聊城大学混凝土建筑耐久性调查与分析

(聊城大学建筑工程学院， 山东 聊城 252000)

0 引言

开展对混凝土结构耐久性的研究，一方面能对已有的建筑物结构进行科学的耐久性评定和剩余寿命预测，以选择正确的处理方法；另一方面可对新建项目进行耐久性设计，揭示影响混凝土结构寿命的内部与外部因素，从而提高工程的设计水平和施工质量。因此，它既有服务于服役结构的现实意义，又有指导待建结构进行耐久性设计的理论意义，同时，对于丰富和发展钢筋混凝土结构可靠度理论也具有一定的理论价值[1]。聊城市处于温带季风气候区，四季的基本气候特点可概括为“春旱多风，夏热多雨，晚秋易旱，冬季干寒”。这种气候条件，于秋冬春季节易造成混凝土结构表面干旱，因而失水产生裂缝；而夏雨季节又易造成混凝土表面冲刷。冬季时在水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时，混凝土易于损坏[2]。另外，近年来聊城地区多次出现酸雨，使混凝土表面水泥溶解，出现空洞和裂缝，导致强度降低。

本文以聊城大学混凝土结构建筑为研究对象，统计其损伤破坏的原因、数量和所占比例，研究分析当地气候条件下建筑物耐久性的影响因素。为提高混凝土在当地气候、施工条件下的耐久性提供科学指导，具有重要的工程应用意义[3]。

1 聊城大学混凝土建筑物耐久性破坏类型及统计

由于现在的混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料构成的，因此其耐久性破坏一般是从混凝土或钢筋的材料劣化开始的。从混凝土结构耐久性损伤的机理来看，可以将其材料耐久性损伤分为化学作用引起的损伤和物理作用引起的损伤两大类。由化学作用引起的材料损伤主要有：混凝土碳化、混凝土中的钢筋锈蚀、碱-集料反应及混凝土的化学侵蚀，由物理作用引起的材料损伤主要有：混凝土冻融破坏、磨损、碰撞等。在大气环境条件下，对于钢筋混凝土桥梁的材料损伤形式，主要是：混凝土碳化、混凝土冻融破坏和钢筋的锈蚀。

混凝土耐久性能主要包括抗渗、抗冻、抗侵蚀等性能。本次以聊城大学校内建筑为调查研究对象，将其各种破坏类型进行统计分类，具体结果如下：

破坏形式：酸类腐蚀 软水腐蚀 冻融破坏 碱骨料反应 钢筋锈蚀 其他

破坏特征：多孔溶解 坑洞 表面脱落 膨胀、开裂 顺筋破坏 龟裂

形成要点：碳酸腐蚀 雨水冲击 冻融循环 水泥含碱量高 电化学 其他原因

百分比（%）：22 19 15 4 25 15

2 耐久性破坏发生部位及发生机理

2.1 宿舍楼耐久性破坏情况

聊城大学东校区建造于2002年，晚于西校十几年，外墙采用瓷砖作为建筑外墙的装饰和保护，混凝土结构保护较好。而宿舍内部主要是钢筋混凝土地板和楼梯，未铺地面砖进行装饰和保护。因此东校宿舍楼的破坏主要发生在楼体内部的地板和楼梯上。

地板破坏类型主要为软水腐蚀，因为学生洗衣服、泡脚等行为，使地板上残留较多的水份；再加之宿舍通风较差，导致地面长期保持潮湿，造成了氢氧化钙的溶解。在地面形成了较多的小坑，再加之人来人往，长期摩擦，有进一步加剧的趋势。楼梯上主要是因为混凝土保护层较薄，不少地方钢筋裸露，导致了钢筋的锈蚀。在潮湿的环境中，可形成电化学锈蚀。

聊城大学西校宿舍因为老旧，而且部分建筑外墙没有瓷砖防护而导致耐久性较差。墙面出现多孔、剥落、不平整等现象。这是因为近年来，聊城出现多次酸雨，其中的含酸成分与氢氧化钙发生中和反应，生成的化合物或溶于水，或体积膨胀，在混凝土内部造成内应力而导致破坏的。另外暴雨对墙面的冲击作用明显，造成了外墙的坑洼不平。

2.2 教学楼耐久性破坏情况

聊城大学东校教学楼因为较新，所以完整性相对较好，主要是一楼及散水部位发生了少量的破坏。一楼因为地面潮湿的缘故，不少办公室墙面脱落，但内部混凝土结构基本保存完好。散水部位则是因为长期雨水冲刷，存在酸水腐蚀的现象。

西校较老旧的教学楼，因为建造时教室地面未铺设瓷板砖，地面破坏较严重，干缩裂缝较多。特别在雨季时，因为空气潮湿，加之学生集中上课产生大量的二氧化碳。混凝土中的氢氧化钙与二氧化碳和水作用，生产碳酸钙，再与含碳酸的水作用转变成重碳酸钙，使腐蚀作用进一步加剧。

2.3 彩虹桥耐久性破坏情况

聊城大学东校和西校由一座桥连接，名为彩虹桥，建于2002年。桥梁和桥墩均为钢筋混凝土结构，桥面采用沥青混凝土铺设。经历近16年的风吹雨打，桥梁虽依然使用良好，但也出现了较多的腐蚀性破坏。

桥面路肩混凝土剥蚀较严重，有的地方钢筋裸露，已经锈蚀较严重。这是因为桥面设计为中间高、两侧低，水分容易在此积累造成的。破坏的原因有酸类破坏、软水腐蚀和冬季的冻融循环。

冬季时，聊城市昼夜温差比较大，雨雪汇集到此处时，渗入路肩内部，造成了冻融循环。另外，由于桥下是徒骇河，桥梁下侧长期比较潮湿。夏季炎热时，水泥中的碱容易与骨料中的活性组分发生化学反应，生成不溶于水的物质而造成构件的膨胀开裂。这可能是在施工时，没有对骨料进行活性检测造成的。

3 结论

综上所述，通过对聊城大学混凝土建筑的耐久性进行调查与分析发现：

一、酸类腐蚀、软水腐蚀、冻融破坏都是该地区常见的混凝土建筑破坏现象，由此引发的混凝土脱落、剥蚀，使钢筋暴露在空气当中引起了锈蚀，是一种连锁反应。

二、没有瓷砖装饰和保护的建筑，其腐蚀破坏更加严重。人为活动，是诱发破坏的一个重要因素，而且随着时间的推移会进一步加剧破坏。

三、聊城大学混凝土建筑的耐久性与聊城的当地气候密切相关，在以后的工程建设当中，应考虑气候条件选择合理的施工的方法和建筑材料。

四、提高混凝土耐久性的关键是提高混凝土密实度，其次是选择合理的原材料、外加剂和矿物掺合料，控制混凝土的水灰比和水泥用量，加强混凝土质量的生产控制。

[1]秉京. 混凝土结构耐久性设计[M]. 人民交通出版社, 2007.

[2]陈海健. 特殊气候条件下混凝土路面施工技术浅谈[J]. 黑龙江交通科技,2014, 37(2): 49-49.

[3]张大康. 混凝土耐久性对水泥的技术要求[J]. 混凝土, 2016 (03): 96-101.