混凝土结构的耐久性设计

论混凝土结构的耐久性设计

摘要：在土建工程中，混凝土是用途最广泛的建筑材料。混凝土结构是最常用的结构形式，其耐久性是在环境及材料内部因素的作用下形成的，是评价混凝土结构可靠性的重要的参考指标之一。通过对混凝土耐久性的含义和影响因素的分析，进一步探讨了混凝土耐久性在设计技术上的问题。

关键词：混凝土；耐久性；设计

中图分类号：tb 文献标识码：a 文章编号：16723198（2012）14018602

1 混凝土耐久性的内涵

混凝土耐久性是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的共同作用下，在设计要求的目标使用期限内，不需要花费大量资金进行加固处理而保持安全、使用功能和外观要求的能力。混凝土工程的耐久性与工程的使用寿命是联系在一起的，这一功能不仅包括在结构的安全性上，还体现在它的适应性上。

混凝土的耐久性主要包括以下几个方面：

（1）抗渗性，指混凝土具有抵抗水、油等液体在压力作用下产生渗透的性能。抗渗性控制着水分的渗入的速度和分量，同时对控制混凝土受热或是手冷时水的运动，是混凝土耐久性起着重要的作用。

（2）抗冻性，指混凝土在饱水状态下，能经受多次抗冻融循环，并保持强度和外观不变的能力。在寒冷的冬天，尤其是一些冷冻特

别大的地区，要求建筑物具有很强的抗冻性。

（3）抗侵蚀性，指物质在接触到有腐蚀性的化学物质的时候而不被侵蚀的能力。混凝土恰恰具有这种抗侵蚀性的能力，使得它在建筑工程中广泛使用。

2 影响混凝土结构耐久性的主要因素

2.1 碳化

混凝土的碳化又叫混凝土的中性化，差不多所有的混凝土表面都处在碳化的过程中，碳化本身对混凝土并无破坏性，主要是使钢筋在高碱坏境中形成的对钢筋其保护作用的致密氧化膜遭到破坏，从而达到锈蚀钢筋的作用。

2.2 碱集料反应

混凝土中产生碱集料反应，指的是在混凝土集料中的某些矿物质与混凝土中的碱性溶液发生的化学反应。这种化学反应的产生，会使混凝土结构内部产生大量的膨胀压力，这种压力会造成混凝土的开裂。混凝土集料在混凝土结构中有着较为均匀的分布结构，因此这种压力会导致混凝土结构的表面产生大量的裂缝，进而加速其他因素对混凝土结构的破坏，使得混凝土耐久性受到很大的影响。

2.3 冻融破坏

在混凝土硬化后，在混凝土结构中会产生较多的毛细孔，如果遇到潮湿或者是浸水的情况下，则会使得这些毛细孔受到扩张，如果在冻土中发生这种状况，处于毛细孔中游离的水则会变成冰块，其膨胀力会不断的增加，这时毛细孔中的水也会对于毛细孔产生较

大的压力。这种膨胀压力不断的扩大，会使得混凝土内部产生较多的裂缝和损伤，当裂缝越来越多就造成了混凝土结构的破坏。

2.4 侵蚀性介质的侵蚀

各种化学介质，比如硫酸盐、腐殖质（酸性）、海水等都可能对混凝土产生腐蚀作用。对于那些有侵蚀性的化学介质，要合理正确使用。

2.5 机械磨损

混凝土结构在使用的过程中不免要经常性的承受各种机械设备的磨损，如地面、楼梯、路面、桥面等将会承受来自不同车辆、水流、人群等引起的机械磨损。因机械磨损引起的混凝土结构耐久性的案例已屡见不鲜。

2.6 钢筋锈蚀

钢筋锈蚀是影响混凝土结构稳定性的常见的一种因素，通常是由于化学腐蚀而造成混凝土保护层的谈话，进而使得混凝土钢筋的表面活化受到影响。一般钢筋腐蚀可以分为两类：一种是钢筋接缝处的锈蚀，这种锈蚀大多是由于荷载作用或者是沉降作用所引起的变形，如果钢筋接缝处有水、氧气的进入时，就会产生锈蚀；另一种是普通的锈蚀，当混凝土碳化到钢筋表面时，一旦存在水、氧等条件时，就会形成大面积的锈蚀。

2.7 其他因素

除了以上因素外，还存在其他方面的因素影响着混凝土的耐久性。比如，持续性的高温天气，生物的腐蚀作用，风沙的侵蚀作用，

雨水的渗透作用等。这些因素都是自然因素，是不能控制的因素，所以，我们在日常的设计中要充分地考虑到这些因素，减少因为这些因素而产生的影响。

3 混凝土耐久性设计的意义

随着经济的高速发展，我国已成为“世界工地”。基础设施建设对于质量的要求提升到了一个新的高度，其中对于混凝土的耐久性成为工程技术人员最为关注的问题。混凝土的耐久性决定着建筑物的使用寿命，对于人们的生命和财产安全有着至关重要的作用。

长期以来，人们认为混凝土是一种耐久性极其良好的建筑材料，往往在设计中也只是注重建设阶段的造价，而忽视了混凝土结构的耐久性，使得有些建筑物的维修加固费用远远高于造价成本，甚至使得许多工程付之东流。关注混凝土的耐久性，不仅能使企业节省大量的投资基金，而且有助于提升建筑物的寿命年限，保障人们的生命和财产安全。

4 提高混凝土耐久性的措施

根据对混凝土耐久性影响因素的分析，找出了提高混凝土耐久性的主要技术措施。要提高混凝土的耐久性，必须减少混凝土的孔隙率，提高混凝土结构的致密度。目前有以下几种方法可以提高混凝土的耐久性：

4.1 掺加外加剂

高效减水剂的运用，能够使混凝土搅拌物在充分流动的同时，减少对水的使用量，使得水灰比不断的趋于合理，这样则能够降低

毛细孔的出现几率。在混凝土施工过程中，为了保证混合物在充分的流动下形成有力的结构，需要在搅拌的过程中不断的加水，这时就会使得水泥混凝土结构中出现细孔，影响混凝土结构的稳定性。而如果合理的使用减水剂，则能够使水的使用量降低，通过减水剂的使用，能够使水泥质点的表面形成相同的电荷，使水泥形成较为稳定的状态，这时则会在水泥的表面形成一层水膜，实现减水的目的。

4.2 掺入高效活性矿物掺料

普通水泥混凝土的水泥石中的水化物的稳定性常常不足，这是混凝土很难超耐久的一个主要因素。而现代科技发展，各种新型材料出现弥补这一缺点，加入高效活性矿物掺料就可以有效地进行改善，加入其主要目的就是在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质，提高混凝土的耐久性。活性矿物掺料中含有大量的活性物质，它们能够在水泥水化过程产生的游离石灰及高硷性水化矽酸钙产生二次

反应，生成更高强度、更稳定的低硷性水化矽酸钙，致使水泥结构更为致密，切断渗透路径。

4.3 消除混凝土自身结构破坏因素

在混凝土结构中，其自身也会存在着一些可能导致混凝土结构发生破坏的因素，使得混凝土是小。比如由于化学干缩剂的使用不当，则在干缩的过程中会造成混凝土表面发生大面积的干裂，水热化性能过高引起混凝土的列夫呢够，这些现象也大量的存在，因此，需要从混凝土自身的组成因素等方面，进行有效的控制，才能够实