天津港地区混凝土结构耐久性分析及治理措施

1 影响混凝土耐久性的主要因素

混凝土的结构耐久性是指混凝土结构在特定的使用年限周期内，在各类影响因素、破坏因素等环境条件交互或单一的作用下，不再增加额外的费用进行结构的加固处理而能够保证正常使用、整体外观性变化不大、安全性能良好的能力，通常情况下混凝土结构耐久性的指标包括抗渗性、抗侵蚀性、抗冻性、碱骨料反应、混凝土的碳化等。

1.1 内部因素

内部因素一般指混凝土结构的强度等级，混凝土的强度等级越高，其耐久性越好。合理的提高混凝土的强度等级有利于混凝土的耐久性;渗透性好，耐久性差，混凝土中孔隙的含量增大，不利于混凝土的密实，抵抗破坏的能力减小，港区混凝土受氯离子渗透最严重;保护层厚度增大，有利于抵抗外界自然环境的侵蚀，包括水力、风力、波浪等的侵蚀;水泥品种、强度等级和用量多少，直接关系混凝土的强度，结合工程背景合理选用水泥，能有效的提高混凝土的寿命;选用引气剂、防水剂、阻锈剂等外加剂，改善混凝土耐久性。

1.2 外部因素

主要有环境温度、湿度以及二氧化碳的含量，港区混凝土施工中，海水的影响也是主要因素。混凝土影响的各项外部因素和混凝土内部因素中的完善性强度的综合作用，使得混凝土的耐久性产生了优劣状态。因此，在混凝土结构中产生质量缺陷的主要原因是前期设计不当、建设中的施工不良、使用过程中的维修不当。

同时，混凝土的使用环境也是影响混凝土耐久性的因素，包括人类生活环境的影响和生产环境的影响，这些影响对混凝土结构或多或少的产生着各式各样的不利作用，人为因素是产生这些不利作用的主要原因。例如在散盐码头上散盐的无意洒落流失在码头混凝土结构的接触面上会产生或加重氯离子对码头工程混凝土结构的侵蚀作用;在件杂货码头上进行货物的装卸过程中产生货物掉落致使码头混凝土结构产生损伤。

2 混凝土耐久性的影响现象

2.1 混凝土的碱集料反应

这用反应产生的原因是混凝土结构集料中的一类或几类活性矿物与混凝土结构中的微小孔隙中的碱性的液体溶液发生物理化学反应，这种反应会产生吸水膨胀的碱—硅酸盐凝胶，体积增大的倍数为3～4倍，混凝土结构中会产生剥落、开裂的现象，混凝土结构强度相应的降低，甚至会使混凝土结构破坏，由于碱集料反应是一个缓慢而漫长的过程，他的进程可能要持续几年到几十年，所以混凝土结构破坏是一个长期的过程。混凝土结构发生碱集料反应需要具备三个条件:混凝土结构中要包含活性矿物，例如活性活性二氧化硅、粘土质岩、白云质类石灰岩等;混凝土结构中有可溶性的碱性物质或混凝土结构本身能够渗入碱性物质;能够提供吸水膨胀的水分。

2.2 混凝土的冻融破坏

在工程施工中混凝土结构发生水化硬结，混凝土结构由于含有水分蒸发或处于游离状态会在混凝土结构内部产生毛细孔，主要原因是为了保证混凝土结构浇筑时的的和易性而多添加水分，多出的水随着混凝土结构的微细孔隙蒸发或留在孔隙中处于游离状态，当温度降低到结冰点以下时，混凝土结构中毛细孔中的游离水发生结冰现象，水在结冰状态下发生膨胀，即冻胀现象，这时混凝土产生体积膨胀，具统计，混凝土结构发生膨胀现象时体积增加约9%，混凝土结构的内部会发生破坏。经过多次的降温升温，混凝土结构会发生多次的损伤破坏，累积到一定程度就发生了结构破坏。

2.3 侵蚀性介质的腐蚀。

在石油化工、港湾、化学工业建设中的一些化学介质会对混凝土产生侵蚀作用，在化学介质的侵蚀作用下，混凝土中的部分成分发生物理化学的作用，产生溶解、流失，进而会使混凝土结构发生松软破坏、裂隙、孔隙等，有的化学介质会引起混凝土结构中的物质反应，产生混凝土结构的膨胀破坏。

2.4 机械磨损。

混凝土结构的机械磨损主要发生在混凝土结构的面层，在港口方面主要有码头面层、路面、堆场面层等，针对机械磨损可有针对性的采用耐磨地面，增加耐磨性。

2.5 混凝土的碳化。

由于混凝土结构中含有Ca(OH)2，它会与混凝土表面或渗入混凝土中的二氧化碳、二氧化硫等酸性气体发生化学反应，生成碳酸钙、硫酸钙等。碳化过程或碳化结果会减弱混凝土本身的碱性，致使钢筋表面发生锈蚀，也会使混凝土产生收缩现象，导致混凝土结构开裂。

2.6 钢筋锈蚀。

混凝土结构中的钢筋发生锈蚀，甚至发生钢筋的锈胀作用，能够导致混凝土本身的保护层破坏脱落，同时混凝土结构中的钢筋变细，有效面积变小，且混凝土与钢筋的粘结力变弱，使混凝土构件的结构承载力减小，甚至发生破坏，影响混凝土结构的整体效果。

3 混凝土结构耐久性措施

从混凝土构造方面考虑，其可以采用的措施包括:①确定最小保护层。其主要目的是为了防止混凝土结构中的钢筋锈蚀。在海水环境下，针对水下区、水位变动区、浪溅区、大气区选用合理的保护层厚度;②确定混凝土的最低强度等级和最小水泥用量;③确定最大水灰比，主要是为了保证混凝土的密实性;④对混凝土结构中的碱含量、含盐量进行限制。

从混凝土结构耐久性的影响现象来考虑，其可以采用的措施包括:①控制或防止碱集料反应:优选选用低碱水泥;以粉煤灰、矿渣等掺合料加入到混凝土中以减少混凝土中的碱性物质;控制含有活性成分的骨料含量。②对于混凝土冻融破坏的主要防制措施:首先控制混凝土中游离态的自由水的含量，降低水灰比;其次施工过程中使用引气剂，在混凝土结构中形成细小的微小气孔，提高混凝土结构的抗冻性。③采用措施防止化学介质的腐蚀:掺入树脂、硫磺、水玻璃等外加剂以便形成特种混凝土，在抗腐蚀能力方面采取有效措施，对混凝土使用寿命的增加和混凝土结构耐久性的延长均有作用。④防止混凝土碳化采取的主要措施:针对工程特点、环境、气候等选用合适的水泥品种，采用合适的混凝土等级，合理提高混凝土中水泥额用量;混凝土拌合过程中控制好混凝土水灰比，增加混凝土的密实度，以及在外加剂的使用合理加以控制。⑤防止钢筋锈蚀的主要措施包括:控制好混凝土原材的选用材料，在混凝土设计及施工过程中要确保混凝土结构的密实性;设计时要合理设计保护层厚度，施工时确保保护层的施工质量;可以在表面进行涂膜防护，阻止引起锈蚀作用的水、O2、O2的进入;在钢筋表层涂抹防锈剂等。

4 结束语

港区混凝土结构的耐久性受多面影响，包括内外部因素，水泥、混凝土孔隙、保护层等为内部因素，环境温度、湿度、海水环境等为外部因素，在建设中针对工程本身的性质、环境等采用相应的措施，使其对混凝土耐久性影响降到最低，保证混凝土的质量。建立健全良好的管理、操作制度，周期性的对维护进行维护，有效的提高混凝土的耐久性。

[1]水运工程混凝土施工规范.(JTS 202-2011)，2011.

[2]夏晓迪.高桩码头耐久性及剩余使用寿命评估.天津大学.