钢筋混凝土结构耐久性及防护措施研究

摘 要：钢筋混凝土结构由于同时具有抗压和抗拉的双重作用且受力性能较好，而广泛应用于不同结构工程。但目前该结构的耐久性越来越引起相关学者的研究。本文为分析钢筋混凝土的耐久性及防护措施，首先对耐久性的概念以及影响因素进行分析，进而研究其防护措施，希望为今后钢筋混凝土结构在工程中的应用提供一定的参考。

关键词：钢筋混凝土结构；防护措施；耐久性；钢筋锈蚀

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.096

0 引言

钢筋混凝土结构是钢筋、混凝土的组合，该结构可以集合两者的优点，既具有钢筋抗拉的特性，又可以利用混凝土的抗压特点，此外，由于混凝土材料易于取材能够减少工程成本，因此，混凝土成为建筑设计时的首选。尽管钢筋混凝土具有很多優点，但是近些年通过调查大量的实际工程发现，钢筋混凝土结构存在不同程度耐久性的问题，存在很多钢筋混凝土结构经常不能达到使用设计的年限而进行修复加固，这其中最重要的影响因素便是其耐久性。国内外钢筋混凝土建筑均出现耐久性，这使各国研究学者展开对其耐久性的分析与研究[1]。

1 耐久性定义

在一定的环境和使用条件下，结构在使用设计年限中保持足够的安全性和适用性的能力。在使用中钢筋混凝土构件通常会遭受损伤和腐蚀，从而降低结构的耐久性以及构件的可靠度，导致建筑实际的使用寿命要比设计年限短[2]。

钢筋混凝土建筑耐久性越来越成为影响其发展的重要因素，对钢筋混凝土构件的耐久性进行研究，分析影响构件使用寿命的外部以及内部因素，可以有效地提高结构的设计施工质量，使钢筋混凝土构件在使用年限内能够正常发挥其作用。此外，钢筋混凝土构件性能的降低通常不是由力学因素直接导致的，而更主要的原因是由使用环、自然环境以及材料内因素的化学和物理共同作用引起的。其中，钢筋混凝土构件的主要影响因素主要包括钢筋锈蚀、冻融破坏以及混凝土碳化[3]。

2 耐久性的影响因素

（1）混凝土碳化。混凝土碳化过程是缓慢的，当水泥石中碱性物质与空气中酸性的气体通过反应可使混凝土PH值降低至8.3的作用，该值属于全部碳化中性值，这将使得位于钢筋表面钝化膜发生损坏，从而不能满足保护钢筋的目的，钢筋腐蚀的速度逐渐加快。此外，由碳化反应得到的水化物可对混凝土造成不可逆转的收缩。因此钢筋混凝土结构上受到不同的约束，因此通常情况下碳化收缩会导致裂缝的产生，进而方便发生碳化所需物质的进入，碳化反应的速度加快已经碳化位置的加深。同时，碳化反应会使混凝土更脆，结构的延性更差[4]。

钢筋表面发生碳化所需要的时间可通过下式进行计算：

混凝土的碳化系数；

（2）钢筋的锈蚀。混凝土发生碳化反应在很大程度上会影响到钢筋的锈蚀。混凝土中的水泥含有碱性物质，所以混凝土表现出一定的碱性，结构用钢筋表面由于与混凝土接触而发生氧化反应，从而形成一种钝化膜，即氧化铁膜[5]。发生碳化时，混凝土的PH值开始降低，当PH值约为11.5时，氧化膜将失去稳定而处于一定的活性状态；当PH值位于9～10之间时，氧化膜被完全损坏，此时，钢筋逐渐开始出现锈蚀[6]。

3 改善耐久性措施

（1）高性能混凝土的使用。高性能的混凝土具有较高的密实度、较好的抗冻性以及较低的渗透性，这些特征有效地防止了物质的渗透，使钢筋锈蚀以及混凝土碳化速度得到有效的降低，进而使钢筋混凝土结构的耐久性得到提升[7]。

（2）钢筋防护的材料。钢筋混泥土结构耐久性失效以及构件损坏的主要原因是由于氯盐引发钢筋的锈蚀。若钢筋采用环氧涂层、镀锌、喷塑以及阻锈剂等措施，可使钢筋能够有效地增加其对抗氯盐的能力，其中最为有效而经济的方法是采用阻锈剂。

（3）混凝土表面采用涂层。聚氨酯以及环氧树脂等材料具有较好的密封性、稳定性和较长的保护周期，同时其易于施工[8]。其中渗透性的涂层不仅对混凝土具有物理隔离的作用还同时具有化学隔离的效果。

4 结论

由于目前对钢筋混凝土构件耐久性的研究多集中在设计上，而忽略既有建筑的耐久性分析。此外，尽管钢筋混凝土结构存在较多的因素会影响到其耐久性，但是影响其耐久性的重要因素是钢筋的锈蚀。结构在设计过程中应当对保护层的厚度以及断面形式进行合理的设置，结构在施工时必须对混凝土的质量进行严格的控制，以提高混凝土抗渗透力以及其密实度，从而使钢筋实现减缓锈蚀的目的，这也是改善钢筋混凝土耐久性的关键且基本的措施。

参考文献：

[1]潘志鹏.影响钢筋混凝土结构耐久性因素分析与控制措施探讨[J].福建建材，2015（07）：15-17.

[2]苟林峰.影响钢筋混凝土结构耐久性的因素和处置措施[J].国防交通工程与技术，2013（S1）：85-87.

[3]李本发. 钢筋混凝土的腐蚀研究现状与进展[J].城市建筑，2013，（08）：280-281+283.

[4]吴清伟，马亮，刘金颖.钢筋混凝土结构耐久性分析及改善措施[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2009（06）：18-22.

[5]缪志伟.钢筋混凝土框架剪力墙结构基于能量抗震设计方法研究[D].清华大学，2009.

[6]沈艳.浅谈钢筋混凝土结构耐久性及其改善措施[J].中国新技术新产品，2008（18）：46.

[7]赵善芬. 钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施[J].水运工程，2006，（08）：44-48.

[8]张宝胜，干伟忠，陈涛.杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性解决方案[J].土木工程学报，2006（06）：72-77.

作者简介：崔炫（1987-），男，陕西渭南人，硕士，助教，主要从事结构抗震方面的教学和科研工作。