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摘 要：本文通过对混凝土结构耐久性的相关问题进行分析，探讨相关性能对混凝土结构耐久性的各方面影响，进而提出有效措施，达到提高耐久性的目的。
关键词：耐久性；渗透性；吸水性；钢筋锈蚀
随着经济的不断发展、社会不断进步，各类建筑的不断拔地而起，水泥混凝土材料的需求量也随之剧增。长期以来，混凝土材料凭借其强度高、价格低廉、取材方便、易于成型等优点被广泛应用于工业和民用、桥梁、大坝等建筑行业的各个领域。但在结构设计过程中，设计者往往较多的考虑结构的承载力，而忽略混凝土本身的耐久性问题，导致很多结构在未达到规定的使用年限之前便由于混凝土老化、钢筋锈蚀等原因不得不进行重新加固或者提前拆除，造成了巨大的经济损失。
我国对钢筋混凝土结构耐久性的重视开始与20世纪80年代，在“七五”、“八五”、“九五”期间对混凝土耐久性都做过深入的研究，并相继完成了《混凝土结构耐久性检测指南》、《混凝土结构耐久性及耐久性设计指南》等一系列规范章程。同时在《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）以及之前的规范对设计中的钢筋保护层厚度、混凝土中最大氯离子含量、最大碱含量等耐久性问题都做出过相应的规定。2010年的新规范对混凝土结构耐久性设计的要求更加严格，例如：对钢筋保护层厚度比之前规范又有所增加，最大氯离子含量也比以前加严了限制等等。从这些规范上的变化可以看出，我国对于钢筋混凝土结构的耐久性设计越来越重视，同时也说明我国对于混凝土耐久性的科研成果也越来越丰富。
1 混凝土渗透性与耐久性的关系
大量的研究表明，混凝土的耐久性和自身的渗透性有着十分密切的关系。混凝土的渗透性是指气体、液体或离子受压力、化学势或电场作用在混凝土中渗透、扩散或者迁移的难易程度。一般认为混凝土越密实，则渗透性越差，即抗渗性越强，耐久性也就越好。混凝土的耐久性问题多数是由于外界的有害物质和离子侵入，导致混凝土碳化、钢筋锈蚀，或者受冻融破坏等因素所引起，而外界离子侵入到混凝土内部主要依靠的是混凝土渗透性。
混凝土本身就是一种多孔材料，并且在凝固过程中由水泥水化产生的大量水化热会直接导致混凝土内部产生细小微裂纹，除此之外，建筑物在实际工作状态中往往处于受力状态，使混凝土内部产生微裂纹，这些内部微裂纹会随着结构服役时间的增长而不断增多、增宽、互相贯通，这些因素都会提高混凝土渗透性，降低其耐久性。因此，实际工作状态中的外界有害物质进入混凝土内部的速度要比理想情况快的多。
2 混凝土吸水性对耐久性的影响
近些年来，通过对出现耐久性问题被迫拆除的建筑物的分析及对现役建筑物的检测可以发现，耐久性不足对混凝土建筑物结构的危害表现得日益突出。耐久性问题多数是由于外界有害物质进入混凝土内部进行物理或者化学反应，破坏混凝土原有的内部结构，造成钢筋锈蚀、微裂纹扩展、碳化直至强度下降等问题引起的。在这个过程中，水本身就是一种对混凝土和混凝土内部的钢筋产生不利的物质，其次外界其他有害物质，如氯离子、硫酸根离子、氧气等，大部分都是将水作为载体渗透到混凝土内部的。
荷载作用对于混凝土的吸水性特点具有重大的影响，是不可忽略的。对于实际处于工作状态的建筑结构大多数是处于持载或者交变疲劳荷载等受力状态的。荷载对混凝土造成的内部损伤可以加大混凝土的吸水量，并加快其吸水的速度。在疲劳荷载作用下，普通混凝土的吸水性与时间呈线性关系，耐久性减低也较为明显。而对于高强混凝土，由于其自身的密实度很高，吸水量很小吸水速度也十分缓慢，虽然施加的荷载对其内部产生细小的微裂纹可以加大吸水量和加快吸水速度，但相较于普通混凝土，其更容易达到饱和状态，吸水性也更为低一些，因此高强混凝土在抗渗耐久性方面比普通混凝土有较为明显的优势。
3 钢筋锈蚀的影响
在混凝土结构耐久性问题中钢筋锈蚀是在工程中最常见，也是危害最严重的。钢筋的锈蚀一般是由外界空气、水分或者氯离子等有害离子的侵入造成保护膜破坏，进而产生电化学腐蚀效应造成的。
一般的电化学反应过程为阳极失电子、阴极得电子，然后进一步氧化生成氢氧化铁的过程，具体反应如下公式所示：
阳极：
阴极：
生成的产物进一步氧化：
电化学反应生成的Fe（OH）3并进一步氧化，会在钢筋表面形成有Fe2O3和Fe3O4组成的铁锈层，其体积比原金属增大2倍至4倍。体积膨胀对周围混凝土产生压力，使混凝土沿钢筋方向开裂，造成保护层脱落，钢筋和混凝土之间的粘结力降低，进而使裂缝进一步扩大，氧气、水分及有害离子更加容易的侵入到钢筋表面，导致钢筋遭受新一轮更剧烈的腐蚀，形成恶性循环。
4 提高耐久性的相关措施
提高混凝土结构的耐久性涉及到结构暴露环境、结构选材、施工养护和维护等多方面，是一个极为复杂但又迫切需要解决的问题。提高混凝土结构耐久性有多种措施，在结构的设计、施工和维护中，应结合结构的具体使用条件和使用环境等因素，从以下几个方面考虑采取适当的措施：结构采用耐久性设计；提高混凝土保护层厚度和质量；配置高性能混凝土；提高施工水平，精心施工；对混凝土表面防护；混凝土中掺加阻锈剂；电化学保护；并定期检测，及时维护，是可以保证混凝土结构的耐久性的。
我国是一个人口众多且人均能源占有率较低的发展中国家，而且正处于经济迅速发展的阶段，在未来的发展道路上必然要有大量的工业与民用建筑、道路、桥梁、隧道等基础设施的建设，这将会耗费大量的能源，同时旧建筑物的拆除势必产生大量的建筑垃圾，破坏生态环境。因此，充分利用现有的建筑物，加强耐久性设计，可以有效减少因耐久性问题而提前拆除的建筑物数量，减少污染，节约能源，实现可持续发展。由此可以看出，保证钢筋混凝土结构的耐久性对整座建筑结构在设计寿命中充分实现工作性能以及对国家经济命脉和实现可持续发展具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 中国人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2] 赵铁军.混凝土渗透性[M].北京：科学出版社，2005.
关键词：耐久性；渗透性；吸水性；钢筋锈蚀
随着经济的不断发展、社会不断进步，各类建筑的不断拔地而起，水泥混凝土材料的需求量也随之剧增。长期以来，混凝土材料凭借其强度高、价格低廉、取材方便、易于成型等优点被广泛应用于工业和民用、桥梁、大坝等建筑行业的各个领域。但在结构设计过程中，设计者往往较多的考虑结构的承载力，而忽略混凝土本身的耐久性问题，导致很多结构在未达到规定的使用年限之前便由于混凝土老化、钢筋锈蚀等原因不得不进行重新加固或者提前拆除，造成了巨大的经济损失。
我国对钢筋混凝土结构耐久性的重视开始与20世纪80年代，在“七五”、“八五”、“九五”期间对混凝土耐久性都做过深入的研究，并相继完成了《混凝土结构耐久性检测指南》、《混凝土结构耐久性及耐久性设计指南》等一系列规范章程。同时在《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）以及之前的规范对设计中的钢筋保护层厚度、混凝土中最大氯离子含量、最大碱含量等耐久性问题都做出过相应的规定。2010年的新规范对混凝土结构耐久性设计的要求更加严格，例如：对钢筋保护层厚度比之前规范又有所增加，最大氯离子含量也比以前加严了限制等等。从这些规范上的变化可以看出，我国对于钢筋混凝土结构的耐久性设计越来越重视，同时也说明我国对于混凝土耐久性的科研成果也越来越丰富。
1 混凝土渗透性与耐久性的关系
大量的研究表明，混凝土的耐久性和自身的渗透性有着十分密切的关系。混凝土的渗透性是指气体、液体或离子受压力、化学势或电场作用在混凝土中渗透、扩散或者迁移的难易程度。一般认为混凝土越密实，则渗透性越差，即抗渗性越强，耐久性也就越好。混凝土的耐久性问题多数是由于外界的有害物质和离子侵入，导致混凝土碳化、钢筋锈蚀，或者受冻融破坏等因素所引起，而外界离子侵入到混凝土内部主要依靠的是混凝土渗透性。
混凝土本身就是一种多孔材料，并且在凝固过程中由水泥水化产生的大量水化热会直接导致混凝土内部产生细小微裂纹，除此之外，建筑物在实际工作状态中往往处于受力状态，使混凝土内部产生微裂纹，这些内部微裂纹会随着结构服役时间的增长而不断增多、增宽、互相贯通，这些因素都会提高混凝土渗透性，降低其耐久性。因此，实际工作状态中的外界有害物质进入混凝土内部的速度要比理想情况快的多。
2 混凝土吸水性对耐久性的影响
近些年来，通过对出现耐久性问题被迫拆除的建筑物的分析及对现役建筑物的检测可以发现，耐久性不足对混凝土建筑物结构的危害表现得日益突出。耐久性问题多数是由于外界有害物质进入混凝土内部进行物理或者化学反应，破坏混凝土原有的内部结构，造成钢筋锈蚀、微裂纹扩展、碳化直至强度下降等问题引起的。在这个过程中，水本身就是一种对混凝土和混凝土内部的钢筋产生不利的物质，其次外界其他有害物质，如氯离子、硫酸根离子、氧气等，大部分都是将水作为载体渗透到混凝土内部的。
荷载作用对于混凝土的吸水性特点具有重大的影响，是不可忽略的。对于实际处于工作状态的建筑结构大多数是处于持载或者交变疲劳荷载等受力状态的。荷载对混凝土造成的内部损伤可以加大混凝土的吸水量，并加快其吸水的速度。在疲劳荷载作用下，普通混凝土的吸水性与时间呈线性关系，耐久性减低也较为明显。而对于高强混凝土，由于其自身的密实度很高，吸水量很小吸水速度也十分缓慢，虽然施加的荷载对其内部产生细小的微裂纹可以加大吸水量和加快吸水速度，但相较于普通混凝土，其更容易达到饱和状态，吸水性也更为低一些，因此高强混凝土在抗渗耐久性方面比普通混凝土有较为明显的优势。
3 钢筋锈蚀的影响
在混凝土结构耐久性问题中钢筋锈蚀是在工程中最常见，也是危害最严重的。钢筋的锈蚀一般是由外界空气、水分或者氯离子等有害离子的侵入造成保护膜破坏，进而产生电化学腐蚀效应造成的。
一般的电化学反应过程为阳极失电子、阴极得电子，然后进一步氧化生成氢氧化铁的过程，具体反应如下公式所示：
阳极：
阴极：
生成的产物进一步氧化：
电化学反应生成的Fe（OH）3并进一步氧化，会在钢筋表面形成有Fe2O3和Fe3O4组成的铁锈层，其体积比原金属增大2倍至4倍。体积膨胀对周围混凝土产生压力，使混凝土沿钢筋方向开裂，造成保护层脱落，钢筋和混凝土之间的粘结力降低，进而使裂缝进一步扩大，氧气、水分及有害离子更加容易的侵入到钢筋表面，导致钢筋遭受新一轮更剧烈的腐蚀，形成恶性循环。
4 提高耐久性的相关措施
提高混凝土结构的耐久性涉及到结构暴露环境、结构选材、施工养护和维护等多方面，是一个极为复杂但又迫切需要解决的问题。提高混凝土结构耐久性有多种措施，在结构的设计、施工和维护中，应结合结构的具体使用条件和使用环境等因素，从以下几个方面考虑采取适当的措施：结构采用耐久性设计；提高混凝土保护层厚度和质量；配置高性能混凝土；提高施工水平，精心施工；对混凝土表面防护；混凝土中掺加阻锈剂；电化学保护；并定期检测，及时维护，是可以保证混凝土结构的耐久性的。
我国是一个人口众多且人均能源占有率较低的发展中国家，而且正处于经济迅速发展的阶段，在未来的发展道路上必然要有大量的工业与民用建筑、道路、桥梁、隧道等基础设施的建设，这将会耗费大量的能源，同时旧建筑物的拆除势必产生大量的建筑垃圾，破坏生态环境。因此，充分利用现有的建筑物，加强耐久性设计，可以有效减少因耐久性问题而提前拆除的建筑物数量，减少污染，节约能源，实现可持续发展。由此可以看出，保证钢筋混凝土结构的耐久性对整座建筑结构在设计寿命中充分实现工作性能以及对国家经济命脉和实现可持续发展具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 中国人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2] 赵铁军.混凝土渗透性[M].北京：科学出版社，2005.