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【摘要】：对混凝土结构的耐久性现状进行了分析,针对影响耐久性的因素，提出了提高混凝土耐久性的方法。
【关键词】：耐久性；劣化；破坏；锈蚀；侵蚀
Abstract: This paper analyzed the durability of concrete structure, according to factors influencing durability, puts forward the method to increase concrete durability.
Key words: durability; deterioration; damage; corrosion; erosion
中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02
前言
混凝土结构应能在自然和人为环境的化学和物理作用下，满足在规定的设计工作寿命期内不出现无法接受的承载力减小、使用功能降低和不能接受的外观破损等的耐久性要求。耐久性是指结构或构件在预定设计工作寿命期内，在正常维护条件下，不需要进行大修即可满足正常使用和安全功能要求的能力。对于一般建筑结构，设计工作寿命为50年，重要的建筑物可取100年。近年来，随着建筑市场化的发展，业主也可以对建筑的寿命提出更高的要求。对于其土木工程结构，根据其功能要求，设计工作寿命也有差别，如重要桥梁工程一般要求在100年以上。
1、耐久性的现状分析
世界上经济发达国家的工程建设大体上经历了三个阶段，即大规模建设，新建与改建、维修并重，重点转向既有建筑物和结构物的维修改造。目前经济发达国家处于第三阶段，结构因耐久性不足而失效，或为保证继续正常使用而付出巨大的维修代价，这使得耐久性问题变得十分重要。我国20世纪50年代开始大规模建设的工程项目，由于当时经济基础薄弱，材料标准和设计标准都较低，除一些重要的工程项目目前需要继续维持其使用外，其他大部分工程已达到其使用寿命。我国真正进入大规模建设是在改革开放以后，因此国外发达国家在耐久性上所遇到的问题应引起我国工程技术人员的足够重视，避免重蹈发达国家的覆辙，对国家经济建设造成巨大浪费。
2影响耐久性的因素
结构耐久性是指一个构件、一个结构系统或一幢建筑物在一定时期内维持其适用性的能力，也就是说，耐久性能良好的结构在其使用期限内，应当能够承受住所有可能的荷载和环境作用，而且不会发生过度的腐蚀、损坏或破坏。由此可知，混凝土结构的耐久性是由混凝土、钢筋材料本身特性和所处使用环境的侵蚀性两方面共同决定的。
影響混凝土结构耐久性的内在机理是气体、水化学反应中的溶解物有害物质在混凝土孔隙和裂缝中的迁移，迁移过程导致混凝土产生物理和化学方面的劣化和钢筋锈蚀的劣化，其结果将使结构承载力下降、刚度降低和开裂以及外观损伤，影响着结构的使用效果。
影响水、气、溶解物在孔隙中迁移速度、范围和结果的内在条件是混凝土的孔结构和裂缝形态；影响迁移的外部因素是结构设计所选用的结构形式和构造，混凝土和钢筋材料的性质和质量，施工操作质量的优劣，温湿养护条件和使用环境等。
影响混凝土结构耐久性的原因、内在条件、影响的范围及其后果。对混凝土结构耐久性造成潜在损害的原因是多方面的：
1. 设计构造上的原因：钢筋的混凝土保护层厚度太小，钢筋的间距太大，沉降缝构造不正确，构件开孔洞的洞边配筋不当，隔热层、分隔层、防滑层处理不不当等；
2. 材料质量不合格；使用的水泥品种不当，如用矿渣水泥、加超量的粉煤灰、骨料颗粒级配不当，外加剂使用不当等；
3. 施工质量低劣：支模不当，水灰比过大，使用含有氯离子的早强剂，海水搅拌混凝土，浇捣不密实，养护不当，快速冷却或干燥，温度太低等；
4. 环境中各种介质的侵蚀：CO2、SO2、H2SO3气体的侵蚀，有侵蚀性的水、硫酸盐及碱溶液的侵蚀等。
钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋两种材料组成，其性能的劣化包括混凝土材料劣化和钢筋材料劣化以及两种材料之间粘结性能的破坏。混凝土材料的劣化可能是受物理作用引起或受化学作用引起。物理作用包括有①冻融循环破坏：过冷的水在混凝土中迁移引起水压力以及水结冰产生体积膨胀，对混凝土孔壁产生拉应力造成内部开裂；②混凝土磨损破坏：如路面、水工结构等受到车辆、行人及水流夹带泥沙的磨损，使混凝土表面粗骨料突出，影响使用效果。化学作用是环境中有些侵蚀物质与混凝土中反应物质相遇产生化学反应，从其破坏机理来分，有些属于溶解性侵蚀，淡水将混凝土中氢氧化钙溶解，形成易溶的碳酸氢钙Ca(HCO3)2。铵盐侵蚀时生成CaCl2溶于水可离析；有些属于膨胀性侵蚀：含有硫酸盐的水与水泥石的氢氧化钙及水化铝酸钙发生化学反应，产生石膏和硫铝酸钙产生体积膨胀。
侵蚀物质从环境迁移到混凝土中能否与混凝土中反应物质反应，取决于混凝土是否存在汽态或液态的水。升温作用能加快反应速度，高温可以提高高分子和离子的迁移率，反应加快，导致破坏速度加快。
3 保证耐久性的措施
目前对结构耐久性的研究尚不够，关于耐久性的设计方法也不完善。对耐久
性主要采取以下措施予以保证：
3.1、最小保护层厚度
保护层厚度是防止钢筋锈蚀的第一道防线。为保证耐久性和钢筋的粘结力，对一、
二、三类环境的一般建筑结构(设计工作寿命50年)，《规范》规定了最小混凝土保护层厚度。对四、五类环境的建筑结构，应按专门规定考虑。
2010年版规范新规定，箍筋外边缘至混凝土外边缘的距离称作混凝土保护层厚度c。其作用是保证钢筋与混凝土间有足够的粘结强度且使钢筋不发生锈蚀。
3.2、 混凝土的要求
影响耐久性的另一个重要方面是混凝土的密实性，因为密实性好对延缓混凝土的碳化和钢筋锈蚀有很大作用。提高混凝土密实性的主要措施是减小水灰比和保证水泥用量。此外，若混凝土中氯离子含量过大，则会对钢筋锈蚀有恶劣影响。混凝土中的碱含量过大会产生碱集料反应，引起混凝土开裂，对耐久性也产生不利影响。
此外，对处于严寒及寒冷地区湿润环境中的混凝土，应满足抗冻的有关要求。有抗渗要求的混凝土结构，其抗渗等级应符合有关规定的要求。
3.3、裂缝控制
裂缝的出现加快了混凝土的碳化，也是使钢筋开始锈蚀的主要条件。为保证混凝土结构的耐久性，必须对裂缝进行控制。《规范》根据结构构件所处的环境类别、钢筋种类对锈蚀的敏感性，以及荷载的作用时间，将裂缝控制分为三个等级。
3.4、其他措施
对于结构中使用环境较差的构件，宜设计成可更换或易更换的构件。
对于暴露在侵蚀性环境中的结构和构件，宜采用带肋环氧涂层钢筋，预应力钢筋应有防护措施。采用有利于提高耐久性的高强混凝土。
4、结语总之，要对混凝土的耐久性进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行分析处理， 并在施工中采取各种有效的预防措施来提高混凝土结构的耐久性，以保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
参考书籍：
《混凝土结构耐久性设计与施工指南》中国建筑工业出版社 (编)
《结构可靠性鉴定与加固技术》 曹双寅 邱洪兴 王恒华 编《混凝土结构耐久性》 金伟良 编《钢筋混凝土原理和分析》 过镇海 时旭东 编著
【关键词】：耐久性；劣化；破坏；锈蚀；侵蚀
Abstract: This paper analyzed the durability of concrete structure, according to factors influencing durability, puts forward the method to increase concrete durability.
Key words: durability; deterioration; damage; corrosion; erosion
中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02
前言
混凝土结构应能在自然和人为环境的化学和物理作用下，满足在规定的设计工作寿命期内不出现无法接受的承载力减小、使用功能降低和不能接受的外观破损等的耐久性要求。耐久性是指结构或构件在预定设计工作寿命期内，在正常维护条件下，不需要进行大修即可满足正常使用和安全功能要求的能力。对于一般建筑结构，设计工作寿命为50年，重要的建筑物可取100年。近年来，随着建筑市场化的发展，业主也可以对建筑的寿命提出更高的要求。对于其土木工程结构，根据其功能要求，设计工作寿命也有差别，如重要桥梁工程一般要求在100年以上。
1、耐久性的现状分析
世界上经济发达国家的工程建设大体上经历了三个阶段，即大规模建设，新建与改建、维修并重，重点转向既有建筑物和结构物的维修改造。目前经济发达国家处于第三阶段，结构因耐久性不足而失效，或为保证继续正常使用而付出巨大的维修代价，这使得耐久性问题变得十分重要。我国20世纪50年代开始大规模建设的工程项目，由于当时经济基础薄弱，材料标准和设计标准都较低，除一些重要的工程项目目前需要继续维持其使用外，其他大部分工程已达到其使用寿命。我国真正进入大规模建设是在改革开放以后，因此国外发达国家在耐久性上所遇到的问题应引起我国工程技术人员的足够重视，避免重蹈发达国家的覆辙，对国家经济建设造成巨大浪费。
2影响耐久性的因素
结构耐久性是指一个构件、一个结构系统或一幢建筑物在一定时期内维持其适用性的能力，也就是说，耐久性能良好的结构在其使用期限内，应当能够承受住所有可能的荷载和环境作用，而且不会发生过度的腐蚀、损坏或破坏。由此可知，混凝土结构的耐久性是由混凝土、钢筋材料本身特性和所处使用环境的侵蚀性两方面共同决定的。
影響混凝土结构耐久性的内在机理是气体、水化学反应中的溶解物有害物质在混凝土孔隙和裂缝中的迁移，迁移过程导致混凝土产生物理和化学方面的劣化和钢筋锈蚀的劣化，其结果将使结构承载力下降、刚度降低和开裂以及外观损伤，影响着结构的使用效果。
影响水、气、溶解物在孔隙中迁移速度、范围和结果的内在条件是混凝土的孔结构和裂缝形态；影响迁移的外部因素是结构设计所选用的结构形式和构造，混凝土和钢筋材料的性质和质量，施工操作质量的优劣，温湿养护条件和使用环境等。
影响混凝土结构耐久性的原因、内在条件、影响的范围及其后果。对混凝土结构耐久性造成潜在损害的原因是多方面的：
1. 设计构造上的原因：钢筋的混凝土保护层厚度太小，钢筋的间距太大，沉降缝构造不正确，构件开孔洞的洞边配筋不当，隔热层、分隔层、防滑层处理不不当等；
2. 材料质量不合格；使用的水泥品种不当，如用矿渣水泥、加超量的粉煤灰、骨料颗粒级配不当，外加剂使用不当等；
3. 施工质量低劣：支模不当，水灰比过大，使用含有氯离子的早强剂，海水搅拌混凝土，浇捣不密实，养护不当，快速冷却或干燥，温度太低等；
4. 环境中各种介质的侵蚀：CO2、SO2、H2SO3气体的侵蚀，有侵蚀性的水、硫酸盐及碱溶液的侵蚀等。
钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋两种材料组成，其性能的劣化包括混凝土材料劣化和钢筋材料劣化以及两种材料之间粘结性能的破坏。混凝土材料的劣化可能是受物理作用引起或受化学作用引起。物理作用包括有①冻融循环破坏：过冷的水在混凝土中迁移引起水压力以及水结冰产生体积膨胀，对混凝土孔壁产生拉应力造成内部开裂；②混凝土磨损破坏：如路面、水工结构等受到车辆、行人及水流夹带泥沙的磨损，使混凝土表面粗骨料突出，影响使用效果。化学作用是环境中有些侵蚀物质与混凝土中反应物质相遇产生化学反应，从其破坏机理来分，有些属于溶解性侵蚀，淡水将混凝土中氢氧化钙溶解，形成易溶的碳酸氢钙Ca(HCO3)2。铵盐侵蚀时生成CaCl2溶于水可离析；有些属于膨胀性侵蚀：含有硫酸盐的水与水泥石的氢氧化钙及水化铝酸钙发生化学反应，产生石膏和硫铝酸钙产生体积膨胀。
侵蚀物质从环境迁移到混凝土中能否与混凝土中反应物质反应，取决于混凝土是否存在汽态或液态的水。升温作用能加快反应速度，高温可以提高高分子和离子的迁移率，反应加快，导致破坏速度加快。
3 保证耐久性的措施
目前对结构耐久性的研究尚不够，关于耐久性的设计方法也不完善。对耐久
性主要采取以下措施予以保证：
3.1、最小保护层厚度
保护层厚度是防止钢筋锈蚀的第一道防线。为保证耐久性和钢筋的粘结力，对一、
二、三类环境的一般建筑结构(设计工作寿命50年)，《规范》规定了最小混凝土保护层厚度。对四、五类环境的建筑结构，应按专门规定考虑。
2010年版规范新规定，箍筋外边缘至混凝土外边缘的距离称作混凝土保护层厚度c。其作用是保证钢筋与混凝土间有足够的粘结强度且使钢筋不发生锈蚀。
3.2、 混凝土的要求
影响耐久性的另一个重要方面是混凝土的密实性，因为密实性好对延缓混凝土的碳化和钢筋锈蚀有很大作用。提高混凝土密实性的主要措施是减小水灰比和保证水泥用量。此外，若混凝土中氯离子含量过大，则会对钢筋锈蚀有恶劣影响。混凝土中的碱含量过大会产生碱集料反应，引起混凝土开裂，对耐久性也产生不利影响。
此外，对处于严寒及寒冷地区湿润环境中的混凝土，应满足抗冻的有关要求。有抗渗要求的混凝土结构，其抗渗等级应符合有关规定的要求。
3.3、裂缝控制
裂缝的出现加快了混凝土的碳化，也是使钢筋开始锈蚀的主要条件。为保证混凝土结构的耐久性，必须对裂缝进行控制。《规范》根据结构构件所处的环境类别、钢筋种类对锈蚀的敏感性，以及荷载的作用时间，将裂缝控制分为三个等级。
3.4、其他措施
对于结构中使用环境较差的构件，宜设计成可更换或易更换的构件。
对于暴露在侵蚀性环境中的结构和构件，宜采用带肋环氧涂层钢筋，预应力钢筋应有防护措施。采用有利于提高耐久性的高强混凝土。
4、结语总之，要对混凝土的耐久性进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行分析处理， 并在施工中采取各种有效的预防措施来提高混凝土结构的耐久性，以保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
参考书籍：
《混凝土结构耐久性设计与施工指南》中国建筑工业出版社 (编)
《结构可靠性鉴定与加固技术》 曹双寅 邱洪兴 王恒华 编《混凝土结构耐久性》 金伟良 编《钢筋混凝土原理和分析》 过镇海 时旭东 编著