混凝土结构耐久性防护探讨论文
摘要：建筑结构设计中混凝土结构得到了大范围的使用，我国混凝土消耗量之多，几乎是世界混凝土产量的一半，但混凝土结构的耐久性，是当前国内外困扰土建基础设施工程的问题。文章主要阐述了混凝土结构的耐久性现状及其必要性，并探讨了影响混凝土结构耐久性的主要原因以及防护措施。
关键词：混凝土；耐久性；裂缝：防治措施
混凝土的耐久性，具体是指结构在要求的目标使用期限内，不需要花费大量资金加固处理便能保证其安全性和适用性的能力。在上个世纪70年代末期，美国提交了一份关于混凝土结构的耐久性的调查研究报告，在美国乃至世界范围内引起轰动性的关注和讨论。他们发现以前建成的基础设施工程，在一些环境下出现了过早损坏的情况，这背后有着深层次的原因。混凝土耐久性，已经成为关注焦点，促进了世界范围内混凝土新认识、新理论的快速发展和技术进步。
1.混凝土结构的耐久性研究现状
混凝土结构的耐久性，贯穿混凝土结构设计、材料选择、施工和运行管理的全过程。一直以来，人们一直以为混凝土是非常耐久的材料。自上个世纪三十至四十年代开始，西方国家把混凝土用在战后重建、工业化和城市化的推进中，修建了大量的基础设施，其混凝土的用量持续增长。国外研究学者发现，原先建成的基础设施工程，在一些环境下出现过早损坏的现象，如果处于恶劣的环境下的建筑物，其使用寿命将更加会缩短。在工程领域上，桥梁、海港码头等基础设施工程，因其地理位置、地形条件、气候等原因，出现的耐久性问题相对来说更为严重，不容乐观。
2.混凝土耐久性防护的必要性
当前我国对混凝土结构耐久性问题的认识还不足，缺乏防护意识，混凝土结构的鉴定与修复往往存在滞后性，直到钢筋锈蚀等出现了承载力问题或影响结构物正常使用性能的情况下，才后知后觉地进行修补，不从根本对其进行耐久性地防护。虽然在工程前期省时省力，但会为后期的修补工程投入大量的资金。通过实践汲取的经验发现，如果在早期对混凝土结构进行耐久性防护，并且结合定期地检测和维修，对于延长结构工程寿命有显著的改善效果。对混凝土结构防护的目的，就在于使建筑物用在寿命全周期内，降低结构体系的资本总投入。由于缺乏对混凝土耐久性防护方面的效果了解和只注重眼前效果，这样一来将会损失巨大的经济效益和社会效益。
3.影响混凝土结构耐久性的主要原因
（1）氧离子对钢筋的锈蚀。氧离子因其半径小、穿透力强的特点，容易吸附在钢筋阳极区的钝化膜上，通过化学反应使氢氧化铁变为无保护作用的氧化铁，破坏了钢筋的保护层，在钢筋表面形成了腐蚀或坑蚀。
（2）水泥石中的水化物稳定性不足。水泥石水解产生的氢氧化钙饱和溶液碱性含量高，钢筋就是在这种高碱度的环境下，表面致密的氢氧化铁会转化成氧化铁，二氧化碳与混凝土空隙中的氢氧化钙发生反应，使水泥石碱度降低，这种现象就是混凝土的碳化。生成的碳酸钙酸碱度远远小于钢筋保持钝化状态所要求的酸碱度的数值。在这种环境下，混凝土结构中埋置的钢筋表面钝化膜就会被溶解，造成钢筋锈蚀，使混凝土中的碱与活性骨料之间发生反应生成碱硅胶或粘土质集料的现象，就是碱反应。其生成物会吸收孔隙中的水分，进而在周围水泥浆已硬化的情况下产生一定的膨胀压力。当这种压力超过了水泥浆抗拉强度时，就会使混凝土引起开裂，破坏了混凝土内部的结构。
（3）对混凝土结构耐久性的认识不足。当水灰比例过高时，会形成很多孔隙，水分、氧气及其他有害物质通过进入毛细孔使混凝土结构的耐久性大大降低。我国在未来将会迎来加固大修的高潮，其耗费将超过与甚至倍增于当初这些工程施工建设时的投资资金，这样一来，会陷入一个恶性循环：一边不断地建设，一边不断地修补，拆掉之后继续重建，如此往复。因此，混凝土耐久性防护认识已经是工程领域的焦点。
4.混凝土结构耐久性的防护
（1）采用高效减水剂。利用高效减水剂可以减小混凝土的用水量，因为水泥颗粒与水搅拌后容易产生絮状结构，其结构紧密，为方便浇注水泥不得不加大拌和水量，这样会在混凝土结构中导致过高的孔隙率。如果高效减水剂可吸附于水泥颗粒表面，减少多余电荷，使紧密的絮状结构解体，拌和物所需水量，与未掺减水剂的拌和物相比可显著减少。
（2）使用矿物掺和料或外加剂。在混凝土结构掺入矿物掺和料，包括高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰、硅灰等，作为辅助凝胶。在对混凝土配比的过程中，严格按照规程进行相应的.设计，计算水泥与水之间的相应比例，可以使混凝土结构更加稳定，具有高抗渗性和高耐久性，显著改善混凝土的基本性能。
（3）减少混凝土自身缺陷。正确地选择水泥品种，混凝土材料首先应该严格按照国家相关行业规范和标准的规定，不要为了压缩成本在这个环节选择劣质水泥，混凝土中采用的骨料应保持致密的性能，同时控制材料孔隙率，选择级配良好及干净中砂的骨料，限制从原材料引入碱、氧离子等物质，加强混凝土终凝养护和施工控制。在混凝土内部埋入热电耦测温器，观察混凝土内部温度变化，通过科学有效的热保温措施对混凝土周边的温度进行控制，避免干缩和温度差的原因导致裂缝产生。这样一来，从源头开始减少混凝土自身缺陷。
（4）加强对正常检测与维护。我国对基础设施建设的投入一直趋于增长的态势，但过去几十年的工程基础设施已过早老化，以往的行业标准规范如今已经滞后。由于养护维修费用得不到保障，会为工程安全问题埋下隐患，因此有必要进行定期地检查和维护。应该有长远的眼光，即使前期检测和维修会增加一些成本，但在后期可以减少建筑物、桥梁和隧道等工程结构的损坏甚至坍塌的几率。混凝土耐久性影响因素复杂，需要研究学者花大量的时间积累工作经验，系统地研究其机理。
5.结束语
在混凝土结构耐久性，是一项需要长期坚持研究和应用实践的基础性工作。几十年来，广大国内外科研者长期不懈地努力探索工作，在建筑工程混凝土结构耐久性方面取得了丰硕的研究成果。随着社会科技的发展不断进步，新型可代替材料的不断出现，工程设计者积极按照检测与评估的法规和更为合理的混凝土结构耐久性的防护技术措施，为提高混凝土结构的耐久性提供了理论支撑和发挥了积极的技术支持作用。
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