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摘要：针对混凝土耐久性的现状，介绍了钢筋锈蚀对其的影响与经济损失，并从物理、化学两方面分析了混凝土对钢筋的保护和不足之处，提出在工程实践中应吸取国内外以往经验教训，重视前期防护。
关键词：钢筋锈蚀 混凝土 耐久性 腐蚀电池
中图分类号：TU37文献标识码： A
1长期以来，人们一直以为混凝土应是耐久性良好的建筑材料，忽视了钢筋混凝土结构耐久性问题，在设计上只注重建设阶段低造价，而忽视了结构的长期损失，使得结构的维修加固费用远远高于建设成本，混凝土质量对钢筋锈蚀有影响而钢筋的锈蚀对混凝土构件耐久性同样有着很重要的影响。
钢筋锈蚀的破坏特征归纳为：裂缝沿主筋方向开展延伸，“握裹力”下降与丧失，钢筋断面损失，钢筋应力腐蚀断裂。在设计施工阶段，不论是事先采取防护措施还是以后“坏了再修”，都要做出经济预算和比较，承建者要对工程的“全寿命”负责到底，这样可避免“短期行为”给后人带来的麻烦与巨大经济损失。推行“全寿命经济分析法”和倡导工程前期（设计、施工阶段）采取防钢筋腐蚀的措施，已经不是单纯的技术问题，其重大意义和长远经济效益是不可低估的。
近年来，随着世界范围混凝土结构大量的过早破坏，以及混凝土耐久性和高性能混凝土的研究发展，人们逐渐认识到混凝土的渗透性以及其早期开裂性能与耐久性之间的密切关系。
一般情况下，混凝土的渗透性越低（抗渗性越高），则其孔隙率越低，强度越高，其耐久性越好，为了同混凝土的强度相互协调，统一采用减小混凝土的水灰比、使用矿物掺合料、延长养护时间等措施来减小混凝土的孔隙率。其次在混凝土浇注前期由于水分蒸发，可能造成混凝土产生大量微细裂缝，在水以及荷载作用下很短时间内混凝土结构发生破坏，降低了混凝土的耐久性。本文着重从这两方面研究着手，通过介绍国内外相关的试验方法以及改善混凝土耐久性的具体措施。
2 影响混凝土耐久性的主要因素
一般混凝土工程的使用年限为50～100年，不少工程在使用10～20年后，有的甚至在使用更短时间内即需要维修。这种混凝土路面根本不能满足耐久性要求，其根本愿意在于混凝土的内外部结构。
2.1 水灰比
为了满足混凝土施工工作性要求，通常用水量很大，水灰比较高，因而导致混凝土的孔隙率很高，约占水泥石总体积的25%～40%，特别是其中的毛细孔占相当大的比例。由于这些毛细孔的存在，外界水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳以及其他有害物质很容易进入混凝土内部，引起混凝土耐久性不足。
2.2 温湿度
在南方地区，高温浇筑下的混凝土很容易引起内部水分的蒸发，一旦当混凝土的泌水速度小于混凝土的蒸发速度，且混凝土面层的极限拉应力小于实际拉应力时，混凝土表面会出现细小裂缝。虽然这种裂缝宽度、深度不大，但是在长期的外界条件以及荷载作用下在结构内部延伸，当这种作用发生一定程度后，混凝土在较小荷载作用下发生破坏，使得混凝土路面在短期内失去使用功能，耐久性降低。其次混凝土浇注完成后由于混凝土的干燥条件下失水收缩以及荷载作用，也使得混凝土难免出现微裂缝，使得各种介质通过裂缝进入混凝土内部，加速混凝土性能的裂化，降低结构的耐久性。
2.3 掺合料
许多研究表明，掺合料（火山灰、粉煤灰、矿渣）能显著降低混凝土的渗透性，这是由于浆体结构得到改善，水花产物填充孔隙，毛细孔隙率降低，孔径细化，孔的连通性被阻断，从而渗透性降低。资料表明：普通混凝土和粉煤灰混凝土的28天和90天强度以及抗渗性做比较发现，在等强度下，大掺量（30%-50%）粉煤灰混凝土28天的渗透系数高于普通混凝土的渗透系数，而90天的渗透系数要低于普通混凝土的渗透系数。这主要是由于粉煤灰的活性较低，反应较慢，在早期较少参与反应，因此浆体中存在较大孔隙，且孔的连通性较好，渗透性较高。而后期，粉煤灰的火山灰效应逐渐发挥出来，大大改善浆体的结构，从而使得混凝土的抗渗性得到提高。
2.4 孔结构
绝大部分影响混凝土强度的因素都影响混凝土的渗透性（2）。这两者之间有一定的联系，但是没有必要的联系，因为混凝土的渗透性与连通的孔隙有关，而抗压强度主要受总的孔隙率的控制。Nyame等人和Metha等人的研究表明：混凝土的渗透性和孔径分布存在良好的关系。根据Nyame的研究，“最大连续孔径”是代表性的孔尺寸，水只能通过它在混凝土中渗透。同时提出“临界孔径”是渗透性和孔径分布关系中的重要参数。杨志强等人比较了养护温度分别为27℃和60℃下水泥浆体的孔结构和渗透性，结果表明：60℃养护的样品具有较小的孔隙率，但是渗透性较高，其主要区别是由60℃养护样品中750-2300A的孔引起的，认为孔径大于750A的孔对混凝土的渗透性有很大的影响。
2.5 引气
一般认为在混凝土加入適量的引气剂可以在混凝土内部生成大量微小的气泡，可以起到切断毛细孔连续性的作用，从而提高混凝土的抗渗性。Dhir研究了引气混凝土的透气性能，结论是:在低水灰比下引气混凝土的透气性要显著低于基准混凝土。相关人士对比研究了不同强度等级普通混凝土、引气混凝土、粉煤灰引气混凝土的抗渗性能，结果表明：当含气量为5%时，在等强度下，引气混凝土的抗渗系数和抗透气系数为普通混凝土的1/5～1/3，而粉煤灰引气混凝土的抗渗性能的提高更为明显。
3.改善混凝土耐久性的具体措施
3.1严格选择原材料
选择含泥量小的骨料构成连续级配，水泥用量应该可以满足混凝土耐久性要求。为了减小混凝土的孔隙率，在不掺加引气剂混凝土中可以适当提高砂率；而对于掺加引气剂的混凝土为了让含气量不至于过分减少，混凝土的砂率可以适当较小2～3个百分点。
3.2掺加粉煤灰
粉煤灰可以代替部分水泥，在当今资源紧缺的时可以适当降低工程造价，其次由于粉煤灰早期的填充作用可以减小用水量，改善混凝土的泌水性，减小水化热以及混凝土的水胶比，降低了混凝土的孔隙率，提高混凝土硬化后的强度以及抗渗性。但是由于粉煤灰的。
3.3掺用高效减水剂
减水剂是表面活性剂，它能显著降低水的表面张力或水泥颗粒的界面张力，使水泥颗粒易于湿润，相应减少用水量。其中高效减水剂减水率可达20％～30％，使混凝土拌合物的流动性大大提高，拌合水大幅度减少，从而得到高性能高强度密实性的混凝土，也使得混凝土的孔隙率大大减小，抗渗性提高，从长远来看提高了水泥混凝土路面的耐久性。
3.4 加入引气剂
为了进一步改变混凝土的孔结构，可以加入引气剂，它能够使混凝土产生细小、均匀的微气泡并在硬化后仍能保留气泡。引气剂是一种憎水性表面活性剂，仔混凝土中起着起泡、分散、湿润等表面活性作用，加入引气剂可以使得无数的微小气泡分散存在于混凝土中，还可以降低混凝土的泌水性及离析，大大改善混凝土拌合物的和易性，由于引气剂引入的气泡，可以隔断混凝土结构内部的连通孔隙，提高抗渗性，改善混凝土的耐久性。在不影响结构强度的前提下，引气剂在提高混凝土耐久性方面具有很大的发展前途。
参考文献
1.赵铁军，等。高性能混凝土的强度与渗透性的关系[J].工业建筑，1997，（5）：14～17。
2.杨志强，李爱霞，等。水灰比和养护温度对硬化水泥浆体渗透性的影响[J]。山东科技大学学报，21（2）：94～96。
关键词：钢筋锈蚀 混凝土 耐久性 腐蚀电池
中图分类号：TU37文献标识码： A
1长期以来，人们一直以为混凝土应是耐久性良好的建筑材料，忽视了钢筋混凝土结构耐久性问题，在设计上只注重建设阶段低造价，而忽视了结构的长期损失，使得结构的维修加固费用远远高于建设成本，混凝土质量对钢筋锈蚀有影响而钢筋的锈蚀对混凝土构件耐久性同样有着很重要的影响。
钢筋锈蚀的破坏特征归纳为：裂缝沿主筋方向开展延伸，“握裹力”下降与丧失，钢筋断面损失，钢筋应力腐蚀断裂。在设计施工阶段，不论是事先采取防护措施还是以后“坏了再修”，都要做出经济预算和比较，承建者要对工程的“全寿命”负责到底，这样可避免“短期行为”给后人带来的麻烦与巨大经济损失。推行“全寿命经济分析法”和倡导工程前期（设计、施工阶段）采取防钢筋腐蚀的措施，已经不是单纯的技术问题，其重大意义和长远经济效益是不可低估的。
近年来，随着世界范围混凝土结构大量的过早破坏，以及混凝土耐久性和高性能混凝土的研究发展，人们逐渐认识到混凝土的渗透性以及其早期开裂性能与耐久性之间的密切关系。
一般情况下，混凝土的渗透性越低（抗渗性越高），则其孔隙率越低，强度越高，其耐久性越好，为了同混凝土的强度相互协调，统一采用减小混凝土的水灰比、使用矿物掺合料、延长养护时间等措施来减小混凝土的孔隙率。其次在混凝土浇注前期由于水分蒸发，可能造成混凝土产生大量微细裂缝，在水以及荷载作用下很短时间内混凝土结构发生破坏，降低了混凝土的耐久性。本文着重从这两方面研究着手，通过介绍国内外相关的试验方法以及改善混凝土耐久性的具体措施。
2 影响混凝土耐久性的主要因素
一般混凝土工程的使用年限为50～100年，不少工程在使用10～20年后，有的甚至在使用更短时间内即需要维修。这种混凝土路面根本不能满足耐久性要求，其根本愿意在于混凝土的内外部结构。
2.1 水灰比
为了满足混凝土施工工作性要求，通常用水量很大，水灰比较高，因而导致混凝土的孔隙率很高，约占水泥石总体积的25%～40%，特别是其中的毛细孔占相当大的比例。由于这些毛细孔的存在，外界水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳以及其他有害物质很容易进入混凝土内部，引起混凝土耐久性不足。
2.2 温湿度
在南方地区，高温浇筑下的混凝土很容易引起内部水分的蒸发，一旦当混凝土的泌水速度小于混凝土的蒸发速度，且混凝土面层的极限拉应力小于实际拉应力时，混凝土表面会出现细小裂缝。虽然这种裂缝宽度、深度不大，但是在长期的外界条件以及荷载作用下在结构内部延伸，当这种作用发生一定程度后，混凝土在较小荷载作用下发生破坏，使得混凝土路面在短期内失去使用功能，耐久性降低。其次混凝土浇注完成后由于混凝土的干燥条件下失水收缩以及荷载作用，也使得混凝土难免出现微裂缝，使得各种介质通过裂缝进入混凝土内部，加速混凝土性能的裂化，降低结构的耐久性。
2.3 掺合料
许多研究表明，掺合料（火山灰、粉煤灰、矿渣）能显著降低混凝土的渗透性，这是由于浆体结构得到改善，水花产物填充孔隙，毛细孔隙率降低，孔径细化，孔的连通性被阻断，从而渗透性降低。资料表明：普通混凝土和粉煤灰混凝土的28天和90天强度以及抗渗性做比较发现，在等强度下，大掺量（30%-50%）粉煤灰混凝土28天的渗透系数高于普通混凝土的渗透系数，而90天的渗透系数要低于普通混凝土的渗透系数。这主要是由于粉煤灰的活性较低，反应较慢，在早期较少参与反应，因此浆体中存在较大孔隙，且孔的连通性较好，渗透性较高。而后期，粉煤灰的火山灰效应逐渐发挥出来，大大改善浆体的结构，从而使得混凝土的抗渗性得到提高。
2.4 孔结构
绝大部分影响混凝土强度的因素都影响混凝土的渗透性（2）。这两者之间有一定的联系，但是没有必要的联系，因为混凝土的渗透性与连通的孔隙有关，而抗压强度主要受总的孔隙率的控制。Nyame等人和Metha等人的研究表明：混凝土的渗透性和孔径分布存在良好的关系。根据Nyame的研究，“最大连续孔径”是代表性的孔尺寸，水只能通过它在混凝土中渗透。同时提出“临界孔径”是渗透性和孔径分布关系中的重要参数。杨志强等人比较了养护温度分别为27℃和60℃下水泥浆体的孔结构和渗透性，结果表明：60℃养护的样品具有较小的孔隙率，但是渗透性较高，其主要区别是由60℃养护样品中750-2300A的孔引起的，认为孔径大于750A的孔对混凝土的渗透性有很大的影响。
2.5 引气
一般认为在混凝土加入適量的引气剂可以在混凝土内部生成大量微小的气泡，可以起到切断毛细孔连续性的作用，从而提高混凝土的抗渗性。Dhir研究了引气混凝土的透气性能，结论是:在低水灰比下引气混凝土的透气性要显著低于基准混凝土。相关人士对比研究了不同强度等级普通混凝土、引气混凝土、粉煤灰引气混凝土的抗渗性能，结果表明：当含气量为5%时，在等强度下，引气混凝土的抗渗系数和抗透气系数为普通混凝土的1/5～1/3，而粉煤灰引气混凝土的抗渗性能的提高更为明显。
3.改善混凝土耐久性的具体措施
3.1严格选择原材料
选择含泥量小的骨料构成连续级配，水泥用量应该可以满足混凝土耐久性要求。为了减小混凝土的孔隙率，在不掺加引气剂混凝土中可以适当提高砂率；而对于掺加引气剂的混凝土为了让含气量不至于过分减少，混凝土的砂率可以适当较小2～3个百分点。
3.2掺加粉煤灰
粉煤灰可以代替部分水泥，在当今资源紧缺的时可以适当降低工程造价，其次由于粉煤灰早期的填充作用可以减小用水量，改善混凝土的泌水性，减小水化热以及混凝土的水胶比，降低了混凝土的孔隙率，提高混凝土硬化后的强度以及抗渗性。但是由于粉煤灰的。
3.3掺用高效减水剂
减水剂是表面活性剂，它能显著降低水的表面张力或水泥颗粒的界面张力，使水泥颗粒易于湿润，相应减少用水量。其中高效减水剂减水率可达20％～30％，使混凝土拌合物的流动性大大提高，拌合水大幅度减少，从而得到高性能高强度密实性的混凝土，也使得混凝土的孔隙率大大减小，抗渗性提高，从长远来看提高了水泥混凝土路面的耐久性。
3.4 加入引气剂
为了进一步改变混凝土的孔结构，可以加入引气剂，它能够使混凝土产生细小、均匀的微气泡并在硬化后仍能保留气泡。引气剂是一种憎水性表面活性剂，仔混凝土中起着起泡、分散、湿润等表面活性作用，加入引气剂可以使得无数的微小气泡分散存在于混凝土中，还可以降低混凝土的泌水性及离析，大大改善混凝土拌合物的和易性，由于引气剂引入的气泡，可以隔断混凝土结构内部的连通孔隙，提高抗渗性，改善混凝土的耐久性。在不影响结构强度的前提下，引气剂在提高混凝土耐久性方面具有很大的发展前途。
参考文献
1.赵铁军，等。高性能混凝土的强度与渗透性的关系[J].工业建筑，1997，（5）：14～17。
2.杨志强，李爱霞，等。水灰比和养护温度对硬化水泥浆体渗透性的影响[J]。山东科技大学学报，21（2）：94～96。