浅谈钢筋混凝土的耐久性

【摘要】钢筋混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。其影响因素很多，钢筋混凝土的内部组成结构和施工质量是内在因素，而环境与载荷作用则是外在因素，不同的因素会造成不同的后果。

【关键词】混凝土；耐久性；内外因素

自19世纪中期钢筋混凝土问世以来，钢筋混凝土材料就是建筑工作者手中的宠儿。在我国特别是改革开放以后，每年都有大量的资金投入到了基础建设中。根据规范我国大多数的建筑结构设计使用年限一般为50年，而由建设部的一项调查表明，国内有相当数量工业建筑物在使用25-30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命更短，一般仅为15-20年。许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂等现象。而所需的维修费或比重建费用更为巨大。因此，提高混凝土耐久性，延长工程使用寿命，尽量减少维修重建费用是建筑行业实施可持续发展战略的关键。

1.影响钢筋混凝土耐久性的内因

1.1混凝土的内部结构

混凝土是由水泥、砂、石子加水拌合而成的人工石材。水泥水化后经凝结、硬化，形成水泥石。水泥石由凝胶体、晶体、未水化的水泥颗粒以及毛孔组成。水泥石中的晶体和砂、石等骨料组成混凝土中的弹性骨架，主要要承受外力，表现为弹性变形的特征。另一方面在初凝过程中，由于水泥石的收缩、泌水和骨料的下沉等原因，在骨料与水泥石接触的局部界面上产生细微的粘结裂缝，同时，水泥始终也存在一些细微裂缝，这些统称为混凝土内部的微裂缝。也就是由于这些微裂缝的存在，才是使混凝土又具有塑性的变性特征，也才是影响混凝土耐久性的主要内部原因。

1.2混凝土结构的施工

1.2.1水灰比的影响

水灰比越大，多余水分蒸发后留下的毛细孔道就多，亦即孔隙率大，且多为连通孔隙，也就是越不密实，也就越容易遭受到外部因素的影响。因此，为了保证混凝土的耐久性，对水灰比必须加以限制。

1.2.2骨料含泥量的影响

骨料含泥量越大，则总表面积增大，混凝土达到同样流动性所需用水量增加，毛细孔道增多；同时含泥量大的骨料界面粘结强度低，也将降低混凝土的耐久性。骨料级配差则骨料空隙率大，填满空隙所需水泥浆增大，同样导致毛细孔增加，影响混凝土的耐久性。

1.2.3施工质量的影响

施工中搅拌均匀、振捣密实是混凝土耐久性能的重要保证。适当的养护温度和湿度是保证混凝土耐久性能的基本措施。如果振捣不密实留下蜂窝、空洞，耐久性就严重下降，因此，施工养护是一个极其重要的环节。

此外，水泥的品种、混凝土拌合物的保水性和粘聚性，以及混凝土结构的保护层厚度等，对混凝土的耐久性又有显著的影响。

2.影响混凝土耐久性的外因

混凝土结构所处的环境是影响混凝土耐久性的外因，不同的环境类别对混凝土结构的耐久性的影响也不一样。下面主要谈谈工程中常见的不同环境对混凝土耐久性破坏的类型：

2.1混凝土冻融破坏

钢筋混凝土结构在严寒地区长时间受到的干湿变化、温度变化、冻融变化等交替的破坏作用，会发生表层削落，结构疏松的现象，这就是钢筋混凝土结构的冻融破坏。

破坏原因：混凝土构件在吸水饱和的情况下，发生冻融，遭受的破坏应力主要由两部分组成：其一是当混凝土中的毛细孔水在零摄氏度下，由水转变成冰，体积膨胀9%，因受毛细孔壁约束形成膨胀压力，从而在孔周围的微观结构中产生拉应力；其二是当毛细孔水结成冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中的迁移和重分布引起的渗管压。

另外凝胶不断增大，形成更大膨胀压力，当混凝土受冻时，这两种压力会损伤混凝土内部微观结构，只有当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最后甚至完全丧失。饱水状态和外界气温正负变化是混凝土发生冻融破坏的两个必要条件。

2.2碱骨料反应

混凝土的碱-集料反应：是指混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应，引起混凝土的膨胀，开裂，甚至破坏。改变混凝土的微结构，使混凝土的抗压强度、抗折强度、弹性模量等力学性能明显下降，严重影响结构的安全使用性，而其反应一旦发生很难阻止，更不易修补和挽救，被称为混凝土的“癌症”。是混凝土工程中的一大隐患。

破坏原因：混凝土中的碱与具有碱活性的骨料间发生的膨胀性反应，引起明显的混凝土体积膨胀和开裂，继续增大了混凝土中的微裂缝。

2.3混凝土的碳化

混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中CO2渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化，其化学反应为：Ca(OH)2+CO2=CaCO3＋H2O。

破坏原因：

（1）是碳化作用使混凝土的收缩增大，导致混凝土表面产生拉应力，从而降低混凝土的抗拉强度和抗折强度，同时产生的开裂降低了混凝土的抗渗性能，使得腐蚀介质更易进入混凝土内部，加速碳化作用，降低耐久性。

（2）是碳化作用使混凝土的碱度降低，失去混凝土强碱环境对钢筋的保护作用，导致钢筋锈蚀膨胀。

（3）碳化作用生成的CaCO3能填充混凝土中的孔隙，使密实度提高；另一方面，碳化作用释放出的水分有利于促进未水化水泥颗粒的进一步水化。

因此，碳化作用能适当提高混凝土的抗压强度，但对混凝土结构工程而言，碳化作用造成的危害远远大于抗压强度的提高。

2.4化学侵蚀

当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时，会引起水泥发生一系列化学，物理与物化变化，而逐步受到侵蚀，严重的使水泥石强度降低，以至破坏。常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀，一般酸性水腐蚀，碳酸腐蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀五类。

破坏原因：

（1）淡水的冲刷，会溶解水泥石中的组分，使水泥石孔隙增加，密实度降低，从而进一步造成对水泥石的破坏；研究表明，当水泥石中的氧化钙溶出5%时，强度下降7%，当溶出24%时，强度下降29%，因此，淡水冲刷会对水工建筑有一定影响；

（2）而当水中溶有一些酸类时，水泥石就受到溶淅和化学溶解双重作用，腐蚀明显加速，这类侵蚀常发生在化工厂；

（3）碳酸对混凝土的影响主要为：在溶淅水泥石的同时，破坏混凝土内的碱环境，降低水泥水化产物的稳定性，影响水泥石的致密度，造成对混凝土的侵蚀；

（4）硫酸盐的腐蚀则表现为SO42-离子深入混凝土内与水泥组分反应，生成物体积膨胀开裂造成损坏；

（5）海水中由于存在多种离子，侵蚀形式较为复杂，但主要是由于镁盐使硬化水泥石的结构组分分解，同时硫酸盐作用会造成对水泥石的损坏，而氧化镁沉淀会堵塞混凝土孔隙，会使海水侵蚀有所缓和。

混凝土结构的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的复杂问题，要解决好这个问题需要进行多方面的工作。钢筋混凝土结构耐久性应由正确的结构设计、材料选择以及严格的施工质量来保证，同时应注意对其在使用阶段实行必要的管理和维护。只有这样，才能保证和提高混凝土结构的耐久性，才能保证我国建筑事业的可持续发展。

参考文献：

[1]舒士霖.钢筋混凝土结构.浙江大学出版社.

[2]魏新良.浅谈混凝土结构的耐久性.现代商贸工，2007，(01).

[3]叶国华，郑亚平.浅谈混凝土结构的耐久性设计与施工.科技信息(科学教研)，2007，(20).