混凝土结构耐久性研究

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发布时间：2021-09-18

资料介绍

混凝土结构耐久性研究
皮孙志王水清
(中机国际工程设计研究院有限责任公司，长沙410001)
[摘要] 混凝土结构的耐久性已引起工程界的高度重视，介绍了国内外混凝土结构耐久性研究现状，详细分析了影响
混凝土结构耐久性的主要因素，提出了提高混凝士结构耐久性的方法措施。
[关键词] 混凝土结构；耐久性；主要因素；措施
[中图分类号] TU528．1 [文献标志码] A [文章编号] 1001—523X(2 011)07—0033．02
混凝土是世界上应用最普遍、范围最广的结构材料之
一
，在现代建筑中，可以说几乎没有一栋建筑物是没有混凝
土的。目前世界上混凝土的用量年均以8 800 Mm 增加，相
当于人均1 m 以上，尤其是在欠发达国家，混凝土的用量是
结构工程用料中的首位，我国的混凝土年均用量堪称世界之
首。然而，在大量应用钢筋混凝土的同时，人们注意到一个
值得关注的问题一一钢筋混凝土结构的耐久性问题。混凝
土结构的耐久性是指在设计使用年限内，在正常维护下，必
须保持适合于使用，而不需进行大修加固。混凝土结构
广泛应用于各类工程结构中，如果因耐久性不足而失效，或
为了继续正常使用而进行相当规模的维修、加固或改造，则
将要付出高昂的代价。保证混凝土结构能在自然和人为
环境的化学和物理作用下，满足耐久性的要求，是一个十分
急迫和重要的问题。
1 混凝土结构耐久性现状
我国在钢筋混凝土耐久性问题上尚缺少全国性的系统
资料，但从一些调查资料和发表的有关文献来看，钢筋混凝
土耐久性问题也是极其严重的。中国建筑科学研究院的调
查表明，我国现役工业建筑物损坏严重，其结构的使用寿命
一般不能保证50年，多数在25～30年左右就必须进行大修
或加固。1994年铁路部门的统计表明，我国铁路存在有病害
的钢筋混凝土桥2 675座，其中的722座发生裂损；仅使用20
年的北京西直门立交桥，由于长期在冬季使用化冰盐，部分
梁柱锈蚀严重，现己拆除重建。
从发达国家所取得的经验来看，钢筋混凝土耐久性问题
造成的损失己是惊人的。美国标准局(NBS)1975年的调查
表明，美国每年因腐蚀造成的各种损失为700多亿美元，蚀
破坏的修复费，1998年度就需要2 500亿美元。英国为解决
海洋环境下钢筋混凝土结构的腐蚀与防护问题和修复已损
伤的钢筋混凝土结构，每年耗资将近200亿英镑，而日本引
以为自豪的新干线，在运行1O年后也出现大面积的混凝土
收稿日期：2011—04—15
作者简介：皮孙志(1984．)，男，毕业于中南林业科技大学，学士学位
从事建筑设计、维护及耐久性研究。
开裂、剥蚀现象，日本运输省曾检查了其103座混凝士港口
码头，发现使用2O年以上的都有大量的顺筋裂缝，目前日本
每年用于房屋结构维修的费用就达400亿日元。
2 影响混凝土结构耐久性的主要因素
2．1离氯子(cl一)扩散机理及影响因素的研究
在众多的钢筋混凝土结构耐久性损失中，cl一扩散所导
致的损失可以说是第一位，因此，对混凝土耐久性问题的研
究是从cl一破坏开始的，各国学者对cl一的扩散给予了高度
的重视，并对其机理及影响因素进行了深入而广泛的研究。
目前对cl一扩散的机理已清楚，混凝土中cl一的来源主要有
三个方面，一处于cl一使用环境中的混凝土结构，C1一从结构
的表面向混凝土内部扩散，或使用受到Cl一污染的材料所带
来的，如受cl一污染的骨料及水等，二是在北方使用化冰盐；
三是人为加入的，如早期施工时加入的氯盐早强剂。
2．2 混凝土的碳化
碳化是混凝土中性化的常见形式，碳化可使混凝土的
pH值降至10以下。碳化对混凝土本身是无害的，其主要的
问题是当碳化至钢筋表面时，将会破坏氧化膜，钢筋有锈蚀
的危险，此外会加剧混凝土的收缩，可导致混凝土开裂。这
些均给混凝土的耐久性带来不利影响。
2．3 钢筋的锈蚀
混凝土碳化至钢筋表面使氧化膜破坏是钢筋锈蚀的必
要条件，含氧水分侵入是钢筋锈蚀的充分条件。钢筋锈蚀有
相当长的过程，先是在裂缝较宽处的个别点上“坑蚀”，继而
逐渐形成“环蚀”，同时向两边扩展，形成锈蚀面，使钢筋截面
削弱，从而影响混凝土结构的耐久性。
3 确保和提高混凝土耐久性的若干措施
针对影响混凝土耐久性的因素，为确保和提高混凝土的
耐久性，采取的措施多种多样，归纳起来主要有。
3．1 提高混凝土的密实性
导致混凝土劣化和破坏均是混凝土内有充足的水分和
有害物质的侵入。因此要提高混凝上耐久性，须降低混凝土
的孔隙率，提高密实性避免出现裂缝，从而能够抵抗水分和