浅析混凝土结构的耐久性

何廷梅

摘要：通过分析提高混凝土耐久性的技术措施，改善结构混凝土耐久性策略及质量保证措施，以确保混凝土的质量符合耐久性的要求。

关键词：混凝土 耐久性

0 引言

混凝土结构的设计寿命一般为40~50年，处于腐蚀环境中的混凝土远远达不到设计寿命要求，有的在15~20年就出现了钢筋锈蚀破坏，有的甚至不足五年就开始修复，为此的花费是惊人的。因此，提高混凝土结构耐久性的意义是重大的。

1 提高混凝土耐久性的技术措施

1.1 高性能混凝土 采用优质混凝土矿物掺和料和新型高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，低缺陷，高密实、高耐久的混凝土材料。高性能混凝土以较高的抗氯离子渗透性为特征，其优异的耐久性和性价比已得到认同。

1.2 提高混凝土保护层厚度 这是提高钢筋混凝土使用寿命的最为直接、简单而且经济有效的方法。但是保护层厚度并不能不受限制的任意增加，当保护层厚度过厚时，由于混凝土材料本身的脆性和收缩会导致混凝土保护层出现裂缝反而削弱其对钢筋的保护作用。

1.3 混凝土保护涂层 混凝土保护涂层具有阻绝腐蚀性介质与混凝土接触的特点，从而延长混凝土和钢筋混凝土的使用寿命。然而大部分涂层本身会在环境的作用下老化，逐渐丧失其功效，一般寿命在5～10年，只能作辅助措施。

1.4 涂层钢筋、耐腐蚀钢筋 采用耐腐蚀钢筋，如环氧涂层钢筋，对混入型和渗入型氯离子的防护都是很有效的。因为环氧涂层钢筋是在严格控制的钢厂流水线上涂覆的，通常可以保证涂层的高质量，涂层可以将钢筋与周围的混凝土隔开，即使氯离子和氧气等已经大量侵入混凝土，它还是可以起到保护钢筋，使钢筋免遭腐蚀的作用。

环氧涂层钢筋的主要不利方面是，环氧涂层使钢筋与混凝土的握裹力降低35％，使钢筋混凝土结构的整体力学性能有所降低；施工过程中对环氧涂层钢筋的保护要求极其严格，加大了施工难度；另外成本的明显增加也使其推广应用受到制约。

1.5 钢筋阻锈剂 钢筋阻锈剂通过影响钢筋和电介质之间的电化学反应，提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界浓度来稳定钢筋表面的氧化物保护膜，可以有效地阻止钢筋腐蚀发生，从而延长钢筋混凝土的使用寿命。因为阻锈剂的作用可以自发地在钢筋表面上形成，只要有致钝化的环境，即使钝化膜破坏也可以自行再生，自动维持，这不仅优于任何人为涂层，而且经济、简便。但由于其有效用量较大，作为辅助措施较为适宜

1.6 阴极保护 阴极保护的电化学原理就是：即使钢筋周围的混凝土有的已经碳化或含有大量氯离子，或者混凝土保护层薄而透水透气，或钢筋表面具有锈层，不让钢筋表面任何地方放出自由电子，使其电位等于或低于平衡电位，就可以使钢筋不再进行阳极反应，即钢筋锈蚀。

该方法是通过引入一个外加牺牲阳极或直流电源来抑制钢筋电化学腐蚀反应过程从而延长混凝土的使用寿命。但是，由于阴极保护系统的制造、安装和维护费用过于昂贵且稳定性不高，目前在钢筋混凝土结构中很少应用。

1.7 耐蚀剂 耐蚀剂是用矿渣、硬石膏、天然火山灰、活性激发组分等无机材料磨粉而成。其物理作用：耐蚀剂的比表面积，其微粉填充效应提高了水泥浆体与骨科之间的黏结强度，从而提高了混凝土的密实度。

化学作用：①耐蚀剂中的高活性微粉、活性二氧化硅不断与水化出来的CaOH2发生化学反应，生成更多的C-S-H凝胶，加快水泥水化速度，从而提高混凝土的强度。②火山灰的抗硫酸盐、抗侵蚀效果决定于二氧化硅的含量，二氧化硅含量高可以提高混凝土的耐久性，更重要的是在易被侵蚀的铝酸盐化合物上覆盖了一层C-S-H凝胶的保护膜。

2 改善混凝土耐久性的策略

改善混凝土结构耐久性需采取根本措施和补充措施。根本措施是从材质本身的性能出发，提高混凝土材料本身的耐久性能，即采用高性能混凝土；再找出起破坏作用的主次先后，对主因和导因对症施治，并根据具体情况采取除高性能混凝土以外的补充措施。二者的有机结合就是综合防腐措施。实践表明，采用高性能混凝土是在恶劣的环境下提高结构耐久性的基本措施，根据不同构件和部位，也可以提高钢筋保护层厚度（一般不小于50mm），某些部位还可复合采用保护涂层或阻锈剂等辅助措施，形成以高性能混凝土为基础的综合防护策略，有效提高混凝土结构的使用寿命。

因此，对混凝土结构的耐久性方案的设计遵循的基本方案是：首先，混凝土结构耐久性基本措施是采用高性能混凝土。同时，依据混凝土构件所处结构部位及使用环境条件，采用必要的补充防腐措施，如内掺钢筋阻锈剂、混凝土外保护涂层等。在保证施工质量和原材料品质的前提下，混凝土结构的耐久性将可以达到设计要求。

3 高性能混凝土的质量保证措施

高性能混凝土耐久性是一项系统工程。为保证系统性、完整性、规范性、科学性和可行性，需要一个完善的整体思路和框架。

3.1 预先质量控制与评估：在了解工程背景、使用环境以及混凝土材料在环境中的性能特点的基础上，通过对材料性能的试验研究，建立混凝土结构耐久性设计的数据和依据，并预测混凝土结构的实际使用性能。

3.2 耐久性方案设计：充分考虑各种可变因素对钢筋混凝土结构使用寿命的影响，如环境温度、混凝土内应力、裂缝等，以建立使用寿命预测系统，为耐久性方案的设计提供指导和依据。再以使用寿命预测系统为基础，制定有针对性的耐久性解决方案。

3.3 质量控制与评估：是指在方案的实施过程中如何控制各方面的质量以及如何对已完成部分的质量进行评估的过程。在质量控制与评估环节中，主要需要确立各种质量控制措施和实施标准，建立各种性能试验的评价体系，保证混凝土性能符合方案设计要求。

对于实际施工过程中，质量控制与评估将是重中之重。相对普通混凝土的质量控制而言，高性能混凝土施工质量控制主要涉及原材料质量、配合比、拌和、施工、保护层厚度、养护等方面，其重点和难点在于保护层厚度和养护等方面。

3.3.1 高性能混凝土保护层厚度的质量控制和保证措施 高性能混凝土保护层垫块采用变形多面体形式，高性能细石混凝土预制，垫块材料的强度及抗渗透性均不低于本体高性能混凝土的技术标准。

3.3.2 高性能混凝土的养护 混凝土表面容易产生由于阳光照射温度较高而温差过大的现象，同时由于风速较大也容易造成混凝土表面失水过快，混凝土表面收缩较大而导致混凝土开裂。因此，在实际施工过程中，混凝土浇注完毕后即覆盖塑料薄膜以保温保湿。对于箱梁等大型预制构件，由于预制场地的限制和施工进度要求，亦采用低温蒸养的方式。

对于现浇混凝土，混凝土成型抹面结硬后立即覆盖养生布，混凝土初凝后立即进行洒水养护，拆模前12小时拧松加固螺栓，让水从侧面自然流下养护，侧面拆模不小于48小时。

4 结语

影响结构混凝土耐久性的首要因素是氯离子的渗透速度。针对这一具体情况，并考虑实际情况，如原材料的可及性、工艺设备的可行性以及经济上的合理性等，采取以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性策略和方案，通过符合工程实际情况和技术水平的施工措施和质量保证措施，确保混凝土结构的质量符合耐久性的要求。

参考文献：

[1]朱获涛主编.混凝土结构耐久性与寿命预测.

[2]刘秉京主编.混凝土结构耐久性设计.