混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題分析

　　混凝土耐久性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限內(nèi)，在各種環(huán)境條件作用下，不需要額外的費用加固處理而保持其安全性、正常使用和可接受的外觀能力。混凝土耐久性主要指：抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、碳化。現(xiàn)行國家標(biāo)準《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）中，明確規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計采用極限狀態(tài)設(shè)計方法。

　　2.1混凝土的凍融破壞。當(dāng)結(jié)構(gòu)處于冰點以下環(huán)境時，混凝土內(nèi)孔隙中的水將結(jié)冰，產(chǎn)生體積膨脹形成各種壓力，當(dāng)壓力達到一定程度時，導(dǎo)致混凝土的破壞。混凝土發(fā)生凍融破壞的最顯著的特征是表面剝落，嚴重時可以露出石子。混凝土的抗凍性能與混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)和氣泡含量多少密切相關(guān)。孔越少越小，破壞作用越小，封閉氣泡越多，抗凍性越好。

　　影響混凝土抗凍性的因素，除了孔結(jié)構(gòu)和含氣量外，還包括：混凝土的飽和度，水灰比，混凝土的齡期，集料的孔隙率及其間的含水率等。

　　2.2混凝土的堿-集料反應(yīng)。混凝土的堿-集料反應(yīng)，是指混凝土中的堿與集料中活性組分發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土的膨脹，開裂，甚至破壞。國內(nèi)外因堿-集料反應(yīng)不得不拆除大壩，橋梁，海堤和學(xué)校的事件并不在少數(shù)。混凝土堿-集料反應(yīng)需具備三個條件，即有相當(dāng)數(shù)量的堿，相應(yīng)的活性集料，水分，避免堿-集料反應(yīng)的方法可采用：盡量避免采用活性集料；限制混凝土的堿含量；摻用混合材。

　　2.3化學(xué)侵蝕。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處在有侵蝕性介質(zhì)作用的環(huán)境時，會引起水泥石發(fā)生一系列化學(xué)，物理與物化變化，而逐步受到侵蝕，嚴重的使水泥石強度降低，以至破壞。常見的化學(xué)侵蝕可分為淡水腐蝕，一般酸性水腐蝕，碳酸腐蝕，硫酸鹽腐蝕，鎂鹽腐蝕等幾類。淡水的沖刷，會溶解水泥石中的組分，使水泥石孔隙增加，密實度降低，從而進一步造成對水泥石的破壞；當(dāng)水中溶有一些酸類時，水泥石就受到溶淅和化學(xué)溶解雙重作用，腐蝕明顯加速；碳酸在溶淅水泥石的同時，破壞混凝土內(nèi)的堿環(huán)境，降低水泥水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性，影響水泥石的致密度；硫酸鹽SO42-離子深入混凝土內(nèi)與水泥組分反應(yīng)，生成物體積膨脹開裂造成損壞。

　　2.4鋼筋的銹蝕。鋼筋的銹蝕表現(xiàn)為鋼筋在外部介質(zhì)作用下發(fā)生電化反應(yīng)，逐步生成氫氧化鐵等即鐵銹，造成混凝土順筋裂縫，從而成為腐蝕介質(zhì)滲入鋼筋的通道，加快結(jié)構(gòu)的損壞。混凝土碳化和中性化主要是由于混凝土的密實度即抗?jié)B性不足，酸性氣體滲入混凝土內(nèi)與氫氧化鈣作用；其二，氯離子對鋼筋表面鈍化膜有特殊的破壞作用；其三，鋼筋在拉應(yīng)力和腐蝕性介質(zhì)共同作用下形成的脆性斷裂；其四，鋼筋的氫脆現(xiàn)象，即預(yù)應(yīng)力筋在酸性與微堿性的介質(zhì)中發(fā)生脆性斷裂，鋼筋在腐蝕過程中會產(chǎn)生少量氫氣，當(dāng)鋼筋內(nèi)部存在缺陷，會產(chǎn)生很大壓力，出現(xiàn)鼓泡現(xiàn)象，使鋼筋脆化。

　　3.1原材料的選擇。水泥類材料的強度和工程性能，是通過水泥砂漿的凝結(jié)，硬化形成的，水泥石一旦受損，混凝土的耐久性就被破壞，因此水泥的選擇需注意水泥品種的具體性能，選擇堿含量小，水化熱低，干縮性小，耐熱性，抗水性，抗腐蝕性，抗凍性能好的水泥，并結(jié)合具體情況進行選擇。集料的選擇應(yīng)考慮其堿活性，耐蝕性和吸水性，同時選擇合理的級配，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土密實度；摻混合材混凝土，是提高混凝土耐久性的有效措施。即近年來發(fā)展的高性能混凝土。

　　3.2控制施工質(zhì)量。控制施工質(zhì)量主要從混凝土結(jié)構(gòu)保護層的厚度控制、混凝土結(jié)構(gòu)各種孔隙的控制以及水灰比控制等幾個方面進行。針對不同的腐蝕環(huán)境應(yīng)設(shè)計不同的保護層厚度。如一類環(huán)境（室內(nèi)正常環(huán)境），設(shè)計使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)保護層厚度應(yīng)按規(guī)范的規(guī)定增加40%；混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件宜整體澆筑，不宜留施工縫。可以通過摻加高效減水劑，在保證混凝土拌和物所需流動性的同時，降低用水量，減小水灰比，使混凝土的總孔隙率大幅度降低。3.3結(jié)構(gòu)的日常維護。結(jié)構(gòu)在使用階段，應(yīng)注意檢測，維護和修理，對處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程更應(yīng)如此，建立檢測和評估體系，及時發(fā)現(xiàn)，及時修理，確保混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用。在使用中，應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)承受超重荷載、接觸腐蝕性物質(zhì)，并盡量減少凍融環(huán)境的影響。同時在結(jié)構(gòu)建成后定期檢查，在結(jié)構(gòu)破壞超過一定的界限后，就需要詳查破壞原因并評估是否需要維修或加固。

　　我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范長期沒有設(shè)計使用年限的要求，在近幾年修訂頒布的《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中才明確規(guī)定將建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計年限分為四類，但這對提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性起不到太大的作用，雖然結(jié)構(gòu)的使用年限可以通過維修延長，但結(jié)構(gòu)中的個別部件不一定能夠達到設(shè)計使用年限，這在橋梁等結(jié)構(gòu)中尤為明顯。例如設(shè)計使用30年的拉索往往不到20年就要更換，這無疑會大大縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命，應(yīng)該在設(shè)計時加以考慮。

　　另外，由于我國的國情限制，我國的混凝土結(jié)構(gòu)往往達不到發(fā)達國家的設(shè)計與施工水平。隨著改革開放的進行，我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平已經(jīng)逐漸與國際接軌，但不可否認的是，我國的科技水平仍然無法與發(fā)達國家相比，在設(shè)計中也就難免有這樣那樣的問題。我國的勞動力素質(zhì)普遍低下，建筑施工大多還是粗放型的建造方式，施工質(zhì)量難以保證。同時，我國的建筑材料與國外也有不小的差距，例如我國的水泥質(zhì)量一般要比歐洲差，隨著齡期的發(fā)展其后期性能提高可能相對較少，因此在齡期系數(shù)的取值上宜偏低取用。而這些也就使我國的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性低于國外水平。