混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談

1、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性淺談內(nèi)容摘要耐久性是混凝土結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)之一，混凝土的耐久性是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保證正常功能的能力，關(guān)系著結(jié)構(gòu)物的使用壽命。文章分析了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題，闡述了混凝土耐久性的概念，探討了造成耐久性失效的原因、因素，并針對耐久性問題提出了相關(guān)的具體措施及案例，最后做了總結(jié)。關(guān)鍵詞：混凝土；混凝土耐久性；破壞原因；影響因素；措施目 錄內(nèi)容摘要I引 言1緒論11.1 混凝土耐久性問題的提出11.2 混凝土耐久性的概念22 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題的分析32.1 混凝土凍融破壞32.1.1 破壞機(jī)理32.1.2 影響因素42.2 混凝土滲透破壞42.2.1 破壞原因52.2.2 影響因素52

2、.3 堿骨料反應(yīng)52.3.1 破壞原因62.3.2 影響因素62.4 混凝土的碳化62.4.1 破壞原因72.4.2 影響因素72.5 鋼筋銹蝕72.5.1 破壞原因82.5.2 影響因素82.6 化學(xué)侵蝕82.6.1 產(chǎn)生原因82.6.2 影響因素93 提高混凝土耐久性的措施103.1提高混凝土抗碳化能力103.2防止混凝土的凍融破壞103.3預(yù)防侵蝕性介質(zhì)的腐蝕113.4減輕混凝土堿骨料反應(yīng)113.5鋼筋銹蝕的預(yù)防124 案例分析135 結(jié)論與展望14參考文獻(xiàn)15引 言長期以來，混凝土作為土建工程中用途最廣，用量最大的建筑材料之一，在近百年的發(fā)展中，其強(qiáng)度不斷提高。但是，在提出高強(qiáng)度的同時(shí)

3、，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題也愈來愈被人們所關(guān)注。我國建設(shè)部的一項(xiàng)調(diào)查表明，國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)建筑物在使用2530年后即需大修，處于嚴(yán)酷環(huán)境下的建筑物使用壽命僅1520年。橋梁、港口等基礎(chǔ)設(shè)施工程的耐久性問題更為嚴(yán)重，由于鋼筋的混凝土保護(hù)層過薄且密實(shí)性差，許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開裂。海港碼頭一般使用10年左右就因混凝土順筋開裂和剝落，需要大修。 當(dāng)前，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程規(guī)模宏大，投入資金每年高達(dá)2萬億元人民幣以上，約3050 年后，這些工程將進(jìn)入維修期，所需的維修費(fèi)或重建費(fèi)用將更為巨大。因此，如何提高混凝土耐久性，延長工程使用壽命，盡量減少維修重建費(fèi)用是建筑行業(yè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略

4、的關(guān)鍵。本文著重分析了混凝土耐久性的影響因素和混凝土缺陷檢測的方法、提出了提高混凝土耐久性的措施并對現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的思考。緒論1.1 混凝土耐久性問題的提出在長期不利的自然環(huán)境和使用條件下，混凝土雖能滿足強(qiáng)度要求，但因耐久性不良而遭到破壞的工程實(shí)例比比皆是，例如混凝土結(jié)構(gòu)的碳化、保護(hù)層脫落、裂縫、鋼筋銹蝕、滲透及凍融破壞等等，影響結(jié)構(gòu)的使用壽命，沉重的維修與重建費(fèi)用使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題受到越來越多的人們重視。隨著建筑物使用時(shí)間的加長、使用不當(dāng)以及不符合要求的材料和工藝的應(yīng)用，導(dǎo)致了大量混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的碳化、開裂、變形、酥松、露筋、蜂窩、空洞、剝落等破壞現(xiàn)象。在過分追經(jīng)濟(jì)效益

5、的現(xiàn)在，這種問題更值得關(guān)注。有調(diào)查表明，國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)建筑在使用2530年后即需大修，處于嚴(yán)酷環(huán)境下的建筑物的使用壽命僅1520年，橋梁、港口等基礎(chǔ)設(shè)施工程尤其嚴(yán)重。許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開裂3。大量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于各種各樣的原因而提前失效，達(dá)不到預(yù)定的服役年限。這其中有的是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗力不足導(dǎo)致的，有的則是由于使用荷載的不利變化而造成的，但更多的是由于結(jié)構(gòu)的耐久性不足而造成的失效，特別是沿海及近海地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)，由于海洋環(huán)境對混凝土的侵蝕，導(dǎo)致鋼筋銹蝕而使結(jié)構(gòu)發(fā)生早期損壞，喪失了結(jié)構(gòu)的耐久性能，這已成為實(shí)際工程中的重要問題。在我國,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一直是工業(yè)與民用建

6、筑中最主要的結(jié)構(gòu)形式,雖然鋼結(jié)構(gòu)及其他結(jié)構(gòu)也在不斷發(fā)展,但由于工程造價(jià)相對較高,目前尚不能普遍采用。然而隨著大量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑建成后不久,在使用過程中就出現(xiàn)的種種影響使用功能、危機(jī)結(jié)構(gòu)安全的問題,越來越引起人們的廣泛關(guān)注,而這些問題的出現(xiàn),較多是結(jié)構(gòu)耐久性出現(xiàn)問題所致。我國是發(fā)展中國家,現(xiàn)正處于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高峰時(shí)期,在不斷提高建筑速度、高度、強(qiáng)度的同時(shí),建筑的品質(zhì)也應(yīng)不斷提高,減少使用過程中高昂的維修費(fèi)用,避免高成本重復(fù)建設(shè),是當(dāng)前建筑行業(yè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵所在。1.2 混凝土耐久性的概念混凝土耐久性耐久性是指混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素作用下，在設(shè)計(jì)要求的目標(biāo)使用

7、期內(nèi)，不需要花費(fèi)大量資金加固處理而保持其安全、使用功能和外觀要求的能力。2 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題的分析如上一章所述，混凝土耐久性是指混凝土在實(shí)際使用過程中抵抗各種破壞因素作用，長期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。主要包括抗凍性、抗?jié)B透性、抗堿集料反應(yīng)，抗腐蝕等幾個(gè)方面。本章將從凍融破壞、滲透破壞、堿骨料反應(yīng)、混凝土的碳化、鋼筋銹蝕、化學(xué)侵蝕六個(gè)方面對混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生耐久性失效的原因及影響因素進(jìn)行論述。2.1 混凝土凍融破壞混凝土凍融破壞是指混凝土在飽水或潮濕的狀態(tài)下，由于環(huán)境中溫度的正負(fù)變化，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部松弛產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，反復(fù)的凍融循環(huán)造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現(xiàn)象?；炷涟l(fā)生凍融破壞后，破

8、壞作用不斷積累，裂縫不斷擴(kuò)大和深入，由外向里，直至混凝土破壞，而其現(xiàn)象就是從表層開始向內(nèi)逐層剝落。當(dāng)經(jīng)過反復(fù)多次的凍融循環(huán)以后，損傷逐步積累不斷擴(kuò)大，發(fā)展成互相連通的裂縫，使混凝土的強(qiáng)度逐步降低，最終嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)的長期使用。2.1.1 破壞機(jī)理混凝土凍害機(jī)理的研究始于20世紀(jì)30年代，有靜水壓假說、滲透壓假說等。但由于混凝土結(jié)構(gòu)凍害的復(fù)雜性，至今尚無公認(rèn)的、完全反映混凝土凍害機(jī)理的理論。直至現(xiàn)在，被廣大科研學(xué)者接受的最有價(jià)值的解釋是靜水壓假說和滲透壓假說的結(jié)合，這種結(jié)合奠定了混凝土抗凍性研究的理論基礎(chǔ)。(1) 靜水壓假說：硬化混凝土的孔隙有凝膠孔、毛細(xì)孔、空氣泡等。各種孔隙之間的孔徑差異很大

9、。水轉(zhuǎn)變?yōu)楸鶗r(shí)體積膨脹9，在冰凍過程中，混凝土孔隙中的部分孔溶液冰凍膨脹，迫使未結(jié)冰的孔溶液從結(jié)冰區(qū)向外遷移?？兹芤涸诳蓾B透的水泥漿體結(jié)構(gòu)中移動(dòng)，必須克服粘滯阻力，因而產(chǎn)生靜水壓，形成破壞應(yīng)力。靜水壓假說能解釋成熟混凝土冰凍破壞的許多表現(xiàn)，它在引氣混凝土方面的應(yīng)用也較成功。但從水壓力本質(zhì)來理解它的作用應(yīng)是瞬時(shí)性的，隨著時(shí)間進(jìn)展危險(xiǎn)理應(yīng)逐漸消失才對。然而試驗(yàn)說明：混凝土冰凍破壞有時(shí)隨時(shí)間而日益劇烈、嚴(yán)重。在水泥漿冰凍時(shí)，水分的運(yùn)動(dòng)大多不像通常設(shè)想那樣，遠(yuǎn)離冰凍地點(diǎn)而去，而恰恰是趨向冰凍地點(diǎn)；再次冰凍時(shí)的膨脹一般情形是隨冷卻速率增加而下降。這些都是靜水壓假說難以解釋的。(2) 滲透壓假說：滲透壓假

10、說認(rèn)為，由于混凝土孔溶液中含有鈉、鉀、鈣等鹽類，大孔中的部分溶液先結(jié)冰后，未凍溶液中鹽的濃度上升，與周圍較小孔隙中的溶液之間形成濃度差。這個(gè)濃度差的存在使小孔中溶液向已部分凍結(jié)的大孔遷移。即使是濃度為0的孔溶液，由于冰的飽和蒸汽壓低于同溫下水的飽和蒸汽壓，小孔中的溶液也要向已部分凍結(jié)的大孔溶液中遷移。可見滲透壓是孔溶液的鹽濃度差和冰水飽和蒸汽壓差共同形成的（3）溫度應(yīng)力假說：該假說認(rèn)為，高強(qiáng)或高性能混凝土凍融破壞主要是因?yàn)楣橇吓c膠凝材料之間熱膨脹系數(shù)相差較大，在溫度變化過程中變形量相差較大，從而產(chǎn)生溫度疲勞應(yīng)力破壞。2.1.2 影響因素對于影響混凝土凍融破壞的主要因素總結(jié)起來大致有以下四個(gè)方面

11、：（1）水灰比：水灰比越大，使凝土孔隙率越大，導(dǎo)致混凝土的吸水率增大，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)凍融破壞嚴(yán)重；（2）孔結(jié)構(gòu)和孔隙特征：連通毛細(xì)孔易吸水飽和，使混凝土凍害嚴(yán)重；若為封閉孔，則不易吸水，凍害就小；（3）飽水度：若混凝土的孔隙非完全吸水飽和，冰凍過程產(chǎn)生的壓力促使水分向孔隙處遷移，從而降低冰凍膨脹應(yīng)力，對混凝土破壞作用就?。唬?）混凝土自身強(qiáng)度：在相同的冰凍破壞應(yīng)力作用下，混凝土強(qiáng)度越低，凍害程度就越高。2.2 混凝土滲透破壞混凝土結(jié)構(gòu)的滲透破壞是指氣體、液體或者離子等有害介質(zhì)在混凝土中滲透、擴(kuò)散或遷移，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)受到破壞。混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生滲透破壞后，有害介質(zhì)首先破壞結(jié)構(gòu)表層混凝土，導(dǎo)

12、致混凝土中發(fā)生鋼筋銹蝕、堿骨料反應(yīng)等變化，而這些變化多數(shù)伴隨著體積的膨脹，膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力又使得混凝土進(jìn)一步開裂，從而進(jìn)一步加大混凝土的滲透性，使得有害介質(zhì)的入侵更加迅速，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)循環(huán)往復(fù)產(chǎn)生更大范圍的破壞。因此混凝土的滲透性給有害介質(zhì)提供了入侵的通道，而有害介質(zhì)與混凝土發(fā)生的破壞性反應(yīng)則增大了混凝土的滲透性，兩者相互促進(jìn)，最終嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。2.2.1 破壞原因混凝土具有多種粒徑的孔隙，連通的孔隙會(huì)成為氣體、液體或有害介質(zhì)進(jìn)入混凝土的通道，導(dǎo)致混凝土破壞。混凝土的滲透機(jī)理是水與混凝土表面接觸時(shí)，壓力差和毛細(xì)孔壓力不斷促使水分向混凝土內(nèi)部遷移。隨著水分遷移的深入，水與毛細(xì)孔壁摩

13、擦阻力增大，滲水速度隨滲透深度的增加成比例下降。當(dāng)水達(dá)到混凝土相反的一側(cè)時(shí)，毛細(xì)孔壓力就會(huì)改變方向，阻礙水分的滲出。若壓力差大于孔壁摩擦阻力和毛細(xì)阻力，則水將從混凝土相反的一側(cè)滴出；若壓力差小于摩擦阻力和毛細(xì)孔阻力，則水的遷移為毛細(xì)孔遷移，此時(shí)的遷移速度取決于混凝土背水面水分的蒸發(fā)速度。2.2.2 影響因素影響混凝土滲透性的因素主要有水灰比、骨料最大粒徑、混凝土養(yǎng)護(hù)方法、水泥品種、外加劑等因素。具體影響情況為：（1）混凝土的水灰比會(huì)影響混凝土孔隙的大小和數(shù)量，進(jìn)而直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。水灰比越小，混凝土越密實(shí)，其抗?jié)B性越好，反之亦然。（2）由于骨料和水泥漿的界面處易產(chǎn)生裂隙和較大骨料下方

14、易形成孔穴，因此在水灰比相同時(shí)，混凝土骨料的最大粒徑越大，其抗?jié)B性能越差；（3）蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土，其抗?jié)B性較潮濕養(yǎng)護(hù)的混凝土要差。在干燥條件下，混凝土早期失水過多，容易形成收縮裂縫，因而降低混凝土的抗?jié)B性。而在潮濕環(huán)境中或水中硬化的混凝土，不但總孔隙率降低，而且孔徑也較小。這就增加了混凝土密實(shí)性，提高了混凝土的抗?jié)B性；（4）水泥的品種、性質(zhì)也影響混凝土的抗?jié)B性能。水泥的細(xì)度越大，水泥硬化體孔隙率越小，強(qiáng)度就越高，則其抗?jié)B性越好；（5）在混凝土中摻入某些外加劑，如減水劑等，可減小水灰比，改善混凝土的和易性，因而可改善混凝土的密實(shí)性，即提高了混凝土的抗?jié)B性能；2.3 堿骨料反應(yīng)混凝土中的堿與混凝土

15、中的活性骨料發(fā)生反應(yīng)，生成膨脹性物質(zhì)，導(dǎo)致混凝土發(fā)生膨脹破壞，稱為堿骨料反應(yīng)。這種反應(yīng)引起明顯的混凝土體積膨脹和開裂，改變混凝土的微結(jié)構(gòu)，使混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)性能明顯下降，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全使用性，而其反應(yīng)一旦發(fā)生很難阻止，更不易修補(bǔ)和挽救，被稱為混凝土的“癌癥”。2.3.1 破壞原因堿骨料反應(yīng)主要可分為堿與硅酸、堿與碳酸鹽及堿與硅酸鹽三種反應(yīng)。（1）堿-硅酸反應(yīng)：是分布最廣、研究最多的堿骨料反應(yīng)，該反應(yīng)是指混凝土中的堿組分與骨料中的活性SiO2之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，其結(jié)果是導(dǎo)致骨料被侵蝕，生成堿-硅酸凝膠，并從周圍介質(zhì)中吸收水分而膨脹，導(dǎo)致混凝土開裂。（2）堿-碳酸鹽反

16、應(yīng)：是指混凝土中的堿與碳酸鹽礦物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)引起混凝土的地圖狀開裂。堿-碳酸鹽反應(yīng)是孔溶液中的堿與骨料中的白云石之間的反應(yīng)。這一反應(yīng)不是發(fā)生在骨料顆粒與水泥砂漿的表面，而是發(fā)生在骨料顆粒的內(nèi)部，水鎂石Mg（OH）2晶體排列的壓力和粘土吸水膨脹，引起混凝土的內(nèi)部應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開裂。（3）堿-硅酸鹽反應(yīng)：是指混凝土中的堿與骨料中某些層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)，使層狀硅酸鹽層間間距增大，骨料發(fā)生膨脹，致使混凝土膨脹開裂。2.3.2 影響因素從堿骨料反應(yīng)發(fā)生的條件出發(fā)，分析該種破壞的影響因素主要是：（1）活性骨料：引起混凝土堿骨料反應(yīng)的主要因素是混凝土中含有堿活性的骨料。因此在施工中盡量選擇無堿活性的

17、骨料，在不得不采用具有堿活性的骨料時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土中總的堿量；（2）活性摻合料：摻用活性摻合料，如硅灰、礦渣、粉煤灰（高鈣高堿粉煤灰除外）等，對堿骨料反應(yīng)有明顯的抑制效果?；钚該胶狭吓c混凝土結(jié)構(gòu)中的堿起反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物均勻分散在混凝土中，而不是集中在骨料表面，不會(huì)發(fā)生有害的膨脹，從而降低了混凝土的含堿量，起到抑制堿骨料反應(yīng)的作用；（3）水分：堿骨料反應(yīng)要有水分，如果沒有水分，反應(yīng)就會(huì)大為減少乃至完全停止。因此，要防止外界水分滲入混凝土結(jié)構(gòu)中以減輕堿骨料反應(yīng)的危害。2.4 混凝土的碳化混凝土的碳化作用是指空氣中的二氧化碳?xì)怏w滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鈣和水，使混凝土堿度降低

18、的過程，這一過程又稱混凝土的中性化。2.4.1 破壞原因碳化的化學(xué)反應(yīng)式為：Ca（OH）2CO2CaCO3H2O混凝土的碳化反應(yīng)結(jié)果有兩個(gè)方面：一方面，反應(yīng)生成碳酸鈣和其他固態(tài)物質(zhì)會(huì)堵塞在混凝土孔隙中，使混凝土的孔隙率下降，大孔減少，從而減弱了后續(xù)CO2的擴(kuò)散，使混凝土密實(shí)度提高；另一方面，孔隙中的Ca(OH)2濃度及PH值降低，導(dǎo)致鋼筋脫鈍而銹蝕。2.4.2 影響因素影響混凝土碳化的因素有很多，但概括其主要因素有兩方面，一方面是材料因素，另一方面是環(huán)境條件因素。（1）材料方面：不同的水泥，其礦物組成、混合材量、外加劑、生料化學(xué)成分不同，直接影響水泥的活性和混凝土的堿度，對碳化速度有著重要的影

19、響。一般而言，水泥中熟料越多，則混凝土的碳化速度越慢。不同的骨料品種和粒徑級(jí)配不同，其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)差別很大，直接影響混凝土的密實(shí)性。其材質(zhì)致密堅(jiān)實(shí)，級(jí)配好的骨料混凝土，其碳化的速度較慢。水灰比的角度，在水泥用量一定的條件下，增大水灰比，其混凝土的孔隙率增加，密實(shí)度降低，滲透性增大，空氣中的水分及有害物質(zhì)較多的侵入混凝土內(nèi)部，加快混凝土的碳化。（2）環(huán)境條件：溫度對混凝土碳化表現(xiàn)在當(dāng)溫度下降較大時(shí)，混凝土表面收縮產(chǎn)生拉力，一旦超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，使得混凝土表面開裂，為二氧化碳和水分滲入創(chuàng)造條件，加速混凝土碳化；另外，溫度高時(shí)，二氧化碳在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)較大，為其余氫氧化鈣反應(yīng)提供了有利條件，陽

20、光的照射加速了其反應(yīng)的碳化速度。另外，影響混凝土碳化程度的因素還有養(yǎng)護(hù)方法和齡期，混凝土強(qiáng)度，相對濕度，CO2濃度等等。2.5 鋼筋銹蝕混凝土中水泥水化后，會(huì)生成堿性的氫氧化鈣，導(dǎo)致混凝土孔隙中的水分有很高的堿性，在鋼筋表面形成一層致密的鈍化膜，因此在正常情況下鋼筋不會(huì)銹蝕；但鈍化膜一旦破壞，在有足夠水和氧氣條件下會(huì)產(chǎn)生電化腐蝕?；炷林袖摻钜坏┌l(fā)生銹蝕，在鋼筋表面生成一層疏松的銹蝕產(chǎn)物，同時(shí)向周圍混凝土孔隙中擴(kuò)散?；炷林械匿摻钿P蝕后，一方面會(huì)使鋼筋有效截面減小，另一方面，銹蝕產(chǎn)物體積膨脹使混凝土保護(hù)層脹裂甚至脫落，鋼筋混凝土之間的粘結(jié)作用下降。2.5.1 破壞原因混凝土中鋼筋銹蝕的實(shí)質(zhì)是電

21、化學(xué)腐蝕。主要表現(xiàn)為鋼筋在外部介質(zhì)作用下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，逐步生成氫氧化鐵（即鐵銹）等，鐵銹的體積會(huì)比原金屬增大24倍，產(chǎn)生膨脹壓力，造成混凝土順筋裂縫，從而成為腐蝕介質(zhì)滲入鋼筋的通道，加快結(jié)構(gòu)的損壞2.5.2 影響因素鋼筋銹蝕的開始是從鋼筋周圍的鈍化膜破壞開始的，因此影響混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕的因素主要有：（1）混凝土液相pH值：鋼筋銹蝕速度與混凝土液相pH值有密切關(guān)系。當(dāng)pH值大于10時(shí)，鋼筋銹蝕速度很小；而當(dāng)pH值小于4時(shí)，鋼筋銹蝕速度急劇增加。（2）混凝土密實(shí)度和保護(hù)層厚度：混凝土越密實(shí)，破壞性介質(zhì)越不容易進(jìn)入混凝土腐蝕鋼筋；保護(hù)層厚度對鋼筋銹蝕的影響呈線性關(guān)系，因此世界各國規(guī)范對保護(hù)層厚度

22、都作了規(guī)定。（3）水泥品種和摻合料：粉煤灰等礦物摻合料能降低混凝土的堿性，從而影響鋼筋銹蝕破壞。2.6 化學(xué)侵蝕一些侵蝕性介質(zhì)，比如酸、堿、硫酸鹽、壓力動(dòng)水等，侵入混凝土，可能會(huì)造成混凝土的化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕主要有三類，分別為溶出性侵蝕、溶解性侵蝕和膨脹性侵蝕。2.6.1 產(chǎn)生原因（1）溶出性侵蝕：對于一些密實(shí)性較差、滲透性較大的混凝土，在一定壓力的流動(dòng)水中，水化產(chǎn)物Ca（OH）2會(huì)不斷溶出并流失。Ca（OH）2的溶出使水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣失去穩(wěn)定性而水解、溶出，這些水化產(chǎn)物的溶出使混凝土的強(qiáng)度不斷降低。（2）溶解性侵蝕：溶解性侵蝕分為酸侵蝕和堿侵蝕兩類。當(dāng)環(huán)境水的PH值小于6.5時(shí)，會(huì)對混

23、凝土造成酸侵蝕；由于水泥的水化會(huì)生成堿性物質(zhì)，因此混凝土中呈堿性，當(dāng)堿在一定的濃度（15%以下）、溫度（低于50）時(shí)，堿對混凝土的侵蝕作用很小，但是對于高濃度的堿溶液或者熔融狀堿會(huì)對混凝土產(chǎn)生侵蝕作用。（3）膨脹性侵蝕：硫酸鹽與混凝土的水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對混凝土產(chǎn)生膨脹破壞作用，是典型的膨脹性侵蝕。2.6.2 影響因素結(jié)構(gòu)的密實(shí)程度和孔隙特征對混凝土化學(xué)侵蝕會(huì)有所影響；結(jié)構(gòu)密實(shí)和孔隙封閉的混凝土，環(huán)境水不易侵入，故其抗侵蝕性較強(qiáng)。3 提高混凝土耐久性的措施如前分析，不論是上述哪一種因素主導(dǎo)著混凝土的劣化過程，其共同點(diǎn)是混凝土內(nèi)有充足的水分和其他有害物質(zhì)的侵入。要提高混凝土耐久性，滿足耐久性

24、要求，必須降低混凝土的孔隙率，特別是降低毛細(xì)管孔隙率，即混凝土必須有足夠的密實(shí)性并且不出現(xiàn)有害裂縫，從而能夠抵抗水分和侵蝕性介質(zhì)的滲入。針對影響混凝土耐久性的因素，采取的措施多種多樣，歸納起來主要有以下幾點(diǎn)：3.1提高混凝土抗碳化能力碳化對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響主要是使混凝土堿度降低，進(jìn)而鋼筋脫鈍、銹蝕。為此必須減小、延緩混凝土的碳化。鋼筋外留下足夠的混凝土保護(hù)層厚度是簡單有效的方法；混凝土配合比將影響碳化速度，足夠的水泥用量、降低水灰比、采用減水劑都可減緩碳化速度。此外，提高混凝土密實(shí)性、增強(qiáng)抗?jié)B性、對混凝土采用覆蓋面層等措施可減緩或隔離CO2向混凝土內(nèi)部滲透，大大提高混凝土抗碳化能力?；炷?/p>

25、碳化的防治措施。對于混凝土的碳化破壞，治理措施：(1)在施工中應(yīng)根據(jù)建筑物所處的地理位置、周圍環(huán)境，選擇合適的水泥品種；(2)分析骨料的性質(zhì)，如抗酸性骨料與水、水泥的作用對混凝土的碳化有一定的延緩作用；(3)要選好配合比，適量的外加劑，高質(zhì)量的原材料，科學(xué)的攪拌和運(yùn)輸，及時(shí)的養(yǎng)護(hù)等各項(xiàng)嚴(yán)格的工藝手段，以減少滲流水量和其它有害物的侵蝕，以確?；炷恋拿軐?shí)性；另外，若建筑物地處環(huán)境惡劣的地區(qū)，宜采取環(huán)氧基液涂層保護(hù)效果較好，對建筑物地下部分在其周圍設(shè)置保護(hù)層；用各種溶注液浸注混凝土，如：用溶化的瀝青涂抹。另外，若水工建筑物一旦發(fā)生了混凝土碳化，最好采用環(huán)氧材料或特殊纖維布材料防護(hù)修補(bǔ)，若碳化深度較

26、大，可鑿除混凝土松散部分，洗凈進(jìn)入的有害物質(zhì)，將混凝土銜接面鑿毛，用環(huán)氧砂漿或特殊纖維布材料鋪粘填補(bǔ)，最后以環(huán)氧基液做涂基保護(hù)。43.2防止混凝土的凍融破壞凍融破壞在我國北方寒冷地區(qū)大量出現(xiàn)。防止凍融破壞主要措施是降低水灰比、使用引氣技術(shù)（加引氣劑）。但是，由于引入空氣微泡會(huì)降低混凝土強(qiáng)度，加之市場上引氣劑品種繁多，質(zhì)量參差不齊，故在工程使用時(shí)應(yīng)慎重選用?；炷恋慕M成、配合比、養(yǎng)護(hù)條件和密實(shí)度決定了其在飽水狀態(tài)下抵抗凍融破壞的能力，目前只有加氣混凝土才能有效提高混凝土的抗凍性。引氣是提高混凝土抗凍性的主要參數(shù)。一般引氣量4%-8%，同時(shí)，應(yīng)避免采用吸水率較高的集料，加強(qiáng)排水以免混凝土結(jié)構(gòu)被水飽

27、和。在混凝土中摻加優(yōu)質(zhì)引氣型高效減水劑，既能獲得大量均勻分布的微小氣泡，顯著提高抗凍性，又能大幅度減小WC，從而保證混凝土強(qiáng)度不降低，甚至有所提高?；炷恋拿軐?shí)度、孔隙構(gòu)造和數(shù)量、孔隙的充水程度是決定其抗凍性的重要因素。當(dāng)混凝土的原材料質(zhì)量較好、混凝土強(qiáng)度較高、水灰比較小、具有封閉細(xì)小想氣泡且氣泡間距較小，都有助于混凝土抗凍性的提高。在混凝土中摻用引氣劑，是提高抗凍性能力最有效的方法。大量微小氣泡的存在，不僅能隔斷混凝土中毛細(xì)管通道，還對水分結(jié)冰時(shí)所產(chǎn)生的壓力有緩沖作用。氣泡還可使混凝土彈模有所降低，對提高混凝土抗裂性有利。隨著齡期的增加，混凝土的抗凍性也可得到提高。水泥不斷水化使可凍結(jié)水量減

28、少，水中溶解鹽濃度隨水化深入而增加，冰點(diǎn)也隨齡期而降低，抗凍性能力也隨之增強(qiáng)。所以延長凍結(jié)前的養(yǎng)護(hù)時(shí)間可以提高混凝土的抗凍性。53.3預(yù)防侵蝕性介質(zhì)的腐蝕在我國侵蝕性介質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)危害最嚴(yán)重的應(yīng)是氯鹽的影響。提高混凝土抗氯離子滲透能力的措施是限制水灰比，保證最低水泥用量以確保堿度，摻入適量優(yōu)質(zhì)摻和料（ 粉煤灰、磨細(xì)礦渣、硅灰）等。混凝土的抗侵蝕性與所用水泥的品種、混凝土的密實(shí)程度和空隙特性有關(guān)。密實(shí)和孔隙封閉的混凝土，環(huán)境水不易侵入，故其侵蝕性較強(qiáng)。降低混凝土的水灰比或使用鋁酸三鈣含量低的水泥或適當(dāng)?shù)奶砑右恍┮龤鈩┑瓤梢蕴岣呋炷量沽蛩猁}侵蝕的能力。按適當(dāng)?shù)谋壤砑庸璺邸⒎勖夯一虻V渣，從而減

29、少參與化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)的喊了，也可以提高混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力。63.4減輕混凝土堿骨料反應(yīng)混凝土堿骨料反應(yīng)危害很大，而且一旦發(fā)生很難修復(fù)。但在我國由于堿骨料反應(yīng)引起開裂的實(shí)例很少見。這是因?yàn)槲覈炷翉?qiáng)度等級(jí)較國外低，水泥用量少，總堿量低。另外，我國水泥中普遍摻有15%以上碎礦渣、粉煤灰、沸石粉等混合料，有效抑制了可能發(fā)生的堿骨料反應(yīng)。但隨著混凝土強(qiáng)度提高，水泥用量增加，同時(shí)水泥生產(chǎn)工藝的改變，混凝土含堿量已在明顯提高。由于大量基建項(xiàng)目的興建，骨料來源減少，劣質(zhì)骨料可能被采用，施工隊(duì)伍素質(zhì)等問題也將提高堿骨料反應(yīng)幾率，故應(yīng)采取有效預(yù)防措施。當(dāng)混凝土使用有堿活性反應(yīng)的骨料時(shí)，配合比必須控制混凝土

30、中的總堿含量以保證混凝土的耐久性；粉煤灰能抑制堿骨料反應(yīng)，但是如摻量小于10% ，有時(shí)反而會(huì)增加膨脹。外加劑特別是早強(qiáng)劑帶來高含量的堿。我國目前僅外加劑提供的堿量有時(shí)竟高于國外限制混凝土總堿量，如復(fù)合早強(qiáng)劑（ 硫酸鈉、氧化鈉、氧化鈣、亞硝酸鈉為主要成分） 帶入混凝土的堿為313kg/m3680kg/m3，早強(qiáng)減水劑（硫酸鈉、木質(zhì)素為主要成分） 帶入堿為131kg/m3393kg/m3。目前，混凝土施工常因工期要求摻入早強(qiáng)劑等外加劑，為預(yù)防堿骨料反應(yīng)，在設(shè)計(jì)上應(yīng)對外摻劑的使用提出要求。3.5鋼筋銹蝕的預(yù)防對鋼筋銹蝕問題，可以采用的表面保護(hù)措施有：環(huán)氧涂層鋼筋，采用靜電噴涂環(huán)氧樹脂粉末工藝在鋼筋表

31、面形成一定厚度的環(huán)氧樹脂防腐涂層，這種鋼筋保護(hù)層即使氯離子、氧等大量侵入混凝土?xí)r也能長期保護(hù)鋼筋使其免遭腐蝕。另外，在混凝土表面涂層也是簡便有效的方法，涂料應(yīng)是耐堿、耐老化和與鋼筋表面有良好附著性的材料。此外，自20世紀(jì)6070年代起，國內(nèi)外都開始在混凝土拌和物中摻入亞硝酸鈉作為預(yù)防惡劣條件下鋼筋腐蝕的補(bǔ)充措施。另外，還可摻加高效減水劑，在保證混凝土拌和物所需流動(dòng)性（工作性）的同時(shí)，盡可能降低用水量，減小水灰比，使混凝土的總孔隙率，特別是毛細(xì)孔隙率大幅度降低。施工中為了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必須在拌和時(shí)相應(yīng)地增加用水量，這樣就會(huì)促使水泥石結(jié)構(gòu)中形成過多的孔隙。當(dāng)加入減水劑后，減水劑的

32、定向排列，使水泥質(zhì)點(diǎn)表面均帶有相同電荷。在電性斥力的作用下，不但使水泥體系處于相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，還在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，同時(shí)使水泥絮凝狀的絮凝體內(nèi)的游離水釋放出來，因而達(dá)到減水的目的。摻入高效活性礦物摻料，如硅灰、粉煤灰等，改善混凝土中水泥石的膠凝物質(zhì)的組成，使水泥石結(jié)構(gòu)更為致密，有效地阻斷可能形成的滲透通道，提高混凝土強(qiáng)度，增強(qiáng)混凝土自身抵抗環(huán)境侵蝕破壞的能力等。4 案例分析 東海大橋地處北亞熱帶南緣、東北季風(fēng)盛行區(qū)，受季風(fēng)影響冬冷夏熱，四季分明，降水充沛，氣候變化復(fù)雜多年平均氣溫為15.8，海區(qū)全年鹽度一般在10.00%32.00%之間變化屬強(qiáng)混合型海區(qū)，海洋環(huán)境特征明顯。 在海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕荷載主要由氣候和環(huán)境介質(zhì)侵蝕引起。主要表現(xiàn)