舟山市港航工程规划设计院有限公司浙江省舟山市316000
摘要：钢筋混凝土结构的耐久性影响因素包括混凝土冻融，碱液与骨料反应和钢筋混凝土腐蚀。其可以通过调节配合比和控制施工技术防止冻融，通过增加钢筋混凝土抗炭化的能力，提高对腐蚀性离子的抗侵蚀能力和钢筋抗腐蚀能力来改善混凝土腐蚀，控制混凝土原料中的总碱量和掺加矿物掺合料来防止碱液与骨料反应。鉴于此，本文主要分析提高钢筋混凝土耐久性的技术与措施。
关键词：钢筋混凝土；耐久性；技术
1、概述
钢筋混凝土结构同时承受疲劳荷载与环境侵蚀双重效应作用，疲劳荷载使结构产生疲劳损伤，环境因素使结构产生耐久性损伤，二者在时空上耦合作用使结构损伤演化规律较单因素作用的损伤演化规律更为复杂。疲劳荷载作用下构件逐步损伤直至失效的演变规律研究大多是设定典型环境对构件施加疲劳荷载，定量分析某一个可描述构件力学性能劣化并且易于测量量值（如剩余强度、剩余刚度、残余变形等）的退化规律，提出相应的数学模型，通过试验验证和理论分析从而确立该损伤变量的演化模型。已有研究成果表明：各种物理量疲劳加载累积损伤演化过程基本都是典型的三阶段发展模式，即前期损伤快速发展、中期损伤稳定发展、后期构件快速破坏。许多学者通过各种方法建立了很多疲劳累积损伤模型，用以描述混凝土构件在承受疲劳荷载后其力学性能的劣化规律，这些规律都是基于构件初始状态是完好前提建立的，未考虑构件在承受疲劳荷载时已经存在的受环境因素影响的耐久性损伤。
2、影响钢筋混凝土耐久性的因素
2.1、抗渗性
混凝土的抗渗性取决于液体在混凝土表层或钢筋保护层内的渗透速率，并且渗透速率随着混凝土内部最可几孔径尺寸的变化而变化。混凝土的抗渗性不仅仅体现于抗水能力，更重要的是抗各种离子的渗透性（例如氯离子等），由于混凝土在拌和的时候往往会加入一些辅助材料，水泥水化也会产生气泡等，结构中就会分布有不同的孔隙，这些离子就会进入到混凝土的孔隙中，一些有害离子对混凝土或钢筋发生侵蚀。而且渗透进入混凝土孔隙中的微观离子有可能会改变混凝土的内部结构，所以抗渗性对于混凝土耐久性的影响不容忽视。
2.2、钢筋混凝土腐蚀作用
当空气中的二氧化碳渗入混凝土内部，就会与混凝土中的碱性物质发生反应，使混凝土的PH值降低，其对混凝土本身的耐久性一般没有影响，甚至有时候会增加其耐久性。但是，其炭化对钢筋具有较为明显的负面作用，会对钢筋表面的致密钝化保护膜进行破坏，从而加速了钢筋的腐蚀过程，最终降低钢筋混凝土整体的性能和耐久性。另外，混凝土炭化引起的收缩变形，可能会对混凝土结构产生直接的破坏。
混凝土采用的原料水泥在制备的过程中就会存在一定的硫酸根离子和氯离子，部分外加剂也会提供一些，这两种离子对钢筋混凝土结构都具有一定的腐蚀性。硫酸根离子会直接影响混凝土，降低整个结构的耐久性；氯离子则主要是通过渗透进结构内，与炭化作用类似，破坏钢筋表面的钝化膜，从而侵蚀钢筋，降低其性能，另外，在钢筋失去保护膜后，氯离子会在其表面形成电化学反应，加速钢筋的腐蚀。
2.3、抗冻性
冻害无疑是钢筋混凝土结构破坏的主要因素之一。我国有相当大的部分地区处于严寒地带，尤其在东北地区，兴建的水工混凝土建筑物基本都发生了不同程度的冻融破坏。主要是因为水泥水化反应剩余的水游离于混凝土内部的毛细孔中，随着水泥水化混凝土内部也会存在一些凝胶，温度较低时，水结冰体积膨胀可能就会发生破坏，如果混凝土处于饱和水状态，胶凝孔中尚未冻结的水向毛细孔方向渗透，导致毛细孔进一步膨胀，此时还会产生渗透压，结构就很可能会产生开裂等破坏。由于一年四季的温差变化较大，钢筋混凝土结构会经历反反复复的冻胀，对钢筋混凝土结构会造成严重的损伤，所以混凝土的抗冻性至关重要。
3、提高钢筋混凝土耐久性的技术与措施
3.1、保护层厚度
保护层的厚度可以延缓混凝土碳化的时间以及侵蚀介质存留钢筋表面的时间，同时还可以提高混凝土对膨胀力的抵抗能力。但是过厚的保护层同样会导致混凝土产生裂缝，通过研究得知，保护层厚度和混凝土耐用性存在着一定的关系。钢筋混凝土的保护层厚度也应注意，并非保护层厚度越大越好。保护层过大，构件的有效高度将减小，截面的承载能力下降，从而混凝土的表面容易产生裂缝；保护层过小，容易导致钢筋锈蚀，无法保证钢筋与混凝土更好的协同合作和钢筋混凝土的耐火要求。
3.2、材料方面
水泥选用品质复合GB175-2007规定的低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥，强度等级不得低于P425。条件许可的情况下，选择碱含量低、水化热低、干缩性小、耐热性、抗水性、抗腐蚀性及抗冻性良好的水泥。尽可能减少水泥用量，减少水化热对混凝土的影响。搅拌混凝土所用水，优先选用符合国家现行《混凝土拌和用水标准》要求的食用水，条件受到限制的地区，拌和水的使用也要选用碱含量0.6%以下的水，严格控制碱含量。检测游离氧化钙的含量，游离氧化钙的含量不超过1.5%，确保钢筋混凝土不发生碱集料反应，破坏钢筋混凝土的整体性能，有效保证混凝土的耐久性。骨料：选择质地坚硬、表面粗糙、级配良好的碎石，保证压碎指数，含泥量控制在0.5%以下，不满足的需要用水进行清洗，降低骨料中的泥含量。限制针状、片状碎石的含量，不满足要求的骨料坚决不采用。同时，对骨料做好检测工作，控制骨料中夹带的碱含量，以避免发生碱集料反应。砂优先采用河沙，砂的级配与所使用的粗骨料的级配项适应，减少水泥的用量，能有效降低混凝土的水化热，能增加混凝土的密实性。砂的含泥量控制在1.5%以下，控制砂中碱的含量，条件受到限制的地区，也要控制见含量在3.0kg/m3以下。掺合料的使用也要视具体情况而定，严格控制用量，控制碱含量，保证混凝土耐久性。
3.3、水泥用量和水灰比
碳化的速度与密实性紧密相关，密实性能越好，相对碳化的速度也就越慢。水灰比小的混凝土密实性较好，碳化的速度就比水灰大的速度慢，相同条件下，水灰比小的抗碳化能力也较好。一般施工采用的加大水泥用量的方法可行性并不高，反而是合理的设计水灰比和保护层厚度，才能够从根本上解决混凝土结构的问题。再加上后期的保养和维护，混凝土的碳化问题就能得到延缓，这也就延长了混凝土的耐久性，提高了使用性能。
3.4、施工质量
除了混凝土材料本身的一些因素，施工质量和后期的维护工作也是不能忽视的。如果在施工期间操作不当，如浇筑步骤不规范，振捣的频率和次数不符合要求，都会对混凝土的密实性产生很大负面影响。过大的孔隙会使空气和水分进入，
这也就加剧了钢筋的锈蚀程度。同样，施工后期的维护工作不及时，出现了细小的裂纹没有及时整改，也会逐渐累积破坏混凝土的结构，减短使用寿命。因此我们要格外重视施工期间的操作和规范性，并定期对工程进行维护和保养。
3.5、预防或降低混凝土腐蚀
增加钢筋混凝土抗炭化的能力，可以从混凝土自身和改变二氧化碳渗透途径两个方面来进行。混凝土自身可以通过调节配合比，如增大水泥用量，高效复合减水剂等来改善混凝土的性能，从而减缓混凝土炭化速度。关于二氧化碳渗透途径，主要是通过外界的阻隔措施，来减缓其渗透，从而提高抗炭化能力。
提高对腐蚀性离子的抗侵蚀能力，如氯离子侵蚀可以通过调节水灰比增加pH值和掺加粉煤灰，矿渣等优质的掺合料，并减低水泥用量；硫酸根离子侵蚀可以通过采用具有硫酸盐抗性的水泥制备混凝土，即可提高抗侵蚀能力。
钢筋抗腐蚀能力提高可以通过涂覆耐腐蚀涂层，增加隔离层，涂刷防锈剂三个方式来实现，涂覆耐腐蚀层可以直接抵抗氯离子的侵蚀，隔离层可以改善多孔性不足，防锈剂可以防止侵蚀后出现电化学反应，降低腐蚀速度。
总之，影响混凝土的耐久的因素很多，要提高钢筋混凝土的耐久性，就要正确分析可能的原因，注重各个环节的质量控制，防范于未然，如此，才能真正意义上的保证钢筋混凝土的耐久性。
参考文献：
[1]武海荣.混凝土结构耐久性环境区划与耐久性设计方法[D].浙江大学，2012.
[2]吴庆令.海洋环境钢筋混凝土受弯构件的耐久性与寿命预测[D].南京航空航天大学，2010.
[3]宋立元.海洋钢筋混凝土结构氯离子腐蚀耐久性研究[D].大连理工大学，2009.
[4]舒阳.高性能钢筋混凝土结构的耐久性研究[D].天津大学，2007.
[5]李果，戴靠山，袁迎曙.钢筋混凝土耐久性实验方法研究[J].淮海工学院学报（自然科学版），2002（03）：56-59.