混凝土耐久性影响因素分析

摘 要：混凝土结构耐久性问题是一项影响因素错综复杂，研究难度较大的课题，目前日益受到了国内外科学工作者的关注。本文介绍了混凝土耐久性的概念，对于混凝土耐久性的影响因素进行阐述，并对耐久性影响因素的影响机理做了分析。

关键词：混凝土；耐久性；混凝土碳化；裂缝；钢筋锈蚀

中图分类号：TU528.45 文献标识码：A

一、混凝土结构的耐久性

所谓结构的耐久性是指结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护条件下，在规定的时间内完成预定功能的能力。结构的可靠性还可定义为结构在化学的、生物的或其他不利因素的作用下，在预定的时间内，其材料性能的恶化不至导致结构出现不可接受的失效概率。由此可以看出耐久性主要反映的是时间问题。

近年来由混凝土耐久性引发的结构性问题甚至是事故在不断增加，因此针对混凝土耐久性的问题不得不引起人们的重视。而这其中的耐久性影响因素的研究也就成了重点[1]。

二、影响混凝土耐久性的主要因素及其影响机理

影响钢筋混凝土结构耐久性的因素很多，一般可归纳为环境因素、内在因素和受荷状况3类。常见的环境影响因素有混凝土碳化、钢筋锈蚀、侵蚀性气体、液体腐蚀和高（低）温等；内在因素有混凝土强度的时变性、碱—骨料反应、收缩和徐变等；受荷状况主要包括高应力幅度和疲劳损伤等。此外，由于混凝土具有气、液、固并存的多孔非均质特性，故水泥浆体中存在大量孔隙，对混凝土的耐久性也有很大影响。

（一）混凝土碳化[2]

混凝土的碳化是指混凝土中的成分（主要为Ca(OH)2）与渗透进混凝土中的二氧化碳和其他酸性气体发生化学反应的过程。其主要化学反应方程式为：

混凝土碳化后密度和强度会有多提高，表面硬度增大，但碳化后混凝土碱性降低，钢筋表面的钝化膜遭到破坏而使钢筋发生锈蚀。此外，碳化会加剧混凝土的收缩导致混凝土开裂。当混凝土碳化深度等于钢筋保护层厚度时，钢筋会因失去混凝土保护而开始全面锈蚀。

（二）混凝土质量

混凝土质量的均匀性是反映施工水平的一个重要参数。由于混凝土的质量问题，造成钢筋混凝土构建内部存在缺陷及密实度差，不仅影响构件的承载力，而且大大削弱了混凝土抵抗外界有害介质侵蚀的能力，因而对钢筋混凝土结构的耐久性产生不利的影响。

（三）混凝土损伤

混凝土具有承受荷载、保护钢筋的作用、混凝土损伤后，将会全部或部分丧失其原有作用，因而对钢筋混凝土结构的耐久性产生较大的影响。混凝土损伤包括碱—骨料反应、机械损伤和施工损伤。碱—骨料反应引起混凝土结构破坏的发展速度和破坏程度比其他耐久性破坏更快、更严重。当混凝土结构发生碱—骨料反应时，一般不到两年就会使结构出现明显开裂。而且碱—骨料反应一旦发生，就难以控制，还会加速结构的其他耐久性破坏过程。

（四）裂缝

裂缝对钢筋混凝土耐久性的影响，主要是裂缝引起和加速钢筋的锈蚀。

裂缝引起钢筋的锈蚀分为两个阶段：第一阶段是裂缝使其附近的钢筋表面的混凝土碳化，或造成氯化物渗入的通道，使钢筋表面的钝化膜中和或破坏，导致钢筋锈蚀的开始。第二阶段是从钢筋开始锈蚀到锈蚀破坏，这一阶段的历时主要与环境性质、锈蚀长度、保护层厚度、钢筋直径和排列等因素有关，但裂缝的宽度也有重要的影响，钢筋的锈蚀速度随裂缝宽度增大而加快。

（五）钢筋锈蚀

钢筋锈蚀对结构的危害首先体现在钢筋锈蚀降低了钢筋的有效截面积，严重影响了结构的承载能力，其次，钢筋锈蚀到一定程度，锈蚀物体积将急剧膨胀，混凝土表面出现沿钢筋的纵向裂缝。钢筋锈蚀后钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能降低，而粘结锚固性能是保证钢筋与混凝土间传递应力，协调变形共同工作的基本前提，钢筋与混凝土间锈蚀层的作用、钢筋表面横肋的锈损、混凝土保护层的开裂或剥落都会导致钢筋混凝土粘结锚固性能降低甚至完全丧失。钢筋锈蚀的机理如下：

混凝土中钢筋的锈蚀主要是金属的阳极溶解反应，即金属被氧化，以离子形式转入溶液。

在阳极附近，与形成难溶的，并在富氧的条件下进一步转化为，即:

脱水后，变成了红色的铁锈，即：

而在少氧条件下，氧化不完全，部分形成黑锈，即

三、结语

影响混凝土结构耐久性的因素繁多而复杂，而有时又是多种影响因素的叠加，在研究工作中技术难度较大[3]。因此，必须重视混凝土结构的耐久性设计和施工，同时还应注意对混凝土结构在使用阶段实行严格的管理和维护，才能保证和提高混凝土结构的耐久性。

参考文献：

[1]张誉.混凝土结构耐久性概论[M].上海:上海科学技术出版社.2003:2-3.

[2]刘维利.影响混凝土耐久性的主要因素及预防对策[J].中国海湾建设.2007(5)：29-30.

[3]魏亚兵.混凝土耐久性的影响因素及措施研究[C]//第15届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）.河南焦作.2006：165-168.