淺析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性改善措施

摘要：隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范要求越來越高，目前鋼筋混凝土耐久性問題已引起廣泛重視，影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素是多方面的，因此應(yīng)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)的各個(gè)階段采取有效可行的措施來提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土耐久性改善措施

一、前言

工程安全性與耐久性對我國當(dāng)前土建工程建設(shè)具有重要探討意義，建設(shè)部近年所作的一項(xiàng)調(diào)查表明，國內(nèi)大多數(shù)鋼筋混凝土建筑物在使用25~30年后即需大修，處于嚴(yán)酷環(huán)境下的鋼筋混凝土建筑物使用壽命僅15~20年。有一部分工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開裂。因混凝土順筋開裂和剝落，需要大修的屢見不鮮。從可持續(xù)發(fā)展的要求出發(fā)，這種現(xiàn)狀會導(dǎo)致資源、能源不合理的消耗，并因大量失效或毀壞的結(jié)構(gòu)物拆除而形成大量的垃圾。西方先行的國家在此方面的經(jīng)歷證明，混凝土結(jié)構(gòu)修補(bǔ)和加固的費(fèi)用比新建的還要大得多。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，一方面，處于嚴(yán)酷環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)工程數(shù)量增多，另一方面水泥和混凝土材料的性能有了很大的變化，而現(xiàn)有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工的規(guī)范很少考慮這種情況。知識和觀念陳舊，對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的認(rèn)識不足，耐久性設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)不成熟，增加了當(dāng)前混凝土結(jié)構(gòu)工程的隱患。

二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性

所謂混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指該種結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素的作用下，保持其自身工作能力的性能。混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)所處環(huán)境的不同可以劃分為一般大氣環(huán)境、海洋環(huán)境、土壤環(huán)境及工業(yè)環(huán)境等?；炷两Y(jié)構(gòu)材料內(nèi)部因素的作用指的是材料的物理和化學(xué)作用，如混凝土的碳化、鋼筋的銹蝕等。由鋼筋混凝土耐久性引起的結(jié)構(gòu)工作性能的改變包括混凝土結(jié)構(gòu)件的承載能力降低，最終影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性，其中建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)較為普通。

因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的原因存在于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)。以往的乃至現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中，普遍存在著重強(qiáng)度設(shè)計(jì)而輕耐久性設(shè)計(jì)的現(xiàn)象。我國頒布的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，除了一些保證混凝土結(jié)構(gòu)耐久性構(gòu)造措施之外，只是在正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算中控制對結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)并不起決定性的耐久性，常見的施工問題如混凝土質(zhì)量不合格、鋼筋保護(hù)層厚度不足都有可能導(dǎo)致鋼筋提前銹蝕。另外，在結(jié)構(gòu)的使用過程中，由于沒有合理的維護(hù)而造成的結(jié)構(gòu)耐久性降低也是不容忽視的，如對結(jié)構(gòu)的碰撞、磨損以及使用環(huán)境的劣化，這都會使混凝土結(jié)構(gòu)無法達(dá)到預(yù)定的使用年限。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是混凝土與鋼筋的復(fù)合體，它的腐蝕形態(tài)可分為兩種：一是由混凝土的耐久性不足，其本身被破壞，同時(shí)也由于鋼筋的裸露、腐蝕而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞；二是混凝土本身并未腐蝕，但由于外部介質(zhì)的作用，導(dǎo)致混凝土本身化學(xué)性質(zhì)的改變或引入了能激發(fā)鋼筋腐蝕的離子，從而使鋼筋表面的鈍化作用喪失，引起鋼筋的銹蝕。因此，應(yīng)著重從改善混凝土本身性能及防止鋼筋銹蝕這兩方面出發(fā)提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

三、鋼筋混凝土銹蝕破壞及防止措施

1.鋼筋混凝土銹蝕破壞

鋼筋銹蝕是引起混凝土結(jié)構(gòu)耐久性下降的最主要和最直接因素，目前對影響鋼筋銹蝕的因素、銹蝕鋼筋材料性能的變化、鋼筋銹蝕的防護(hù)和檢測等各方面均有較多的研究。

混凝土中鋼筋的銹蝕破壞過程可分為三個(gè)階段：階段Ⅰ，從結(jié)構(gòu)建成到鋼筋表面鈍化膜破壞；階段Ⅱ，鋼筋開始銹蝕，直到混凝土保護(hù)層出現(xiàn)順筋開裂；階段Ⅲ，鋼筋加速銹蝕直到構(gòu)件喪失承載能力。

混凝土在一種或多種外界作用下，材料的耐久性能會發(fā)生衰退，而逐漸失去了對其內(nèi)部鋼筋的保護(hù)作用。當(dāng)鋼筋外面的混凝土中性化或出現(xiàn)開裂等情況，鋼筋失去了堿性混凝土的保護(hù)，鈍化膜破壞并開始銹蝕。銹蝕的鋼筋不但戴面積有所損失，材料的各項(xiàng)性能也會發(fā)生衰退，從而影響混凝土構(gòu)件的承載能力和使用性能。混凝土中的鋼筋銹蝕一般為電化學(xué)銹蝕。當(dāng)二氧化碳、氯離子等腐蝕介質(zhì)侵入時(shí)，混凝土的堿性降低，或者混凝土保護(hù)層受拉開裂等都將造成全部或局部鋼筋表面的鈍化狀態(tài)破壞，同時(shí)鋼筋表面的不同部位還會出現(xiàn)較大的電位差，形成陽極和陰極，在一定的環(huán)境條件下，鋼筋就開始銹蝕。銹蝕的形式一般為斑狀銹蝕，即銹蝕分面在較廣的表面面積上。

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