混凝土耐久性研究现状及存在问题简析

张桂鑫，仲继清，娄大云，梁正通，王顶堂

(大连大学 建筑工程学院，辽宁 大连 116622)

0 前 言

混凝土自问世以来一直是工程建设中使用最广泛的材料，随着科技不断进步发展，人们活动的范围和涉及的领域越来越广，人类的足迹出现在高纬度、高海拔、深海等环境中，致使混凝土的服役环境复杂化，同时钢筋混凝土结构的力学性能和耐久性能会随着时间的推移逐渐退化，导致结构的服役年限达不到预期。综上所述，土木工程领域对于材料或结构构件在非正常条件下的工作要求越来越高。

我国国土面积巨大，自然环境各地区存在显著差异，环境对混凝土耐久性影响较大，我国从20世纪80年代开始关注和分析混凝土的耐久性问题，直至今天，混凝土的耐久性仍然是混凝土材料科学和技术领域的重要研究问题之一。

1 混凝土耐久性研究现状

国内外对于混凝土耐久性问题的研究主要集中在物理、化学以及力学等因素单独作用或共同作用下。

1.1 单因素作用

1.1.1 氯盐环境

在海洋环境中，氯离子的侵蚀会引起钢筋锈蚀，研究氯离子侵蚀混凝土的耐久性能对评估海洋环境中混凝土的寿命意义重大。

鲍玖文等[1]从实验研究、理论分析和数值模拟三个角度对氯离子侵蚀混凝土的耐久性研究进行综述，总结了海洋混凝土抗氯离子侵蚀的相关研究成果，为混凝土耐久性理论和实际应用提供参考依据。

1.1.2 硫酸盐环境

混凝土结构在遭受硫酸盐侵蚀后会出现大量物理结晶型损伤，目前关于硫酸盐侵蚀混凝土方面的研究主要集中在抗压强度、弹性模量、抗拉强度等基本力学性能方面[2-3]。对硫酸盐侵蚀混凝土的抗剪性能研究较少，张中亚等[4]对硫酸盐侵蚀下的混凝土进行了微观扫描和剪切试验，研究了抗剪强度退化规律。

1.2 多因素耦合作用

荷载和环境耦合作用在实际工程中伴随混凝土的全寿命周期。

1.2.1 荷载和腐蚀耦合

张进等[5]的研究结果表明氯离子的渗透率随着拉伸应变的增大而增大。Banthia等[6]研究了压力对混凝土氯离子传输性的影响。结果表明当压应力较低时，混凝土的氯离子渗透性有所减小，但当压应力超过 30%的极限压应力，普通混凝土的氯离子传输性迅速增大。周胜兵等[7]、何世钦等[8]的研究结果表明：弯曲荷载和氯离子渗透率并非线性相关，弯曲荷载较小时，氯离子扩散系数在受拉区增加幅度较小；当荷载进一步提高，随着受拉区混凝土内的微裂缝逐渐增多，扩散系数增速加大。

1.2.2 荷载和冻融耦合

代征征[9]对荷载和冻融循环作用下混凝土的宏观损伤进行了研究，研究表明：当压应力不超过临界应力时混凝土的抗冻融能力略有提高，当超过临界应力时耦合作用将加速混凝土的劣化。郭寅川等[10]研究了疲劳荷载和冻融循环耦合作用下混凝土内部初始微裂纹的演化，得到耦合作用下裂纹的演化规律。

1.2.3 腐蚀和冻融耦合

冯琦等[11]对不同粉煤灰取代率的再生混凝土在硫酸盐和冻融耦合作用下试件的相对动弹性模量和质量损失率的变化规律进行研究，并建立再生混凝土的寿命预测模型。

2 现有研究存在问题

实际工程中混凝土结构并不是在单一环境或者某两种环境条件下工作，是在多环境场和荷载耦合作用的状态下，由于多种因素和荷载同时作用，混凝土的性能劣化机理更加复杂，所以目前针对多因素同时作用下混凝土的性能退化和微观结构损伤机理研究较少，是今后耐久性研究的重点方向之一。

3 结论与展望

混凝土在荷载和环境场耦合作用下的耐久性能更符合混凝土结构的实际工作状态，因此，研究混凝土在荷载和多环境场耦合作用下的耐久性能和微观结构劣化机理对于实际工程建设具有重要意义，同时在理论层面进一步补充混凝土耐久性研究理论，为混凝土基本理论研究提供参考依据。

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