浅谈钢筋混凝土结构耐久性问题及解决办法

惠小记

一、引言

随着我国交通事业的不断发展，桥梁建设力度逐渐加大，城市桥梁和公路桥梁的负荷也越来越重，造成混凝土结构桥梁的不同程度的损坏，桥梁结构的安全耐久性也引起人们的高度重视。

二、影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素及对应的解决办法

1.混凝土碳化引起钢筋锈蚀对混凝土耐久性的影响

新浇筑的混凝土由于氢氧化钙等碱性物质的存在，pH值大约为12.5～13，基本不发生碳化，当其表面的pH值降至11.5以下时，钝化膜不稳定，混凝土开始钝化，随着碳化深度的发展，钢筋开始锈蚀。当钢筋锈蚀后，锈蚀生成物的体积是原体积的3倍以上，从而引起混凝土保护层顺筋胀裂、脱落，钢筋与混凝土之间粘结力下降，引起结构刚度降低，降低了结构的耐久性。混凝土的碳化程度与以下几个因素有关： 1）环境中CO2浓度，环境中CO2浓度增加，碳化系数增大，一般地，城市比郊区人口少的地方CO2浓度高，室内比室外CO2浓度高； 2）环境温度、湿度，随着环境温度升高，碳化速度加快； 环境湿度过小时，由于混凝土内缺少反应所需的水分，碳化速度变缓，环境湿度过大，混凝土内孔隙水接近饱和时，CO2向内扩散困难，碳化速度也较小，相对湿度在50%～60%时，碳化速度最大； 3）混凝土的配合比，尤其是水灰比，水灰比低，密实度高，混凝土强度高，碳化系数小，混凝土碳化程度低。

防止措施：（1）选择抗碳化能力强的水泥品种（2）掺加适量的外的外加剂（3）改善混凝土的使用环境（4）严格控制混凝土的水灰比（5）加强混凝土的养护，提高施工质量（6）在混凝土表面设置保护层。

2.冻融循环对混凝土耐久性的影响

混凝土冻融破坏发生必须同时具备三个条件： 第一，混凝土配合比设计没有考虑抗冻措施；第二，混凝土结构经常与水接触或处于潮湿环境；第三，混凝土环境温度存在正负交替。混凝土水化硬结后内部有很多毛细孔。在浇筑混凝土是，为了得到必要的和易性，往往会比水泥水化所需要的水要多些，这部分多余的水以游离的形式滞留于混凝土毛细孔中。这些毛细孔中的水遇到低温就会结冰，结冰时体积膨胀约9%，引起混凝土内部结构破坏。如果毛细孔中的水不超过91.7%时，毛细孔中空气可起到缓冲调节作用，将一部分未结冰的水挤入胶凝孔，从而减小膨胀压力。在凝胶孔中处于过冷状态的水分因其蒸汽压高于同温下冰的蒸汽压而向毛细孔中冰的界面处渗透，在毛细孔中产生渗透压力。由此可见，处于饱水状态的混凝土受冻时，毛细孔中同时受到膨胀压力和渗透压力，使混凝土 结构产生内部裂纹和损伤，经多次反复，损伤积累到一定程度就会引起结构破坏。

防止措施：降低水化比，减少混凝土中的自由游离水。另一方面是在浇筑混凝土时加入引气剂，使混凝土中形成细微气孔，这对提高抗冻性是很有作用的。采用引气剂时注意施工质量，使气孔在混凝土中分布均匀。混凝土早期受冻可用加强养护、掺入防冻剂等方法制止。

3.混凝土的碱集料反应

混凝土中某些活性矿物与混凝土微孔中的碱性溶液产生化学反应称碱集料反应。碱集料反应产生碱——硅酸盐凝胶，并吸水膨胀，体积可增大3-4倍，从而引起混凝土剥落、开裂、强度降低，甚至导致破坏。

引起碱集料反应有三个条件。（1）混凝土凝胶中有碱性物质。这种碱性物质主要来自于水泥，若水泥中含碱且大于0.6%以上时则会很快析出到水溶液中，遇到活性集料可产生反应。（2）集料中有活性集料。如蛋白石、黑硅石，玻璃质火山石。（3）水分。碱集料反应的充分条件是有水分，在干燥状态下很难发生碱集料反应。

防止措施：采用低碱水泥，或掺用粉煤灰等掺合料降低混凝土中的碱性；对含活性成分的集料加以控制。

4.侵蚀性介质的腐蚀

化学介质对混凝土的侵蚀在石化、化学、轻工、冶金及港湾建筑中很普遍。有的工厂建了见年就濒临破坏，我国五六十年代在海港建造的码头几乎都已遭到不同程度的破坏。有些化学介质侵入造成混凝土中一些成分被溶解、流失，引起裂缝、孔隙、松散破碎；有的化学介质侵入与混凝土中一些成分的反应生成物体积膨胀，引起混凝土结构破坏。常见的一些主要侵蚀性介质的腐蚀有：硫酸盐腐蚀、酸腐蚀、海水腐蚀，盐类结晶型腐蚀。

防止措施：由于不同的侵蚀性介质有不同的处理办法，这里就不一一展开讨论了。在设计和施工时，我们必须针对具体的环境来选择混凝土的品种。

5.在桥梁运营过程中缺少正常的检测和维修

结构耐久性需要有正确使用和正常检测与维修相配合。重新建、轻维修是桥梁建设管理工作中重大缺陷，对于基础设施工程，应在设计中进行结构全寿命经济分析与评价，只有适当加大初始投资费用，强化结构耐久性，才是最经济有效的途径。

三、结语

由于我国城市化进程正處于快速推进的态势，桥梁的建设步伐正在以前所未有的规模在全国各地展开，但频繁出现的质量与安全事故使桥梁的施工管理问题也越来越成为人们关注的焦点。为了优质、安全地完成桥梁的施工，施工组织者一定要严把桥梁施工质量关和加强施工过程中的安全控制。即必须将工程质量放在第一位，有效地保证质量目标的实现，才能确保人民生命和国家财产安全。