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混凝土結(jié)構(gòu)耐久性防護(hù)探討論文
摘要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土結(jié)構(gòu)得到了大范圍的使用，我國混凝土消耗量之多，幾乎是世界混凝土產(chǎn)量的一半，但混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，是當(dāng)前國內(nèi)外困擾土建基礎(chǔ)設(shè)施工程的問題。文章主要闡述了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性現(xiàn)狀及其必要性，并探討了影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因以及防護(hù)措施。
關(guān)鍵詞：混凝土；耐久性；裂縫：防治措施
混凝土的耐久性，具體是指結(jié)構(gòu)在要求的目標(biāo)使用期限內(nèi)，不需要花費(fèi)大量資金加固處理便能保證其安全性和適用性的能力。在上個(gè)世紀(jì)70年代末期，美國提交了一份關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的調(diào)查研究報(bào)告，在美國乃至世界范圍內(nèi)引起轟動(dòng)性的關(guān)注和討論。他們發(fā)現(xiàn)以前建成的基礎(chǔ)設(shè)施工程，在一些環(huán)境下出現(xiàn)了過早損壞的情況，這背后有著深層次的原因。混凝土耐久性，已經(jīng)成為關(guān)注焦點(diǎn)，促進(jìn)了世界范圍內(nèi)混凝土新認(rèn)識、新理論的快速發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。
1.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究現(xiàn)狀
混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，貫穿混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、施工和運(yùn)行管理的全過程。一直以來，人們一直以為混凝土是非常耐久的材料。自上個(gè)世紀(jì)三十至四十年代開始，西方國家把混凝土用在戰(zhàn)后重建、工業(yè)化和城市化的推進(jìn)中，修建了大量的基礎(chǔ)設(shè)施，其混凝土的用量持續(xù)增長。國外研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，原先建成的基礎(chǔ)設(shè)施工程，在一些環(huán)境下出現(xiàn)過早損壞的現(xiàn)象，如果處于惡劣的環(huán)境下的建筑物，其使用壽命將更加會(huì)縮短。在工程領(lǐng)域上，橋梁、海港碼頭等基礎(chǔ)設(shè)施工程，因其地理位置、地形條件、氣候等原因，出現(xiàn)的耐久性問題相對來說更為嚴(yán)重，不容樂觀。
2.混凝土耐久性防護(hù)的必要性
當(dāng)前我國對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題的認(rèn)識還不足，缺乏防護(hù)意識，混凝土結(jié)構(gòu)的鑒定與修復(fù)往往存在滯后性，直到鋼筋銹蝕等出現(xiàn)了承載力問題或影響結(jié)構(gòu)物正常使用性能的情況下，才后知后覺地進(jìn)行修補(bǔ)，不從根本對其進(jìn)行耐久性地防護(hù)。雖然在工程前期省時(shí)省力，但會(huì)為后期的修補(bǔ)工程投入大量的資金。通過實(shí)踐汲取的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果在早期對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性防護(hù)，并且結(jié)合定期地檢測和維修，對于延長結(jié)構(gòu)工程壽命有顯著的改善效果。對混凝土結(jié)構(gòu)防護(hù)的目的，就在于使建筑物用在壽命全周期內(nèi)，降低結(jié)構(gòu)體系的資本總投入。由于缺乏對混凝土耐久性防護(hù)方面的效果了解和只注重眼前效果，這樣一來將會(huì)損失巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
3.影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要原因
�。�1）氧離子對鋼筋的銹蝕。氧離子因其半徑小、穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)，容易吸附在鋼筋陽極區(qū)的鈍化膜上，通過化學(xué)反應(yīng)使氫氧化鐵變?yōu)闊o保護(hù)作用的氧化鐵，破壞了鋼筋的保護(hù)層，在鋼筋表面形成了腐蝕或坑蝕。
�。�2）水泥石中的水化物穩(wěn)定性不足。水泥石水解產(chǎn)生的氫氧化鈣飽和溶液堿性含量高，鋼筋就是在這種高堿度的環(huán)境下，表面致密的氫氧化鐵會(huì)轉(zhuǎn)化成氧化鐵，二氧化碳與混凝土空隙中的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，使水泥石堿度降低，這種現(xiàn)象就是混凝土的碳化。生成的碳酸鈣酸堿度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼筋保持鈍化狀態(tài)所要求的酸堿度的數(shù)值。在這種環(huán)境下，混凝土結(jié)構(gòu)中埋置的鋼筋表面鈍化膜就會(huì)被溶解，造成鋼筋銹蝕，使混凝土中的堿與活性骨料之間發(fā)生反應(yīng)生成堿硅膠或粘土質(zhì)集料的現(xiàn)象，就是堿反應(yīng)。其生成物會(huì)吸收孔隙中的水分，進(jìn)而在周圍水泥漿已硬化的情況下產(chǎn)生一定的膨脹壓力。當(dāng)這種壓力超過了水泥漿抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)使混凝土引起開裂，破壞了混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。
（3）對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的認(rèn)識不足。當(dāng)水灰比例過高時(shí)，會(huì)形成很多孔隙，水分、氧氣及其他有害物質(zhì)通過進(jìn)入毛細(xì)孔使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性大大降低。我國在未來將會(huì)迎來加固大修的高潮，其耗費(fèi)將超過與甚至倍增于當(dāng)初這些工程施工建設(shè)時(shí)的投資資金，這樣一來，會(huì)陷入一個(gè)惡性循環(huán)：一邊不斷地建設(shè)，一邊不斷地修補(bǔ)，拆掉之后繼續(xù)重建，如此往復(fù)。因此，混凝土耐久性防護(hù)認(rèn)識已經(jīng)是工程領(lǐng)域的焦點(diǎn)。
4.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的防護(hù)
�。�1）采用高效減水劑。利用高效減水劑可以減小混凝土的用水量，因?yàn)樗囝w粒與水?dāng)嚢韬笕菀桩a(chǎn)生絮狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊密，為方便澆注水泥不得不加大拌和水量，這樣會(huì)在混凝土結(jié)構(gòu)中導(dǎo)致過高的孔隙率。如果高效減水劑可吸附于水泥顆粒表面，減少多余電荷，使緊密的絮狀結(jié)構(gòu)解體，拌和物所需水量，與未摻減水劑的拌和物相比可顯著減少。
（2）使用礦物摻和料或外加劑。在混凝土結(jié)構(gòu)摻入礦物摻和料，包括高爐礦渣粉、粉煤灰、火山灰、硅灰等，作為輔助凝膠。在對混凝土配比的過程中，嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，計(jì)算水泥與水之間的相應(yīng)比例，可以使混凝土結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，具有高抗?jié)B性和高耐久性，顯著改善混凝土的基本性能。
（3）減少混凝土自身缺陷。正確地選擇水泥品種，混凝土材料首先應(yīng)該嚴(yán)格按照國家相關(guān)行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，不要為了壓縮成本在這個(gè)環(huán)節(jié)選擇劣質(zhì)水泥，混凝土中采用的骨料應(yīng)保持致密的性能，同時(shí)控制材料孔隙率，選擇級配良好及干凈中砂的骨料，限制從原材料引入堿、氧離子等物質(zhì)，加強(qiáng)混凝土終凝養(yǎng)護(hù)和施工控制。在混凝土內(nèi)部埋入熱電耦測溫器，觀察混凝土內(nèi)部溫度變化，通過科學(xué)有效的熱保溫措施對混凝土周邊的溫度進(jìn)行控制，避免干縮和溫度差的原因?qū)е铝芽p產(chǎn)生。這樣一來，從源頭開始減少混凝土自身缺陷。
�。�4）加強(qiáng)對正常檢測與維護(hù)。我國對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入一直趨于增長的態(tài)勢，但過去幾十年的工程基礎(chǔ)設(shè)施已過早老化，以往的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范如今已經(jīng)滯后。由于養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用得不到保障，會(huì)為工程安全問題埋下隱患，因此有必要進(jìn)行定期地檢查和維護(hù)。應(yīng)該有長遠(yuǎn)的眼光，即使前期檢測和維修會(huì)增加一些成本，但在后期可以減少建筑物、橋梁和隧道等工程結(jié)構(gòu)的損壞甚至坍塌的幾率�；炷聊途眯杂绊懸蛩貜�(fù)雜，需要研究學(xué)者花大量的時(shí)間積累工作經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)地研究其機(jī)理。
5.結(jié)束語
在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，是一項(xiàng)需要長期堅(jiān)持研究和應(yīng)用實(shí)踐的基礎(chǔ)性工作。幾十年來，廣大國內(nèi)外科研者長期不懈地努力探索工作，在建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性方面取得了豐碩的研究成果。隨著社會(huì)科技的發(fā)展不斷進(jìn)步，新型可代替材料的不斷出現(xiàn)，工程設(shè)計(jì)者積極按照檢測與評估的法規(guī)和更為合理的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的防護(hù)技術(shù)措施，為提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性提供了理論支撐和發(fā)揮了積極的技術(shù)支持作用。
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