关于混凝土结构耐久性的分析与研究

关于混凝土结构耐久性的分析与研究

摘要：混凝土结构是目前我国最常见的建筑结构，而混凝土则是最主要的结构材料。混凝土结构物在自然环境条件和使用条件的双重作用下，随着时间的推移，其结构的材料会逐渐老化，正常的使用功能也会退化，导致损伤或者损坏。我们对混凝土结构耐久性的分析与研究，可从材料学科和工程结构学科两个领域进行考虑。

关键词：混凝土结构 耐久性分析研究

1、混凝土结构耐久性的概述

混凝土结构的耐久性是指混凝土结构在设计年限的使用期间内，不发生影响其功能正常使用的性能问题。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[1]。目前，我国存在大量老旧房屋和工程建筑，这些建筑物受当时设计、施工及其他因素的影响，大多数存在着一定程度的先天缺陷，伴随着在混凝土结构的使用过程中，由于各种不利的外界环境以及管理养护不当，导致其材料的老化和结构的劣化，进而影响混凝土结构物的耐久性能，影响其安全使用。由此可见，及时而有效地开展对混凝土结构耐久性的分析与研究，对防止混凝土结构物出现难以修复的倾覆或者坍塌，保障人民大众的生命和财产的安全，具有十分重要的意义。

2、对混凝土结构耐久性影响因素的分析

2.1、材料的耐久性影响因素

2.1.1、钢筋的锈蚀

研究表明，正常情况下混凝土结构中的钢筋在混凝土中水泥水化后在钢筋表面形成的致密钝化膜的保护下，并不会发生锈蚀，可是在种种因素的作用下，其钝化膜并不会完好无缺，在有足够氧气和水的共同作用下，会导致刚进的锈蚀破坏。钢筋的锈蚀破坏，一方面会由于表层剥落是钢筋的截面减小，另一方面，会由于钢筋表层的锈蚀剥落降低其与混凝土的粘结作用，进而影响其与混凝土共同工作的效应。

2.1.2、冻融循环

混凝土结构在荷载作用下会产生微裂缝，从而为水的渗入提供了途径，在寒冷低温环境下，水会结冰而体积增大，对混凝土的结构造成损伤。在经历了多次的冻融循环过后，混凝土结构的内部结构就会发生松动，从而影响混凝土结构的密实度及结构的整体工作性能，导致其耐久性能降低。冻融循环主要发生在我国

西北部寒冷地区，尤其是在我国东北地区，几乎所有的混凝土结构都遭受着冻融破坏。

2.1.3、碱—骨料反应

碱—骨料反应，顾名思义，就是指具有碱活性的骨料与混凝土中的碱物质发生的反应，这种反应一般具有膨胀性，会导致混凝土结构产生开裂裂缝，进而对混凝土结构的各项抗力性能产生不利影响，比如会导致混凝土结构的弹性模量降低，抗压抗剪强度下降，抗疲劳性能折减等，对混凝土结构的耐久性能产生严重的影响。而且这种反应发展很快，很难进行防范，所以有时也称碱骨料反应是混凝土结构的“癌症”[2]。

2.1.4、化学作用

混凝土的化学侵蚀作用，一方面是混凝土中的某些介质与某些水化产物发生反应，生产了具有使体积增大的物质，对混凝土就够的内部结构产生影响；另一方面是混凝土中的某些介质与某些水化物反应，生成了具有溶解性的物质，使混凝土结构的成分减少。

2.1.5、混凝土配比

混凝土的配比从多个层面对混凝土结构耐久性产生影响。其一，混凝土的骨粒粒径和颗粒级配直接影响到混凝土结构的和易性和坍落度，进而影响到混凝土结构后期的使用耐久性；其二，水灰比的控制可以有效改善混凝土的搅拌和混合的难易程度以及其结构的密实度，因此要控制好水灰比以及水泥的用量；其三，引气剂能降低混凝土的泌水性及水泥浆的离析，提高混凝土的工作性能，增强混凝土的耐久性[3]。

2.2、工程结构的耐久性影响因素

2.2.1、抗力变化

混凝土结构在使用的过程中，随着时间的变化，其结构的抗力也随着时间的延长而发生改变，而以上分析的各种自然环境和材料性质对混凝土结构耐久性的影响，其本质就是引起混凝土结构抗力的变化。混凝土结构的抗力变化，会直接导致其可靠度和耐久性的变化，因此，对混凝土结构的抗力变化进行分析和研究，是关系的混凝土结构使用寿命的一项重要内容。经研究分析，荷载作用，材料性质以及使用环境均对其抗力变化产生影响。

2.2.2、荷载作用

荷载作用对混凝土结构耐久性的影响，是直接而显著的。当建筑物上施加荷载作用时，其结构的耐久性要比没有施加荷载时结构的耐久性低的多。混凝土结构的使用荷载与使用环境是共存的[4]。在荷载的作用下，会引起混凝土结构微

裂缝的发生和发展，进而对混凝土的抗氯离子侵蚀性能、抗碳化性能、抗冻融性能、抗渗性能和抗硫酸盐侵蚀性能等产生影响。

3、对提高混凝土结构耐久性措施的研究

3.1、改进结构设计

3.1.1、确保混凝土保护层有足够的厚度

混凝土的保护层厚度是混凝土结构中钢筋外边缘距离结构边缘的混凝土厚度，其可以保护内部钢筋不受外界氧气、水等具有腐蚀性介质的侵蚀，防止钢筋的锈蚀对混凝土结构耐久性带来的不利影响。其保护作用发挥得好坏，与保护层的有效厚度以及混凝土的紧密状态有很大联系。

3.1.2、正确选择混凝土材料和配合比

混凝土的材料和配合比，对混凝土结构的密实性，抗弯抗剪性能，抗渗性等起着至关重要的作用，因此要正确选择混凝土使用材料，严格控制其配合比，以保证混凝土结构拥有足够的耐久性。有害介质的渗透能力，是评价混凝土耐久性的重要指标，要保证有害介质的渗透不超过规定限值，就必须控制好骨粒粒径和混合料的级配，同时也要保证混凝土有足够低的水泥用量以及适宜的水灰比。

3.2、加强施工管理

3.2.1、严格控制用水量

在实际工程中，往往在混凝土拌合时加大用水量或者增加水泥用量，一方面可以防止在使用泵送混凝土管道时堵塞管道，另一方面也可以很容易是混凝土结构达到要求的强度。然而，当加大用水量或者提高水泥用量时，由于混凝土配合比的要求，其他的拌合材料，比如沙子、石子等的用量必然会减少，虽然输送方便，强度合格，但是却导致混凝土结构的密实度降低，收缩量增加，开裂严重，影响其耐久性。

3.2.2、充分振捣和充分养护

当浇筑混凝土时，对混凝土进行充分的振捣，对提高混凝土结构的密实度，增加后期使用的安全性与耐久性具有十分重要的意义。由于通过振捣提高了混凝土结构密实度，因此其抗渗性，抗裂性都会有所改善。与此同时，要在混凝土浇筑好之后及时有效地对其进行养护，防止其因水分不够而干缩开裂

4、结语

混凝土结构的耐久性问题是关系到建筑物使用可靠度和使用年限的重大问题，对其进行分析研究的目的，在于探寻其影响因素，进而采取合理有效的工程

措施进行改善，防止造成严重的灾害与损失。与此同时，也应该把新工艺、新技术等应用到工程实践中去，改进和提高混凝土的耐久性，延长混凝土结构的使用寿命[5]。

参考文献：

[1].张誉,蒋利学 . 混凝土结构耐久性概论[M] .上海：上海科技技术出版社，2003,12

[2].朱小河 . 混凝土结构耐久性分析[J] .中国科技博览，2011（32）

[3 ].张惠萍. 混凝土配合比对结构物的耐久性影响分析[J] . 公路交通科技，2009（07）

[4].牛建刚，牛荻涛 . 荷载作用下混凝土的耐久性研究[J].理论研究，2008（08）

[5].陈世成 . 浅谈影响混凝土结构耐久性的因素及改进措施[J]. 低碳世界，2013（24）