浅析混凝土结构耐久性及高性能混凝土的应用

2015-04-16赵海霞杨国林

建材与装饰 2015年38期

关键词：耐久性高性能钢筋

赵海霞　杨国林

（许昌经典商品混凝土有限公司）

浅析混凝土结构耐久性及高性能混凝土的应用

赵海霞杨国林

（许昌经典商品混凝土有限公司）

随着科学技术的发展，混凝土结构逐渐成为现今社会上应用最广泛的工程结构，所以对混凝土结构的耐久性进行相关的检测就是非常重要的事情了。本文就主要介绍了混凝土结构的耐久性研究状况，对混凝土结构的耐久性进行相应的检测与评估，并且在对高性能混凝土的应用方面也作了一定的整理。

混凝土结构；耐久性；高性能混凝土；应用

前言

由于混凝土结构在土木工程中所展现出来的许多优点得到了人们的认可，所以它不断成为了当今工程界应用最广泛的结构。它具有寿命长、较长时间不用维护等优点，但是随着长时间自然环境的侵蚀，这种优点所展现出来的相关功能会逐渐衰减，这是一个自然的客观规律，所以在此情况下，混凝土结构的耐久性问题就显得尤为重要了。

1　混凝土的使用现状

在现实情况中我们比较容易能够得到混凝土结构的相关原材料，而且施工也非常方便，在养护费用上也是很便宜的，所以它得到了诸多工程人士的青睐，在很多施工建筑中都采用了混凝土结构。但是在现实使用情况中，由于大量的钢筋混凝土结构耐久性不足，从而导致工程结构过早破坏、拆除以及时效，所以相关维修人员必须及时进行大量的加固维护，这给企业以及国家都造成了严重的经济损失。这种情况引起了世界上各个工程师的高度重视，并驱使他们不断进行混凝土结构耐久性的研究，从而能够找到有效的解决方法。

2　混凝土结构耐久性的影响因素

通过对现实状况下的混凝土结构进行研究，得到了影响混凝土结构耐久性的主要因素：钢筋的锈蚀、混凝土自身的腐蚀、混凝土与钢筋之间粘接作用的减弱。下面就一一进行详细介绍：

2.1混凝土自身的腐蚀

混凝土呈碱性，是因为它的成分里面含有氢氧化钙，这在高度的碱性环境中使得钢筋表面形成一层保护薄膜，保护钢筋不受酸性物质的侵蚀作用。但是在长时间的自然环境中，空气中的酸性物质会通过各种小型缝隙进入到混凝土结构中去，从而溶解于缝隙中的液体之中，与水泥水化作用的相关产物发生一系列化学反应，形成碳酸钙，这就在很大程度上会中和掉混凝土中的碱，其实就是混凝土的碳化作用。碳化作用本身对混凝土并没有什么太大的危害，甚至在一定程度上还会提高混凝土结构的强度以及密实性，但是将混凝土成分中的碱中和掉之后，会使钢筋表面的一层致密氧化保护膜遭到严重破坏，使得空气中的腐蚀性物质肆意进入混凝土结构中，从而破坏掉混凝土的结构，产生一定的裂缝，严重损坏了整体结构的稳定性，会对整个工程建筑产生不可预知的破坏，从而对人们的生产生活安全造成严重的威胁。

2.2碱骨料造成的影响

所谓的碱骨料反应即就是混凝土中的水泥在其水化过程中释放出一定量的金属与骨料中的二氧化硅发生相关的化学反应，从而生成一种碱性物质硅凝胶。此硅凝胶具有一定的吸水膨胀能力，在混凝土中发生不均匀的膨胀作用，对混凝土的内部结构造成严重的破坏，产生一些裂缝，使混凝土结构的强度大大降低，对耐久性造成影响，又因为碱骨料反应发生在混凝土结构中的各个角落，所以对其的防止和维修都是非常的困难。

2.3钢筋的锈蚀作用

水和氧是钢筋发生腐蚀的必要因素，在酸性物质使得混凝土裂开之后，水和氧就会很容易的接触到一起，从而会加快钢筋的腐蚀作用，使得混凝土裂缝进一步扩大，造成整体性破坏。另外，钢筋在外部物质的作用下也会发生相应的电化反应，并随之生成铁锈，使自身体积不断增大，造成混凝土进行顺筋裂缝，加快混凝土结构的破坏速度，这就给整体建筑结构埋下了安全隐患。

3　进行耐久性提高的措施

3.1加入减水剂

混凝土拌合物需要一定的流动性，我们在保持这种流动性的同时尽量减少水灰比例，使混凝土结构的总孔隙率大大降低。这是因为水泥在经过加水搅拌之后，会形成一种絮凝结构，大大降低混凝土的工作性能，在施工中就必须增加用水量来促使混凝土结构中形成较多孔隙，在加入减水剂之后，就会使整个水泥体系处于相对稳定的状态，从而实现减水的效果。

3.2防腐措施

在一般情况下，我们是采用表面涂防腐剂、环氧涂层钢筋以及阴极保护等措施来保护钢筋，以免被腐蚀。阴极保护是一种通过向钢筋混凝土中施加反向的电流来消除钢筋之间存在的电位差，从而减少腐蚀作用。环氧涂层钢筋技术还不够成熟，有待科学界进一步研究分析。在钢筋表面涂防止腐蚀的化学试剂是一种比较经济合理的防腐方法，在实际中被广泛应用。

3.3掺入活性矿物质

在混凝土中掺入一定量的活性物质可以填充混凝土中的一些孔隙，又因为活性物质中含有不少的二氧化硅及三氧化二铝，这两种组合物可以水泥水化物发生二次反应，从而在一定程度上改善水化胶凝物质的组成，降低混凝土的孔隙率，让水泥石结构更加的紧密，进一步提高混凝土的强度，增强耐久性。

4　高性能混凝土的应用分析

高性能混凝土即就是具有高耐久性、高强度性、高稳定性以及高工作性等许多优点，它被认为是目前世界上性能最为全面的混凝土，在许多重大工程中被采用，比如说：桥梁建筑、高层超高层建筑以及海港工程等。

4.1高性能混凝土的性能4.1.1耐久性

高性能混凝土是高效减水剂和矿物质超细粉的混合使用，这样在一定程度上能够有效地减少用水量，从而减少混凝土结构中的孔隙率，使整体结构能安全可靠的应用一个世纪之久，这就是所谓的耐久性。

4.1.2高强度性

由于混凝土本身就是一种非均质材料，在强度方面受很多因素的影响，其中水灰比是主要影响因素。对于一般的混凝土来说，水灰比的降低会增加混凝土的抗压强度，但是高性能混凝土是因为其中的高效减水剂对水泥的分散能力强以及减水率高，能够大幅度的降低混凝土的用水量。并且在高性能混凝土中加入一些矿物超细粉可以填充水泥之间的孔隙，在很大程度上改善界面结构，使得混凝土的致密性增强，从而有很大抗压强度。

4.1.3经济性

高性能混凝土具有很高的抗压强度，这样可以有效地减少结构的尺寸以及自身重力，在一定范围内增加使用的空间；良好的耐久性在很大程度上可以减少混凝土结构的维修费用，并且延长结构的使用寿命；最后它良好的工艺性可以减少施工人员的工作强度，并且能够加快施工速度，减少成本；以上这些都是高性能混凝土带来的经济效益。

4.2高性能混凝土的应用

4.2.1桥梁工程中

在桥梁工程建筑中，高性能混凝土具有独特的优势，主要体现在它跨径更长、构件更薄、耐久性强、抗压强度高以及主梁间距更大等。高性能混凝土被广泛应用在离岸结构以及大型长跨桥梁的建造之中，比如说在主梁、石墩部、墩基等，它易于浇筑、稳定性好，能够在海上高强度、非常恶劣的自然环境中生存下来，所以桥梁建设中高性能混凝土是必不可少的。

4.2.2公路工程

因为现代公路每天都需要承受大量的冲刷、摩擦损耗、腐蚀液体侵蚀等破坏，所以高性能混凝土的高施工性、高稳定性以及高耐久性都能够很好地帮助混凝土结构来抵御这些损耗，一方面高性能混凝土能够提高施工质量，保证路基不下沉；另一方面，由于其耐久性好，所以维修的次数就少，从而能够减少维修人员的工作量，也能够大大的降低经济费用，真可谓是实惠又耐用。