浅析混凝土结构的耐久性

刘宇增

摘 要：结构耐久性的微观机理研究的基础是认识其耐久性的规律，同时也能作为对现有建筑物进行診断、鉴定与加固的基础。耐久性研究中的一个重要研究内容就是通过研究微观机理的过程，从而建立微观机理与和宏观现象之间的联系。

关键词：混凝土碳化;钢筋锈蚀;氯离子侵

引言：一直以来，混凝土被看做是可以长期使用、密实的浇注石体，混凝土的碱性环境保护中处于其内部的钢筋不受的锈蚀。基于此，人们对混凝土结构使用寿命给以重视，然而对混凝土结构耐久性重视不足，造成研究混凝土结构耐久性相对滞后。在宏观上混凝土结构耐久性不良其表现为开裂从而导致混凝土发生损坏，最终影响建筑物的使用寿命，因此，对混凝土结构的耐久性必须要给以重视。

一、混凝土的碳化理论研究

（1）混凝土结构的碳化机理。当水泥石中的水化产物与结构构件所处周围

环境中的成分与二氧化碳起作用，同时生成碳酸盐物质或其他物质的过程，就称为混凝土的碳化。构件碳化以后，其混凝土的内部组成及组织将会发生变化，从而将直接导致混凝土结构物的性质及其耐久性发生变化。

（2）混凝土碳化的影响因素研究。从以上所述的混凝土碳化机理的表述中

可以看出，混凝土结构本身的密实性以及其碱性储备的大小是混凝土结构是否发生碳化的决定因素，即混凝土构件中Ca （OH） z的含量大小和结构本身的渗透性起着举足轻重的作用。因此，可以认为，如果混凝土的孔隙率愈小，渗透性就愈差，结构密实性就会愈高，且其中Ca （OH） z含量越大，则混凝土结构的抗碳化性能就会愈好;反之，则混凝土构建的抗碳化性能就愈差。所以归纳起来，影响混凝土碳化的主要因素有周围环境、施工和材料等三大类因素。

（3）混凝土碳化的危害研究。在实际工程中，某些条件卜，混凝土碳化以

后，混凝土结构的密实性将会得到一定程度的增加，混凝土的抗化学腐蚀能力也会得到一定程度的提高。总体而言，混凝土的碳化对混凝土结构的危害主要体现在两方面：第一，使混凝土结构自身的延性发生降低，不利于结构的抗震;第二，构件的碳化会破坏钢筋表面的钝化膜，导致钢筋发生锈蚀。

（4）减少混凝土碳化的措施研究。

为了减少混凝土的碳化，工程中一般采取以卜措施：①加大构件的保护层厚度，这是工程中最常用的保护钢筋不遭锈蚀的办法;②采用表面涂层或表面覆盖层等使混凝土与大气隔绝的方法，将会对减少或预防混凝土碳化有着显著的效果;③混凝土施工时，振捣的方法选取也要注意，应尽量采用保证混凝土构件的密实性较好的机械振捣的方法。同时，施工过程中，应尽量避免对构件采取加热养护的方法以加速混凝土构件的硬化;④施工中过程中合理设计混凝土配合比。

二、钢筋锈蚀理论研究

钢筋腐蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性和使用寿命的重要因素。

（1）钢筋锈蚀机理研究。钢筋在混凝土构件中的锈蚀是在潮湿的环境中发

生的，因此它属于湿腐蚀。这种腐蚀是在氧气和水的共同作用卜，发生的一种电化学腐蚀。其过程是首先处在钢筋表面的铁会不断失去电子并溶于水，在此过程中，钢筋将逐渐被腐蚀。

（2）钢筋锈蚀的影响因素研究。钢筋混凝土构件固有的内在影响因素有混凝土的密实度、保护层厚度、结构内部完好性状态及其液相的组成（pH值及C，含量等）等，而构件周围所处的环境的腐蚀性、周期性的冷热交替作用及冻融循环作用等则是钢筋锈蚀的主要外界影响因素。

（3）钢筋锈蚀的危害研究。钢筋锈蚀后，对混凝土结构的危害有以卜三个方面：①当构件中钢筋锈蚀的截面损失率较小，在5%以内时，此类钢筋的力学性能与未锈蚀的钢筋力学性能相比较，差别其实是并不大;同时，钢筋的锈蚀也会造成钢筋截面积发生减小，钢筋的极限延伸率将会随之降低。②当钢筋截面损失率超过0. 5%时，钢筋还会产生沿着钢筋混凝土构件的纵向裂缝;当钢筋截面损失率超过10%时，混凝土保护层将会发生剥落，从而使构件的实际横截面积发生减小，截面的有效高度也会随之降低。③钢筋的锈胀裂缝会随着钢筋的锈蚀量的继续增大而会继续发展，最终导致构件中的钢筋和混凝土之问的极限粘结强度、残余粘结强度等指标呈指数关系呈降低的趋势。

三、氯离子的侵蚀研究

（1）氯离子腐蚀钢筋的作用机理。氯离子通常有两种方法对混凝土结构的

耐久性进行破坏：第一种方法是“渗入”的方式，是指环境中本身存在的游离氯

离子通过混凝土中本身存在的宏观、微观缺陷等渗入到构件中，并到达构件中钢筋的表面处，从而侵蚀混凝土的方法;第二种方法是“混入”的方式，主要是指在拌制浇注混凝土的过程中，掺用了一定含量氯离子外加剂、使用海砂、施工用水中含有一定量氯离子以及在含盐环境中产生的。

（2）氯离子腐蚀钢筋的影响因素研究。氯离子对构件中的钢筋的侵蚀影响

与很多因素是有关的，比如氯离子本身的扩散系数值、不同混凝土构件中的不同氯离子的含量临界值、混凝土构件表面处含有的氯离子的浓度以及构件本身的混凝土保护层厚度等。

（3）氯离子侵蚀的危害研究。氯离子对混凝土构件产生的侵蚀危害是众所

周知的。氯离子进入到混凝土构件的内部的方式主要是通过“掺入”或“渗入”，

其主要是通过破坏钢筋表面的钝化膜，从而达到使钢筋发生锈蚀的效果。

四、混凝土耐久性的检测方法

国内外针对长龄期钢筋混凝土结构所进行的耐久性实验方法的相关资料主要有两大类，即模拟实验法和真实实验法，此两种方法各有其自身的优缺点，当前运用较多的是模拟实验法，其是采用电化学的方法进行快速钢筋锈蚀的一种方法;或者可以采用常压、低浓度的COz来加快混凝土构件的碳化的一种方法。而只有极少数实验是从已经服役较长时问的结构中拆除卜来的自然锈蚀和碳化的试验构件。而对于本文，是对一个在鉴定工程中现场采集到的构件耐久性数据进行分析、整理，对服役多年以后的构件的耐久性的变化规律进行研究，从而评定该构件的耐久性，并可以同时提出相应的处理措施，因此，本论文对实际的工程有一定的实际指导意义。

参考文献：

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[2]赵铁军，李淑进.碳化对混凝土渗透性及孔隙率的影响[J].工业建筑，2003，33（1）：46-47.

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