论文部分内容阅读
【摘要】随着我国现代化进程的加快，基础设施的建设成为了当今社会发展的重点。而众所周知，目前的建筑工程主要采用钢筋混凝土结构，其设计方法除了传统的强度、刚度等力学性能指标设计，还要考虑耐久性、经济性进行寿命设计。一般来说，混凝土耐久性与内外作用是有直接关系的，是各种内外因素共同下所造成的，使投入使用的建筑在安全上存在一定隐患，也会影响建筑使用寿命的长短。因此，混凝土的耐久性研究就显得尤为重要。本文着重讨论了混凝土耐久性的研究意义以及影响因素，并针对具体的工程环境给出了相应的解决措施，并展望了混凝土耐久性的未来发展方向。
【关键词】混凝土；耐久性；锈蚀；碳化
1、混凝土耐久性的研究意义
结构混凝土的耐久性是指结构混凝土在服役过程中的结构稳定性。现今，我国建筑行业已经发展成为了一整套庞大而成熟的工业生产体系，然而近几年出现了许多建筑质量问题，很多建筑存在一定安全隐患，对人们的生命和财产安全带来了不可小觑的损失。而且對于这些缺陷建筑，经常需要花费大量的人力和物力维护以延长使用时间，这应该是工程上尽力避免的情况。
混凝土耐久性上的缺陷是造成这一现象的主要原因之一。在我国，对于混凝土的质量检验体系较为成熟，而对于钢筋混凝土结构的耐久性评定和剩余寿命预测方面的标准则往往被人们忽视。如果建筑长期使用的话，其外部温度、潮湿度、荷载等其他外部因素，都会对混凝土耐久性造成影响，进而造成建筑质量安全威胁。所以，提高混凝土耐久性势在必行。因此，在建筑工程建设过程中，对于混凝土耐久性的研究和分析具有实际意义。
2、混凝土耐久性影响因素
2.1 氯盐
氯盐以氯离子的形式通过不同的方式（扩散、电迁移及虹吸等）向混凝土内部传输，到达钢筋表面时，首先会不断累积，当达到一定量时，钢筋表面在碱性条件下形成的钝化膜会遭到破坏，钢筋开始腐蚀，钢筋的有效截面积变小，承载力开始下降。由此可见钢筋表面的氯离子临界值浓度相当关键。通过文献调查，发现混凝土在抗弯条件下，氯离子的扩散速率会加快，出于安全和经济考虑，需采用掺加粉煤灰和细晶粒钢筋的方案来保证其较长的寿命，且应考虑时变性因素。
2.2 冻融循环
冻融破坏是我国东北、西北和华北地区水工混凝土建筑在运行过程中产生的主要病害，对于水闸、渡槽等中小型水工混凝土建筑物，冻融破坏的地区范围更为广泛，除三北地区外，华东、华中的长江以北地区以及西南高山寒冷地区，均存在此类病害。混凝土冻融循环的影响因素主要有孔结构、饱水度、含气量及降温速率和最低冻结温度等。通常孔隙率越大，相对含水量越多，冻融过程中体积变化就越大，即水灰比越大其抗冻性越差。在冻融循环过程中，降温速率越大，混凝土破坏的速度和程度也就越大。
2.3 硫酸盐
到目前为止，硫酸盐对混凝土的侵蚀可分为物理侵蚀和化学侵蚀。物理侵蚀是由硫酸盐的沉降结晶造成的；而化学侵蚀与钙矾石及石膏的生成有关。
2.4 碳化
混凝土碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中 气体渗透到混凝土内，与其中的碱性物质发生化学反应后生成碳酸盐和水进而使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又 称 为 中 性 化，其 化 学 反 应 为： 。碳化使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，导致钢筋生锈。
3、提高混凝土耐久性的措施
混凝土的耐久性要求主要应根据工程特点、环境条件而定。工程上主要应从材料的质量、配合比设计、施工质量控制等多方面采取措施给以保证。
首先应该预防钢筋的锈蚀，常用的方法有环氧涂层钢筋，采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层。此外，在混凝土表面涂层也是简便有效的方法。还可掺加高效减水剂，在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙率，特别是毛细孔隙率大幅度降低。其次，应尽量避免或减轻碱集料反应，严格控制混凝土中的总碱含量以保证混凝土的耐久性。外加剂特别是早强剂带来高含量的碱，为预防碱集料反应，在设计上应对外掺剂的使用提出要求。此外，加强管理施工、合理选择原材料也能有效地提高混凝土的质量，改善耐久性能。
4、今后混凝土耐久性研究的方向
如何建立钢筋混凝土结构的全生命周期内的优化决策模型，从而为设计人员进行全寿命周期的优化设计提供依据，并根据决策过程得到结构的寿命，是今后耐久性研究的方向之一；如何在单因素作用下钢筋混凝土强度衰减模型的基础上，建立多因素作用钢筋混凝土的强度衰减模型，进而建立构件抗力衰减模型，是今后混凝土耐久性研究的第二个方向；对同类结构的寿命进行调查研究和统计分析，得出此类结构寿命的概率统计模型，是今后混凝土耐久性研究的第三个方向。
结语：
当今社会，建筑行业飞速发展。人们渐渐开始关注建筑物的质量和耐久性能，而不知一味地追求数量，这就对混凝土耐久性能的研究提出了要求。只有提高混凝土耐久性，才能有
效提高混凝土建筑使用年限。而仅今年的环境污染、温室效应导致的气候变暖和生态恶化也对用量最大的混凝土材料提出了可持续发展要求。混凝土的耐久性问题是涉及多因素综合作用和寿命周期全过程的复杂问题，要实现基于数学模型的定量分析和设计还需要做大量的科学研究工作。
参考文献：
[1] 兰浩.混凝土耐久性的提升措施分析[J].工程建设，2012，（4）：172-173.
[2] 陈改新.混凝土耐久性的研究、应用和发展趋势[J].中国水利水电科学研究院学报，2009（7）：280-285.
[3] 卢木.混凝土耐久性研究现状和研究方向[J].工业建筑，1997（27）：46-51.
[4] 颜家学.绿色混凝土耐久性试验研究[J].黑龙江交通科技，2017（9）：87-88.
[5] 徐国良，王彩辉.结构混凝土耐久性影响因素的研究进展与探讨[J].材料导报，2013（27）：111-116.
作者简介：
党大智，重庆大学。
【关键词】混凝土；耐久性；锈蚀；碳化
1、混凝土耐久性的研究意义
结构混凝土的耐久性是指结构混凝土在服役过程中的结构稳定性。现今，我国建筑行业已经发展成为了一整套庞大而成熟的工业生产体系，然而近几年出现了许多建筑质量问题，很多建筑存在一定安全隐患，对人们的生命和财产安全带来了不可小觑的损失。而且對于这些缺陷建筑，经常需要花费大量的人力和物力维护以延长使用时间，这应该是工程上尽力避免的情况。
混凝土耐久性上的缺陷是造成这一现象的主要原因之一。在我国，对于混凝土的质量检验体系较为成熟，而对于钢筋混凝土结构的耐久性评定和剩余寿命预测方面的标准则往往被人们忽视。如果建筑长期使用的话，其外部温度、潮湿度、荷载等其他外部因素，都会对混凝土耐久性造成影响，进而造成建筑质量安全威胁。所以，提高混凝土耐久性势在必行。因此，在建筑工程建设过程中，对于混凝土耐久性的研究和分析具有实际意义。
2、混凝土耐久性影响因素
2.1 氯盐
氯盐以氯离子的形式通过不同的方式（扩散、电迁移及虹吸等）向混凝土内部传输，到达钢筋表面时，首先会不断累积，当达到一定量时，钢筋表面在碱性条件下形成的钝化膜会遭到破坏，钢筋开始腐蚀，钢筋的有效截面积变小，承载力开始下降。由此可见钢筋表面的氯离子临界值浓度相当关键。通过文献调查，发现混凝土在抗弯条件下，氯离子的扩散速率会加快，出于安全和经济考虑，需采用掺加粉煤灰和细晶粒钢筋的方案来保证其较长的寿命，且应考虑时变性因素。
2.2 冻融循环
冻融破坏是我国东北、西北和华北地区水工混凝土建筑在运行过程中产生的主要病害，对于水闸、渡槽等中小型水工混凝土建筑物，冻融破坏的地区范围更为广泛，除三北地区外，华东、华中的长江以北地区以及西南高山寒冷地区，均存在此类病害。混凝土冻融循环的影响因素主要有孔结构、饱水度、含气量及降温速率和最低冻结温度等。通常孔隙率越大，相对含水量越多，冻融过程中体积变化就越大，即水灰比越大其抗冻性越差。在冻融循环过程中，降温速率越大，混凝土破坏的速度和程度也就越大。
2.3 硫酸盐
到目前为止，硫酸盐对混凝土的侵蚀可分为物理侵蚀和化学侵蚀。物理侵蚀是由硫酸盐的沉降结晶造成的；而化学侵蚀与钙矾石及石膏的生成有关。
2.4 碳化
混凝土碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中 气体渗透到混凝土内，与其中的碱性物质发生化学反应后生成碳酸盐和水进而使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又 称 为 中 性 化，其 化 学 反 应 为： 。碳化使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，导致钢筋生锈。
3、提高混凝土耐久性的措施
混凝土的耐久性要求主要应根据工程特点、环境条件而定。工程上主要应从材料的质量、配合比设计、施工质量控制等多方面采取措施给以保证。
首先应该预防钢筋的锈蚀，常用的方法有环氧涂层钢筋，采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层。此外，在混凝土表面涂层也是简便有效的方法。还可掺加高效减水剂，在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙率，特别是毛细孔隙率大幅度降低。其次，应尽量避免或减轻碱集料反应，严格控制混凝土中的总碱含量以保证混凝土的耐久性。外加剂特别是早强剂带来高含量的碱，为预防碱集料反应，在设计上应对外掺剂的使用提出要求。此外，加强管理施工、合理选择原材料也能有效地提高混凝土的质量，改善耐久性能。
4、今后混凝土耐久性研究的方向
如何建立钢筋混凝土结构的全生命周期内的优化决策模型，从而为设计人员进行全寿命周期的优化设计提供依据，并根据决策过程得到结构的寿命，是今后耐久性研究的方向之一；如何在单因素作用下钢筋混凝土强度衰减模型的基础上，建立多因素作用钢筋混凝土的强度衰减模型，进而建立构件抗力衰减模型，是今后混凝土耐久性研究的第二个方向；对同类结构的寿命进行调查研究和统计分析，得出此类结构寿命的概率统计模型，是今后混凝土耐久性研究的第三个方向。
结语：
当今社会，建筑行业飞速发展。人们渐渐开始关注建筑物的质量和耐久性能，而不知一味地追求数量，这就对混凝土耐久性能的研究提出了要求。只有提高混凝土耐久性，才能有
效提高混凝土建筑使用年限。而仅今年的环境污染、温室效应导致的气候变暖和生态恶化也对用量最大的混凝土材料提出了可持续发展要求。混凝土的耐久性问题是涉及多因素综合作用和寿命周期全过程的复杂问题，要实现基于数学模型的定量分析和设计还需要做大量的科学研究工作。
参考文献：
[1] 兰浩.混凝土耐久性的提升措施分析[J].工程建设，2012，（4）：172-173.
[2] 陈改新.混凝土耐久性的研究、应用和发展趋势[J].中国水利水电科学研究院学报，2009（7）：280-285.
[3] 卢木.混凝土耐久性研究现状和研究方向[J].工业建筑，1997（27）：46-51.
[4] 颜家学.绿色混凝土耐久性试验研究[J].黑龙江交通科技，2017（9）：87-88.
[5] 徐国良，王彩辉.结构混凝土耐久性影响因素的研究进展与探讨[J].材料导报，2013（27）：111-116.
作者简介：
党大智，重庆大学。