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浅析如何提高混凝土结构的耐久性
作者：孙 江
[关键词]提高 混凝土结构 耐久性 因素 措施
我国混凝土结构耐久性问题不容忽视。我国人口众多，过去为及时解决居住需要和促进工业生产，建造过不少质量不高的民用房屋和工业厂房。结构设计虽然采用可靠度理论计算，实质上仅能满足安全可靠指标的要求，而对耐久性要求考虑不足，且由于忽视维修保养，现有建筑物老化现象相当严重。截至20世纪末，有近23.41亿平方米的建筑物进入老龄期，处于提前退役的局面。20世纪50年代不少在混凝土中采用掺入氯化钙快速施工的建筑，损坏更为严重。近几年房屋开发中反映出的质量问题也很突出，不少新建好的商品房，未使用几年就需要修复，造成极大浪费。
我国是一个发展中的大国，正在从事着为世界所瞩目的大规模基本建设，而我国财力有限，能源短缺。资源并不丰富，因此科学合理的设计，优质的施工质量来提高混凝土结构耐久性，延长结构使用寿命是摆在我们面前的一个很重要课题和任务。
(一)影响混凝土结构耐久性的因素
混凝土结构耐久性是指一个构件、一个结构系统、一幢建筑物或一座构筑物在一定时期内维持其安全性、适用性的能力。也就是说，耐久性能良好的结构，在其使用期限内，应当能够承受所有可能的荷载和环境作用，而且不会发生过度的腐蚀、损坏或破坏。因此可知：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的使用环境两方面共同决定的。
通过在施工现场的多年社会调查和对现行规范的学习，总结了如下几方面影响混凝土结构耐久性的因素：
1 设计方面的因素。设计考虑不周和设计构造的不合理也会影响混凝土结构的耐久性：沉降缝、伸缩缝等构造设计不合理、构件开孔洞的洞口边缘未配筋或配筋不当、基础建在滨海盐渍地区、隔热层、分隔层、防滑层设计的不合理等。
2 施工方面的因素。有好的设计没有好的施工，同样不能保证建筑物的良好质量，施工质量对建筑物使用寿命影响极大。
(1)钢筋保护层的厚度不够。钢筋保护层的厚度是影响钢筋锈蚀的重要因素，不少的锈蚀问题都是由于钢筋保护层厚度不够引起的。在施工中，有时钢筋保护层垫块不够尺寸，绑扎钢筋外漏，钢筋网被踩踏、冲撞、固定不稳及振捣的作用力太大，均可使保护层发生变化，导致部分混凝土处钢筋保护层厚度减少。
(2)材料的使用不当：使用的水泥品种不当，水泥中含碱量过大；使用的骨料含有碱活性矿物；外加剂使用不当，例如使用含有氯离子的非高效减水剂、使用含气量过大的引气剂等。
3 混凝土的密实性差。混凝土的密实性对混凝土结构耐久性的影响是较大的。因为只要能完全封闭有害物质对钢筋的侵害，就可以长期保证钢筋不锈蚀。
(1)骨料颗粒级配较差，会使混凝土用水量增大，用水量增大使硬化的混凝土孔隙增加，最终造成了混凝土的密实性差：
(2)不规范的施工，在施工中由于未严格按照设计和规范要求施工，导致混凝土的密实性较差。
4 使用方面的因素。有些旧建筑物已经使用好几十年了，已满足不了现代发展的使用要求，这些建筑物经常处于超负荷运转中，由于费用等因素的影响使用单位往往忽视对建筑物早期的防腐处理和必要的维修加固，缩短了建筑物的使用寿命。
(二)提高钢筋混凝土结构耐久性的措施
通过对影响混凝土结构耐久性几方面因素的分析，结合现有的施工经验，提出以下几点提高混凝土结构耐久性的措施：
1 设计要求：设计要对结构所处的使用环境考虑周全，采取有效合理构造措施。
2 施工要求：要严格把好混凝土结构施工方面的质量关。不仅要重视混凝土的强度指标，还要同样重视混凝土的密实性、抗渗性指标。从混凝土的制备，到养护各环节都应符合混凝土的施工规范和设计要求。
(1)确保钢筋保护层厚度。确保钢筋保护层的完好性从混凝土的锈蚀破坏看，适当提高钢筋保护层的厚度，尤其是建造在有腐蚀介质中的钢筋混凝土建筑物，更应注意钢筋保护层的厚度，使其真正起到防止钢筋锈蚀的保护作用。保护层的厚度应满足两方面的要求：一是满足构件在设计的基本周期内的碳化深度；二是要保护层有良好的抗渗性，其厚度应满足抵抗引起钢筋锈蚀的有害物质对混凝土侵入的要求。
(2)要合理选择材料。合理选择水泥品种、骨料质量及钢筋类别，以保证对钢筋的保护作用及钢筋自身的抗腐蚀能力。因此，必须根据混凝土结构物的使用条件合理选用混凝土材料及钢筋类别。例如在腐蚀介质中使用的水泥应优先选用普通硅酸盐水泥或其他耐腐蚀水泥。可以采用有环氧涂层的耐腐蚀钢筋、镀锌钢筋等。骨料应确保质量，严格控制骨料的级配、含泥量、无杂物、无有害物质，并在施工前加强检验，特别是外加剂的选用应慎重。
(3)提高混凝土的密实性。首先应从选择最佳配合比入手，并应尽量降低水灰比。但降低水灰比，会导致和易性差，为此常采用各种减水剂。特别是近几年发展起来的高效减水剂。采用高效减水剂可以有效的吸附于水泥颗粒表面，减少多余电荷，使水泥颗粒与水拌和后絮状结构分解对于提高混凝土的和易性，提高混凝土的密实性和强度具有明显的效果。
3 使用阶段的检查和维护。过去建成的大量工程已经过早老化，而且以往的设计标准较低，房屋的维修问题十分突出。由于维修费用不到位，造成工程安全隐患，并在以后需支出更多的大修费用。因此定期的检查和维护是非常必要的，这对混凝土结构的适用性和耐久性是非常重要的。短期看检测和维修会增加一些费用，但从长远看，却是非常有益的。尤其是结构的损坏有可能会导致公众安全的建筑物、桥梁和隧道等工程，有必要制定定期检测与评估的法规，确保这些工程在使用期内能正常的使用。
早期防腐处理时最好在混凝土结构表面，涂刷或喷刷防腐层能防止腐蚀介质侵入到钢筋表面，从而避免钢筋生锈。表面涂防腐层对于新建混凝土建筑物是比较可靠耐久的。但是对于使用中的建筑物，尤其是港口建筑物中最易腐蚀的部位——浪溅区段，此段经常处于潮湿阶段，构件含水量极高，表面孳生了大量的海生物。这对防腐涂料提出了很高的要求：即要有良好的封闭性能，又要有在潮湿状态下的强大粘结能力，还要价格低，易于施工。满足上述要求的防腐涂料，将极大的改善使用中的港口建筑物的防腐能力。目前常用的防腐涂料有聚合物水泥砂浆、环氧树脂等。
(三)结语
实施可持续发展是21世纪世界各国的重要任务。提高混凝土结构的耐久性对于当前实现可持续发展战略，更好地利用资源、节约能源和保护环境，都具有十分重要的意义。但由于环境、材料等方面的多样性和复杂性，在研究混凝土结构耐久性方面的工作难度大、进展慢，在这方面还需做大量的工作来满足工程建设的需要。