混凝土结构耐久性问题研究

朱晓亮

混凝土结构是在建筑工程中广泛应用的结构形式，它具有许多优点，如在使用时整体的适应性能好，适应环境能力强，耐久性好，可塑性高，出现问题时维修的费用少等等。混凝土的质量对整个建筑工程的质量有很大的影响，但近些年来，混凝土结构的耐久性却出现了问题，混凝土碳化、建筑出现裂缝、混凝土的碱-集料反应，温度影响，氯离子的侵蚀、钢筋锈蚀等问题相继出现，在一定的程度上影响了混凝土的使用。

一、混凝土结构耐久性的主要研究内容

混凝土结构的耐久性是混凝土结构在使用的过程中由于混凝土材料自身性能的影响和外部环境的影响而对自身性能的保持能力和耐久能力。混凝土结构的耐久性会影响混凝土结构在整个建筑结构中的承载能力，影响建筑工程的进行和使用。对于混凝土结构耐久性的影响因素主要有四种，即外部环境因素、材料自身性质、构件承载力、结构的设计评估。

1.混凝土碳化

混凝土碳化是最常见的影响混凝土结构耐久性的因素，是指混凝土结构暴露在空气中，使混凝土中的碱性物质和空气中的二氧化碳和水产生化学反应，是混凝土结构的性能发生变化，降低混凝土的碱度，从而影响混凝土对钢筋的保护能力，造成钢筋锈蚀，影响建筑质量，还会造成建筑裂缝。在混凝土碳化中的主要化学反应方程式为CO2+H2O→H2CO3，Ca（OH）2+H2CO3→CaCO3+2H2O。而空气中的一部分二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸与混凝土中的主要碱性材料氢氧化钙发展中和反应，生成碳酸钙和水，影响混凝土的碱性性能。

2.混凝土的碱-集料反应

混凝土的碱-集料反应是指混凝土中的碱性物质，如水泥、额外添加的拌合水、掺合料等与集料中的活性成分发生反应，产生膨胀现象，是影响混凝土耐久性最主要的因素之一，而且这种影响是整体性的裂开，对这种影响没有有效的预防措施，没有修补的方法，因此结果非常严重。碱-集料反应发生的条件主要有三个，其一是在混凝土配比混合中的水泥、集料、额外添加的拌合水、掺合料等中含有碱性物质，或者混凝土在使用的环境中有碱性物质。其二是集料中含有活性成分，易与碱发生反应。其三是潮湿的环境，能让混凝土中的碱性物质和集料发生膨胀反应提供水分。混凝土在发生碱-集料反应之后，表面会出现明显特征，表面变形，出现裂缝，并且有渗出的物质。同时内部也会出现裂缝，反应产生硅胶状物体。而且混凝土发生碱-集料反应后，也会加速其它影响，例如混凝土的碳化反应，加速空气中的二氧化碳和水进入混凝土结构的速度，加速钢筋的锈蚀速度，然后这些影响又会反作用于混凝土结构上，增大裂缝，如此恶性循环，造成建筑工程的严重破坏，如果外部温度低，更会产生冻融破坏，让混凝土建筑工程破坏到无法修复的程度。

3.混凝土的冻融破坏

混凝土的冻融破坏是指混凝土中多于的自由水在环境的影响下，温度降低，产生冻结，体积增加发生膨胀，引起裂缝。混凝土在配比的时候会加入水泥和拌合水，为了让混凝土发挥更大的作用，加入的拌合水会大于水泥中的水含量，产生自由水，这部分自由水就会在寒冷的条件下产生冻结，破坏混凝土结构。尽管在正常情况下，这部分自由水不会对混凝土结构的内部造成严重的影响，因为还会有其它的排水孔，可是的那个排水孔中的水饱和的情况下，这种排水孔就会起到反作用，使膨胀效果进一步加剧，然后导致混凝土结构开裂，经过温度的冷热变化是混凝土内部和外部异同发生裂缝。在防止混凝土产生冻融破坏是，会采用的方法主要有：在混凝土配合中加入引气剂或减水剂，严格控制配合过程中的水灰比，加入防冻剂等。

4.混凝土受氯离子的侵蚀

混凝土受氯离子侵蚀主要是由于氯化物对混凝土结构的影响，破坏混凝土结构的钝化膜，，锈蚀钢筋，在混凝土结构中建立小型的腐蚀电池，产生电化学腐蚀作用。这中侵蚀在沿海地区较常见，海水中的氯离子通过自然界中的水循环作用于混凝土结构建筑，减少混凝土结构的使用寿命，而且在冬季的道路上会有积雪，防止道路因积雪结冰发生交通事故，就会道路上撒盐和盐水融化冰雪，保证道路的畅通，可是在这过程中，就会使氯离子进入混凝土结构中，产生侵蚀，影响混凝土结构的使用寿命。

5.混凝土结构中的钢筋锈蚀

混凝土结构中的钢筋一般由混凝土对其进行保护，可是由于环境的影响，外部的混凝土会发生不同程度的破坏，使钢筋失去混凝土的保护，然后在进一步锈蚀钝化膜，进而对钢筋进行锈蚀，影响混凝土结构的承载力和使用性能。这是影响混凝土结构耐久性最直接的因素。混凝土结构中的钢筋锈蚀主要有混凝土的碳化，碱-集料反应，氯离子侵蚀等方面的影响，破坏钢筋表面的混凝土的碱性，是混凝土产生开裂剥落，然后氯离子破坏钢筋表面的钝化膜，造成钢筋的电化学腐蚀，再在水和二氧化碳的影响下，锈蚀钢筋，从斑斑点点的锈蚀到主筋的锈蚀再到钢筋整体的锈蚀断裂。其中的电化学腐蚀反应原理主要是铁在阳极变为亚铁离子，在与阴极产生的氢氧離子结合成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁在与水和氧气变成氢氧化铁。对此的检测方法主要为无损检测，就是在不损坏使用情况的条件下对钢筋的锈蚀情况进行检测，检测钢筋的直径变化，钝化膜的厚度，混凝土的开裂程度等，检查钢筋锈蚀的程度和速度。

6.混凝土构件的耐久性

混凝土构件的耐久性是研究混凝土结构耐久性的基础。混凝土结构中混凝土受到外界环境的影响产生裂缝，从而影响钢筋表面的钝化膜，然后钢筋锈蚀，产生膨胀裂缝，然后造成混凝土的膨胀裂缝，反复循环就会影响混凝土构件的耐久性。

二、增强混凝土耐久性的方法

在混凝土结构建筑的设计阶段要根据标准规范安全度的要求来设计混凝土结构的耐久性。根据不同建筑工程的结构类型，所用到的材料，建成投入使用之后的功能和应用环境的温度、湿度、盐分等条件，设计不同的增强混凝土机构耐久性的方案。保证混凝土结构的建筑工程能够使用在不同的条件下，各设计人员要将强认识，在设计过程中好考虑懂啊混凝土结构耐久性的影响因素，对材料和施工步骤谨慎选择，合理应用，保证混凝土结构建筑工程的使用年限。在设计时可以加入防水剂，防锈剂都能减轻混凝土结构中的钢筋锈蚀程度，增强混凝土结构的耐久性。在施工过程中加强管理，控制施工的质量，严格不使用劣质材料和杜绝偷工减料情况的发生。投入使用之后做好防护工作，定期对混凝土结构进行维护，发现问题及时处理，对混凝土结构进行加固措施，保证混凝土结构建筑工程的使用年限和使用安全。

三、小结

综上所述，由于环境和材料本身性质的不同，对混凝土结构的耐久性产生了很大的影响。关系着国民经济的发展水平和人民生命和财产的安全，因此要加强对混凝土结构耐久性的研究工作的重视程度。