久性的主要因素如碳化、冻融破坏、侵蚀性介质的腐蚀、碱集料反应、钢筋锈蚀等因素,结合工程具体情况,采取具体措施。同时,应该大量使用新技术新成果,如高性能混凝土,来改善和提高混凝土的耐久性,延长混凝土工程的使用寿命。 参考文献 1龚洛书.混凝土的耐久性及其防护修补M.北京:中国建筑工业出版社, 1990 2王军民.市政构筑物混凝土耐久性及改进措施J.市政科技,2001(4) 3王博,杨玉法.混凝土碳化机理及其影响因素J.水利水电技术, 1995(11) 64邸小坛,周燕.旧建筑物的检测加固与维护M.北京:地震出版社, 1991 5HSCC-99 高强混凝土结构设计与施工指南S 6郑建岚.现代混凝土结构技术M.北京:人民交通出版社, 1999
