混凝土结构的耐久性研究

1、混凝土结构的耐久性研究混凝土结构的耐久性研究【摘要】一段时期以来，混凝土结构安全质量事故频繁出 现，混凝土结构的耐久性问题已经引起了社会各界的广泛关注。本文 主要分析了混凝土结构的安全性能，了解混凝土结构耐久性的相关问 题，探索相关的解决方法和对策。【关键词】混凝土；结构；耐久性混凝土在现代建筑屮被广泛应用，它主要起着承受结构自重和 外部荷载的作用，通常和钢筋一起组合使用。钢筋在混凝土结构中主 要承受拉力并赋予结构以延性，补偿混凝土抗拉能力低、易开裂和脆 断的缺陷；而混凝土主要承受压力并保护其内部钢筋不至于锈蚀。两 者共同作用发挥其结构功能。混凝土主要起着对结构及其构件在外力作用下防止破坏、倒

2、塌, 保护人员和设备不受损伤的能力。混凝土结构的耐久性直接影响这些 设施的存活寿命。一段时期以来，混凝土结构安全质量事故频繁出现, 混凝土结构的安全性和耐久性问题已经引起了社会各界和国家政府 的广泛关注。分析混凝土结构的安全性能，了解混凝土结构的安全现 状，寻求混凝土结构安全存在的问题、根源，探索解决的途径、方法 和对策，并对混凝土的安全性和耐久性提供技术对策和建议有着重要 的意义。一、混凝土结构的耐久性和安全性（一）安全性：混凝土结构设计必须有足够的安全保证。这是 由于结构需要承受的负荷以及机构的材料性能，设计计算方法，施工 质量等均存在着许多不确定性。所以规范规定了结构必须承受的负荷 设计

3、值应该是上述标准值乘以大于1的荷载安全系数加以放大；同时 在确定结构构件所具有的承载能力时，应该将材料强度的标准值除以 大于1的材料强度分项系数加以缩小。显然，荷载的标准值和荷载与 材料强度的安全系数规定的越高，就表示结构的安全设置水准越高, 设计的结构就越安全。（二）耐久性：混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施 的世界性问题，应当引起我国有关主管部门和设计施工单位的足够重 视。混凝土结构丁程的耐久性与t程的使用寿命相联系，是使用期内 结构保持正常功能的能力，这一正常功能包括结构的安全性和结构的 适用性，而且更多地体现在适用性上。长期以来，人们一直以为混凝 土应该是非常耐久的材料，直到上个

4、世纪70年代末期，发达国家才 逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境因素影响下出现过早 损坏，发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并积极采取 应对措施。二、混凝土结构的耐久性研究（一）抗腐蚀性：当混凝土结构处在有侵入介质作用的环境吋， 会引起水泥石发生一系列化学、物理及物化变化，而逐步受到侵蚀, 防止硫酸盐腐蚀的最基本做法是控制水灰比，并适当增加水泥用量, 因为水灰比是决定混凝土渗透性的重要因素，如果硫酸盐腐蚀非常严 重，降低水灰比采用v型水泥也不能起良好的保护作用，可采用掺混 合料的水泥。如掺入含有活性硅较多的天然火山灰的水泥；掺入粉煤 灰的水泥；掺入高炉不淬矿渣的水泥以及掺入硅粉

5、的水泥。如果有现 成的石膏矿渣水泥，也可以考虑作为代用品。如果混凝土是预制品，提高该制品抗硫酸盐的另一途径是采用 高压蒸汽养护，在高压蒸汽养护条件下，尤其是掺有磨细二氧化硅的 混凝土，可消除水化浆体中的氢氧化硅，并且使高硫型和硫型水化硫 酸盐几乎不再存在，其中的氧化结合c-s-ii变成耐腐蚀性良好的硅酸 盐（水石硫石）或单独形成稳定的c3ah6,从而能更好地抵抗硫酸盐 腐蚀。（二）抗碳化：一般的说，采用早强硅酸盐水泥吋，碳化最慢， 硅酸盐水泥稍快；而采用混合水泥吋，由于ca（0ii）2的量相对较少， 因此，碳化速度最快，碳化速度与混凝土强度密切相关，如果混凝土 的抗压强度大于62. 5n/mm

6、2时，可不考虑混凝土的碳化。高性能混凝 土的强度等级为c50级以上，其极限抗压强度大于62. 5n/mm2,股采 用高性能混凝土是提高碳化性能的有效途径2。高压蒸汽养护的混凝土碳化作用非常小，这是因为混凝土中的 砂子在高温条件下被活化，与混凝土发生化学反应，形成了强度大、 结晶高、抗碳化性能好的水化硅酸钙。（三）抗磨损：一般而言，混凝土的抗压强度愈高，抗磨性能 愈好。低水灰比的高强混凝土是提高密实的耐磨混凝土，表面混凝土 致密是提高耐磨性的必要条件，施工吋，应该多次压抹搓平混凝土表 面。在有泌水的情况下，必须推持表面修整的时间，让水分充分蒸发， 并在混凝土终凝前充分压抹搓平混凝土表面o此外，还

7、可以通过在表 面掺加高硬度集料增强耐磨性。（四）抗碱-集料反应：发生混凝土碱-集料反应的条件有三个： 水泥屮的碱含量超过水泥总量的0. 6%；集料中活性集料含量超过1%； 混凝土处于潮湿环境。上述三个条件全部满足吋，才会发生碱-集料 反应。所以，对这种反应，可以针对性地加以控制。1、控制集料中的活性二氧化硅含量：将活性二氧化硅颗料存在 的地方设想为一个局部膨胀中心，用以描述碱-集料反应，如果活性 颗粒的数量很少，则可容金属离子迁移到这些分散中心所形成的碱硅 酸凝胶也很少，吸水后可引起高度的局部膨胀，从而实际崩溃裂的危 害增大。2、控制外界水分，降低水灰比：当外界没有可供吸取的水分吋， 将不会出

8、现明显的有害膨胀，低水灰比的混凝土有很好的不透水性, 故有助于延缓碱-集料反应物吸水膨胀的速度。（五）结构的耐久性及其度量：虽然混凝土结构耐久性的概念 应用已久，但国际标准和我国的统一标准中并未将结构耐久性作为术 语使用。文献对所谓“足够的耐久性能”做了如下解释：“结构在规 定的工作环境中，在预定时间内，其材料性能的恶化不至于导致结构 出现不可接受的失效概率”在正常维护条件下，结构能够正常使用到 规定的设计使用年限。对“结构耐久性”的定义为：“结构及其部件 在可能引起材料性能劣化的各种作用下能够长期维持其应有性能的 能力” “预定作用和语气的维护与使用条件下，结构及其部件能再预 定的期限内维持

9、，其所需的最低性能要求的能力” o这两者基本代表 了目前对结构耐久性这一概念的理解。这里需要强调的是两者所指出 的“材料性能的恶化”和“材料性能劣化”是界定耐久性问题的关 键。安全性和适用性是对可靠性的基本分类；耐久性是可靠性中涉及 材料性能退化的特殊问题，它指结构在规定的时间内，在规定的条件 下，在可能引起材料性能退化的环境影响下，完成预定功能的能力, 或者属于适用性，或者属于安全性，耐久性既可以从吋间角度，也可 从结构状态的角度用概率来度量，而且两者所对应的可靠概率相等。 这一点对于当前耐久性的研究具有重要的意义。三、结语混凝土的耐久性研究已经成为我国目前建筑行业发展研究的主 要问题，我国止处于社