保障沿海地区混凝土结构耐久性措施

保障沿海地区混凝土结构耐久性措施

摘 要: 文章通过对影响中新生态城混凝土结构耐久性因素的分析探讨，提出了满足中新生态城混凝土结构耐久性的一些具体要求和措施。

关键词：混凝土结构 耐久性 重要意义 具体要求和措施

1 混凝土结构耐久性的重要意义

建筑结构的耐久性是指建筑结构在正常维护下，材料性能虽然随时间变化，但仍能满足预定的功能要求。如不发生由保护层碳化或裂缝宽度开展过大导致钢筋的锈蚀，混凝土不发生严重风化、老化、腐蚀而影响结构的使用寿命。

建筑物的结构在长期自然环境或使用环境下随着时间的推移，逐步老化、损伤甚至损坏，它是一个不可逆的过程，必然影响到建筑物使用功能以及结构的安全。因此结构的耐久性是结构可靠性的重要内涵之一。

2 影响结构耐久性的因素

混凝土结构的耐久性是由混凝土，钢筋材料本身特性和所处使用环境的侵蚀性两方面共同决定的。

影响混凝土结构耐久性的内在机理是气体、水化学反应中的溶解物有害物质在混凝土孔隙和裂缝中的迁移，迁移过程导致混凝土产生物理和化学方面的劣化和钢筋锈蚀的劣化，其结果将使结构承载力下降、刚度降低和开裂以及外观损伤，影响着结构的使用效果。

影响水、气、溶解物在孔隙中迁移速度、范围和结果的内在条件是混凝土的孔结构和裂缝形态；影响迁移的外部因素是结构设计所选用的结构形式和构造，混凝土和钢筋材料的性质和质量，施工操作质量的优劣，温湿养护条件和使用环境等。对混凝土结构耐久性造成潜在损害的原因是多方面的：

(1)设计构造上的原因：钢筋的混凝土保护层厚度太小，钢筋的间距太大，沉降缝构造不正确，构件开孔洞的洞边配筋不当，隔热层、分隔层、防滑层处理不妥当等；

(2)材料质量不合格：使用的水泥品种不当，如用矿渣水泥、加超量的粉煤灰、骨料颗粒级配不当，外加剂使用不当等；

(3)施工质量低劣：支模不当，水灰比过大，使用含有氯离子的早强剂，海水搅拌混凝土，浇捣不密实，养护不当，快速冷却或干燥，温度太低等；

(4)环境中各种介质的侵蚀：CO2、SO2、H2S、O3 气体的侵蚀，有侵蚀性的水、硫酸盐及碱溶液的侵蚀等。

钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋两种材料组成，其性能的劣化包括混凝土材料的劣化和钢筋材料的劣化以及两种材料之间粘结性能的破坏。混凝土材料的劣化可能是受物理作用引起的或受化学作用引起。物理作用包括有：

(1)冻融循环破坏：过冷的水在混凝土中迁移引起水压力以及水结冰产生体积膨胀，对混凝土孔壁产生拉应力造成内部开裂；(2)混凝土磨损破坏：如路面、水工结构等受到车辆、行人及水流夹带泥砂的磨损，使混凝土表面粗骨料突出，影响使用效果。化学作用是环境中有些侵蚀物质与混凝土中反应物质相遇产生化学反应，从其破坏机理来分。有些属于溶

解性侵蚀，淡水将混凝土中氢氧化钙溶解，形成易溶的Ca(HCO3)2。铵盐侵蚀时生成CaCI2 溶于水可离析；有些属于膨胀性侵蚀: 含有硫酸盐的水与水泥石的氢氧化钙及水化铝酸钙发生化学反应，产生石膏和硫铝酸钙产生体积膨胀。

3 提高混凝土耐久性的技术措施

3.1 改进结构构件的设计

美国Setter曾提出“五倍定律”观点，认为在设计时省1美元，为维护、修理和翻建提高其耐久性所需的费用，就可能是5美元、甚至是125美元，在我国更是如此。因此，在设计阶段对有可能导致混凝土结构耐久性降低的诸因素，有意识地采取措施，是提高结构耐久性的关键环节。

(1)要有足够的钢筋保护层厚度《C E B 耐久混凝土结构设计指南》( 第二版、19)提出如果混凝土实际保护层比要求的减少一半，碳化或氯化离子侵入钢筋表面的时间就会提前3/4。CEP-FIP 模式规范按暴露条件、构件类别及混凝土强度等级，规定了不同保护层厚度，如一般构件，混凝土为C 2 5～C 3 0 时，保护层厚度不小于3 5 m m ；而美国ACI-201 委员会规定接近水位或外露于还上的沿海建筑物，其保护层最小75mm，混凝土路面及桥梁护栏最少为50；我国现行《混凝土结构设计规范》对室内环境的梁、柱结构最小保护层厚度定为25mm，从提高耐久性角度来看，此值偏小，应适当增大。

(2)正确选用水泥品种、水泥用量和水灰比应优先选用硅酸盐水泥，其抗炭化能力最好，掺有火山灰、高炉矿渣或粉煤灰的混合水泥，其早期硬化慢，后期强度增长快，如养护得当，可以提高抗氯化物侵入能力及抗冻融性能；增加水泥用量可降低混凝土渗透性；控制水灰比小于0.6，可保证混凝土耐久性。

(3)正确选用钢筋及其间距尽量不用腐蚀敏感的钢筋，如φ≤4mm 的钢筋及经过处理的钢筋，以及持续拉应力大于400MPa 的冷加工的钢筋；钢筋的间距要保证易于振捣。

(4)含盐量含盐尤其含氯离子成分对钢筋锈蚀有严重影响，国外一般氯离子含量要小于水泥重量的0.3%～1.0%。

(5)截面等耐久性设计工程实践多观察到梁、柱因钢筋锈蚀引起混凝土胀裂，多首先发生在构件截面拉角区。为此从增强角区钢筋抗腐蚀能力出发，提出截面等耐性设计观点，给出最大保护层厚度取值方法和改变配筋形式的建议。特别是我国现阶段的桥梁工程，更应注意耐久性问题。

3.2 加强施工管理

(1)充分振捣和充分养护，可以增加混凝土表面密实性，降低混凝土渗透性，养护的敏感性随水灰比的增加、水泥用量的减少而增大。

(2)为防止除冰盐剥蚀混凝土，可采用引气剂，形成均匀气泡，降低混凝土渗透性。

(3)对沿海地区可采用增加水泥用量、减少水灰比、掺加减水剂，提高混凝土密实性并防锈。

3.3 防止继续劣化的措施

由于设计和施工的疏忽错误或使用环境恶劣，结构构件已出现劣化对耐久性有明显影响时，应采取一些可靠的补救措施，防止结构性能的继续恶化。可采用的措施有：

(1)涂层法

采用一些防护装饰材料涂盖在构件表面上。如丙乳酸浆、环氧树脂沙浆等，或者增涂一层水泥砂浆，均能阻止空气中氧和盐类继续侵入，延缓混凝土炭化和防止钢筋进一步锈蚀。

(2)阴极防腐法

由于混凝土含盐浓度不同，钢筋之间存在电位差，阴极钢筋锈蚀，可采用在混凝土表面涂一层导电材料，与直流电源正极相连，形成新的电位差，使原钢筋骨架转化为阴极，则钢筋锈蚀可得到抑制。

4 加强工程监理

工程监理是各种工程项目的工程质量得到保证的重要技术手段，因此要求广大的监理工程师认真遵守“守法、诚信、公正、科学”的职业道德守则，把好工程质量关，利国利民，造福千秋万代。