预应力混凝土耐久性的影响因素及优化措施

解嵩

（德州润德混凝土有限公司，山东德州253000）

1 引言

预应力混凝土结构具有很大的优越性，现已在土木、建筑、水利和交通领域得到了广泛应用。但是，预应力混凝土结构在长期的侵蚀环境中，结构功能会不断衰退，甚至被破坏，影响着预应力混凝土结构的使用年限[1]。在混凝土结构设计过程中，相关部门需要分析强度、刚度和抗震性能等设计指标，并注重混凝土结构的使用年限，提高预应力混凝土的耐久性，为建筑工程项目建设的有效实施提供支持。

2 预应力混凝土桥梁耐久性的相关内容

预应力混凝土桥梁耐久性指的是预应力混凝土桥梁在预应力状态下，有效地抵抗外界环境的影响，并在内部物理、化学的作用下，确保预应力混凝土结构外观满足相关规范要求，确保预应力混凝土使用性能不变。与其他普通混凝土桥梁结构相比，预应力混凝土桥梁具有预加应力作用，能够有效地减少桥梁自身混凝土裂缝问题的出现，并有效地抵抗外界环境为预应力桥梁带来的侵蚀。但是，在预应力混凝土桥梁材料老化、重载和超载情况下，高强度预应力钢筋性能会有所下降，甚至出现突发脆性破坏，这就需要相关部门加强预应力混凝土耐久性研究力度，深入分析预应力混凝土耐久性的影响因素，延长预应力混凝土结构的使用年限。

3 预应力混凝土耐久性的影响因素

3.1 混凝土碳化

混凝土碳化指的是空气中的二氧化碳渗入混凝土孔隙、毛细孔中，并溶于孔内液体中，在水泥水化作用产物氢氧化钙、硅酸钙等物质的作用下，生成碳酸钙物质。碳化自身不会危害混凝土，会提高混凝土的密实度和强度，但会受混凝土碱性下降的影响，在高碱环境中破坏钢筋保护的致密氧化膜，这样影响混凝土对钢筋的保护，进而破坏钢筋。另外，碳化混凝土会加剧收缩变形，出现裂缝问题，影响黏结力，严重的还会剥落钢筋保护层。

3.2 氯离子的侵蚀

氯离子侵蚀指的是氯离子在外界环境的影响下侵入已硬化的混凝土。氯离子的特点是半径小、穿透力强，极易吸附在钢筋阳极区钝化膜中[2]。氯离子达到钢筋表面的不均匀性，会造成腐蚀问题，严重影响预应力混凝土结构。

3.3 碱集料反应

为了提高混凝土结构的耐久性，相关部门需要注重碱集料反应的影响，一般混凝土碱和活性骨料会发生反应，生产碱硅胶、黏土质集料等物质，这些物质会吸收微孔水分，出现体积膨胀问题，在周围水泥浆硬化作用下会产生膨胀压力。在膨胀压力达到水泥浆抗拉强度的情况下，会出现混凝土开裂问题，这种反应的危害很大，为了有效地改善这一情况，技术人员需要提高混凝土结构的耐久性，及时消除稳定性低的成分。

3.4 氯化侵蚀破坏

通常情况下，氯化侵蚀破坏在外部含有大量氯离子的环境中，以及使用含氯原子的混凝土外加剂，氯离子进入混凝土内部的方式主要是侵入、扩散，逐步进入材料内部对钢筋造成腐蚀，进而破坏预应力混凝土结构。氯化侵蚀破坏主要由3 个层次，分别是：（1）破坏钢筋表面形成的保护膜，即钝化膜；（2）形成腐蚀电池环境，提高钢筋腐蚀速度，出现钢筋锈蚀问题；（3）去极化作用会锈蚀钢筋。

4 预应力混凝土耐久性的优化措施

4.1 确保混凝土保护层厚度

混凝土碳化是造成钢筋锈蚀的主要原因，在保护层混凝土碳化，钢筋表层钝化膜会被破坏，这样就会锈蚀钢筋。为了有效地解决这一问题，技术人员需要加大钢筋混凝土保护层厚度，并对其进行严格控制，不断提高预应力混凝土结构的耐久性。

4.2 合理地选择水泥品种和粗细骨料

在选择水泥品种的过程中，相关人员需要做好分析和评估工作，如碱含量高的水泥会减缓碳化，矿渣水泥、火山灰水泥的抗化学侵蚀能力很强，但抗冻性、抗碳化能力相对较差，这就需要选择低碱度、低水化热、低需水量、强度高及与外加剂适应性能好的水泥。另外，骨料需要颗粒清洁、杂质少，并保证骨料级配的合理性，降低空隙率，在满足施工性能和密实性的基础上，减少水泥用量，必要条件下选择连续级配的粗骨料，在采用单粒级的过程中，需要适当增加砂率。

4.3 合理设计配合比

在配合比设计过程中，技术人员需要遵循最小水泥用量、最大水灰比的原则，合理地控制混凝土水灰比，避免混凝土拌合物硬化后因水溢出形成孔隙，减少冻融作用对预应力混凝土结构表面的美观性造成破坏。其中，最小水泥用量主要是确保混凝土的密实性，必须要具备足够水泥浆填充集料空隙，将骨料进行黏结，形成一个整体，但过大水泥用量会导致构件产生收缩和徐变，进而出现裂缝问题。另外，在设计配合比的过程中，相关人员需要合理地选择水泥标号，在满足强度要求的基础上，从耐久性和经济性角度优化选择水泥标号。并且，掺入优质的掺合料也会提高混凝土的耐久性，如磨细的矿渣、粉煤灰和硅灰等，这些都可以减少混凝土空隙，提高混凝土的密实度。

4.4 添加矿物外加剂

在施工现场，混凝土配合比中添加一定比例的矿物质外加剂，会导致胶凝结构出现变化，如硅灰、磨细矿渣都是常用的矿物质外加剂，在与水泥物质水化后，混凝土胶凝结构会发生变化，增强了水泥硬度，添加矿物质外加剂的水泥会使混凝土毛细空隙被填充，进而提高混凝土结构的强度和承载力，使得钢筋和混凝土缝隙有所减少，进而提高钢筋吸附保护能力[3]。因此，在实际施工中，技术人员需要根据施工环境、建筑特点，合理地添加矿物外加剂，提高预应力混凝土结构的耐久性。

4.5 做好振捣和养护工作

在浇筑混凝土的过程中，相关技术人员需要充分振捣密实，并对混凝土表面进行抹光压平处理，提高混凝土密实性。钢筋在预应力混凝土结构中使用比较多，预应力筋、非预应力筋、箍筋排列比较密切，不易振捣密实，在必要情况下可以采用自密实混凝土，提高浇筑质量。另外，施工企业需要做好混凝土养护工作，尤其是早期养护，降低混凝土收缩率、孔隙率，确保混凝土的养护期。

5 结语

综上所述，为了提高预应力混凝土结构的耐久性，相关人员需要根据所处环境预留足够的保护层厚度，严格控制最大水灰比、最小水泥用量，认真选择材料和外加剂，避免影响结构的耐久性。除此之外，相关部门需要适当延长预应力混凝土结构的养护期，确保水泥充分水化，并做好预应力筋防腐工作，进一步提高工程项目建设的整体质量。