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摘要：钢筋锈蚀引发水工混凝土结构损坏，导致水工钢筋混凝土结构耐久性降低，由此造成的水工结构承载能力降低的事件并不鲜见，甚至危及水工结构安全，造成事故的事件也偶有发生。例如，钢筋锈蚀导致混凝土闸坝、桥梁、渡槽、管道等结构开裂、裂缝或表层混凝土松动直至脱落，致使水工结构承载能力降低，严重者甚至危及水工结构的安全。因此，必须对钢筋锈蚀造成的水工钢筋混凝土结构耐久性的降低引起足够的重视，并进行深入研究。
关键词：水工；钢筋混凝土；结构耐久性；措施
1水工钢筋混凝土结构耐久性
水工钢筋混凝土结构耐久性指的是，水工钢筋混凝土结构在其设计寿命期内，在各种复杂环境条件的作用下，仅投入少量维护资金或无需投入大量资金，即能够保持水工结构的适用、安全和良好外观的能力。从某种程度上说，水工钢筋混凝土结构耐久性的高低，决定了水工结构寿命的长短。
为提高水工钢筋混凝土结构耐久性，国内外研究人员进行了大量的科学研究，也取得了累累硕果。造成水工钢筋混凝土结构耐久性降低的原因存在于其全寿命周期的各个阶段，结构设计、工程施工及工程运行过程中都可能存在降低其耐久性的因素。水工钢筋混凝土结构是钢筋与水工混凝土两种材料的黏结组合体，其耐久性不足的原因或由混凝土结构耐久性不足引起，或由钢筋锈蚀引起。
2提高水工钢筋混凝土结构耐久性的措施
2.1改善水工混凝土自身性能
（1）提高水工混凝土的密实性。提高水工混凝土的密实性首先需要选择科学、合理的骨料粒径和级配，严格控制砂率和水灰比，加入适量的超塑化剂，浇筑时严格控制振捣时间并均匀振捣，防止振捣不均匀产生漏振或偏振现象，还要及时进行科学养护，确保混凝土能够完全覆盖钢筋，并形成一层满足设计要求的隔离保护层。如果施工场地受限，振捣困难，可以选用自密实混凝土，其密实性能够得到大幅度提高。
（2）改善水工混凝土内部孔隙结构。改善水工混凝土内部孔隙结构，可通过减少其内部微细孔隙和毛细管通道实现。在确保混凝土拌和物流动性的情况下，掺入高效减水剂，尽最大可能减少水的用量，降低水灰比，从而使其总的孔隙率，特别是微细孔隙率能有较大的降低；也可以加入平均粒径比水泥粒子小的高效活性矿物掺合料，其作用是充填水泥石的空隙，进而使水泥石整体结构更加密实，阻断容易产生的渗透路径。该方法在一定程度上可以提高水工钢筋混凝土的耐久性。
（3）水工混凝土中加入防碳化材料。水工混凝土碳化是一个相当复杂的一系列物理化学变化过程，其会导致水工混凝土加速收缩，致使水工混凝土表面产生的拉应变超过极限拉应变而出现微裂缝，降低水工混凝土的各项性能。水工混凝土的抗碳化能力可以通过在水工混凝土中掺入防碳化材料来提高，如可以在水工混凝土中加入赛柏斯渗透结晶型防水材料，通过该材料的催化作用，使得结构中部分未经水化反应的水泥再反应，并以水为载体入渗到结构中微孔、毛细管及其他裂纹等空隙中，形成结晶体并与混凝土固结在一起，从而达到堵塞混凝土中的微孔及毛细管等透水通道的作用，使原来透水的水工混凝土结构变成不透水的结构体，可以充分提高水工混凝土的密实性，从而防止二氧化碳或某些酸性气体渗入，达到防碳化的效果。
（4）水工混凝土表面封闭涂层。在水工混凝土表面喷涂防护涂料是当前水工混凝土表面封闭涂层较为常用的做法，常用的喷涂材料有硅烷、丙乳砂浆等。在水工混凝土表面喷涂此类防护涂料，可以有效减缓并阻止有害腐蚀介质的渗透，保证水工混凝土具有一定的碱度，此种方法具有初期投资较少、喷涂便捷等优点。当采用绿色环保涂料时，还可美化环境，并且能够有效延长结构的使用寿命，进而达到提高水工钢筋混凝土结构耐久性的目的。但水工混凝土表面封闭涂层的有效保护时间仅为10～20a，远不能达到水工混凝土耐久性的要求，并非解决耐久性问题的根本措施。
2.2延缓或防止阻止钢筋锈蚀
钢筋锈蚀可使水工钢筋混凝土结构的耐久性严重降低，其锈蚀机理是钢筋在外界环境中水、氧气等的作用下，钢筋表面电子丢失，钝化膜遭到破坏并失去保护作用，进而引发的一系列连锁电化学反应，钢筋自此开始逐渐锈蚀。有研究表明，钢筋在腐蚀性介质Cl-的催化作用下，其锈蚀速率会急剧加快。在钢筋的防腐技术中，可以依据其锈蚀机理有针对性地采取措施，如可以采用钢筋阻锈剂、钢筋表面涂层、阴极保护、采用耐腐蚀钢筋以及不锈钢钢筋等措施。
（1）钢筋阻锈剂。钢筋防锈剂是一种混凝土外加剂，属于防腐产品的范畴，其作用是有效地防止和延缓钢筋的腐蚀。钢筋缓蚀剂通常具有以下基本性能：对钢筋能起到较强的钝化作用或能有效防止其腐蚀的发生和发展；不改变混凝土本身的强度、密实度等基本性能；在中性、碱性环境下，能长期保持药效；它对人类和周围环境基本上是无害的。钢筋防锈剂的作用是提高水硬性钢筋混凝土结构的耐久性，但对混凝土本身的物理力学性能影响不大。目前，钢筋缓蚀剂广泛应用于氯盐腐蚀严重的地区，其有效保护寿命一般不超过30a。对于寿命周期为50-100a的水利工程，远远不能满足耐久性要求，也不能解决钢筋腐蚀的根本问题。
（2）钢筋表面涂层。钢筋表面涂层最惯用的做法是环氧涂层钢筋。环氧涂层钢筋是在钢筋加工厂，将环氧树脂制研磨成粉末并用静电喷涂技术喷涂于钢筋表面，进而生产出此种表面具有防护涂层的钢筋。环氧树脂是一种加热后硬化的材料，喷涂于钢筋表面成层后具有绝佳的惰性，能够抵抗极强的化学腐蚀，且环氧树脂本身不易与酸、碱等腐蚀介质产生化学反应，能够彻底阻断钢筋与周围环境的接触，在钢筋表面形成一层牢固的隔离膜，进而能够较大幅度地提高钢筋的抗化学腐蚀能力，从而提高水工钢筋混凝土结构的耐久性。我国粤海栈桥的桥墩结构中使用了环氧涂层钢筋，效果良好。
（3）阴极保护。阴极保护的原理是将钢筋与其他金属、合金或外加电流连接起来，使钢筋成为电路中的阴极，从而使得钢筋锈蚀时发生的电子转移得到缓解或抑制，进而阻止或延缓钢筋锈蚀的发生。当下，阴极保护分牺牲阳极与外加电流阴极保护两种。牺牲阳极阴极保护是一种比铁更有活性的金属或合金，与钢筋相连接。它依赖于金属或合金的不断腐蚀和溶解所产生的电流，这种电流比铁更能保护钢筋。外加电流阴极保护技术需要接通一个直流电源，积极的连接电源的难溶性辅助阳极阳极面积，形成在阴极连接到阴极区形成钢筋，这样钢筋可以源源不断的电子从阳极的保护区域，该方法可以得到强化的阴极保护在很长一段时间里，由于其较高的直流电压，可以方便的控制范围广泛的直流输出，使其应用更加广泛。阴极保护是在一定条件下防止钢筋腐蚀的有效方法。
结束语
提高水工钢筋混凝土结构耐久性的措施众多，其各有优点和缺点，也都有其各自适用的特定条件。在实际的水利工程中，通常需要经过严格的方案比选，采用一种或多种措施的组合，提高水工钢筋混凝土结构的耐久性，使得水工钢筋混凝土结构的寿命达到设计的使用年限，从而更持久地起到兴水利除水害的作用。
参考文献：
[1]孟杰.水工建筑混凝土结构设计与施工质量监理控制探析[J].山西水利，2016（11）：38～39.
[2]李文富.水工建筑混凝土结构设计及其施工质量控制[J].珠江水运，2015（23）：84～85.