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1、 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 混凝土结构耐久性浅谈 学习中心： 福建漳州奥鹏学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业： 土木工程 年 级： 2011年 春 季 学 号： 111013303050 学 生： 指导教师： 完成日期： 2013 年1月25日 内容摘要通过多年的施工及监理经验，作者对当前施工中混凝土结构存在的耐久性问题进行分析,提出了影响混凝土结构耐久性的因素并指出了在施工中常见的提高混凝土结构耐久性的措施,并结合现阶段我国的实际情况,对现阶段我国设计施工中存在的一些缺陷进行了思考。我国是一个发展中的大国，正在从事着大规模基本建设，随着现代建筑不断向高
2、层化大跨化和地下化方向发展，提高混凝土耐久性应该成为工程界关注的热点问题。关键词：混凝土；耐久性；影响因素；措施目 录内容摘要I引 言11 绪论21.1 混凝土耐久性问题的提出21.2 混凝土耐久性的概念22 混凝土结构耐久性问题的分析32.1 混凝土冻融破坏32.1.1 破坏机理32.1.2 影响因素42.2 混凝土渗透破坏42.2.1 破坏原因42.2.2 影响因素52.3 碱骨料反应52.3.1 破坏原因52.3.2 影响因素62.4 混凝土的碳化62.4.1 破坏原因62.4.2 影响因素72.5 钢筋锈蚀72.5.1 破坏原因72.5.2 影响因素82.6 化学侵蚀82.6.1 产生
3、原因82.6.2 影响因素93 提高混凝土耐久性的措施103.1、合理选择混凝土结构的组成材料103.1.1混凝土各组成材料及钢筋的选用103.1.2抗硫酸盐腐蚀103.1.3 掺入高效减水剂103.1.4抗碳化113.2、控制施工质量113.2.1控制施工质量主要从混凝土结构保护层的厚度控制、混凝土结构各种孔隙的控制以及水灰比控制等几个方面进行113.2.2抗磨损113.3、改进结构设计114.4、采用高强混凝土以提高结构物的耐久性124.5、消除混凝土自身的结构破坏因素124.6、 结构的日常维护124.7、其他124 案例分析144.1工程概况144.2裂缝分布情况及特征144.3裂缝产
4、生的原因分析145 结论与展望17参考文献18引 言混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用于整个20世纪，一些发达国家的混凝土使用了三四十年后，纷纷进入老化期。人们始料不及的是混凝土材料在不利的环境、运用条件下，出现了一系列影响结构耐久性的物理、化学现象，如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等等，以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等方面。从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。因而混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程师们不容忽视的
5、一个重要焦点。混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内,在各种环境条件作用下,不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。混凝土耐久性主要指:抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、碳化。我国的结构设计规范长期没有设计使用年限的要求,在近几年修订颁布的建筑结构设计规范中才明确规定将建筑结构的设计年限分为四类,但这对提高混凝土结构的耐久性起不到太大的作用,虽然结构的使用年限可以通过维修延长,但结构中的个别部件不一定能够达到设计使用年限,这在桥梁等结构中尤为明显。例如设计使用30年的拉索往往不到20年就要更换,这无疑会大大缩短结构的使用寿命,应该在设计时加以考虑。 另外,由于我国的国情限制
6、,我国的混凝土结构往往达不到发达国家的设计与施工水平。随着改革开放的进行,我国的结构设计水平已经逐渐与国际接轨,但不可否认的是,我国的科技水平仍然无法与发达国家相比,在设计中也就难免有这样那样的问题。我国的劳动力素质普遍低下,建筑施工大多还是粗放型的建造方式,施工质量难以保证。同时,我国的建筑材料与国外也有不小的差距,例如我国的水泥质量一般要比欧洲差,随着龄期的发展其后期性能提高可能相对较少,因此在龄期系数的取值上宜偏低取用。而这些也就使我国的混凝土结构耐久性低于国外水平。下面从影响混凝土结构耐久性的主要因素和提高耐久性的技术措施两个方面来探讨混凝土的耐久性问题。1 绪论1.1 混凝土耐久性问
7、题的提出混凝土结构以其整体性好、耐久性强、维修费用少等优点广泛使用于整个20世纪，发现混凝土的耐久性问题则是在60至70年代。一些发达国家的混凝土桥使用了三四十年后，纷纷进入老化期。人们始料不及的是混凝土材料在不利的环境、运用条件下，出现了一系列影响结构耐久性的物理、化学、现象，如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等等。我国七十年代后期建造的混凝土桥梁亦发现有严重的开裂现象。因而混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程师们不容忽视的一个问题。1.2 混凝土耐久性的概念混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题
8、主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。下面从影响混凝土结构耐久性的主要因素和提高耐久性的技术措施两个方面来探讨混凝土的耐久性问题。2 混凝土结构耐久性问题的分析如上一章所述，混凝土耐久性是指混凝土在实际使用过程中抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。主要包括抗冻性、抗渗透性、抗碱集料反应，抗腐蚀等几个方面。本章将从冻融破坏、渗透破坏、碱骨料反应、混凝土的碳化、钢筋锈蚀、化学侵蚀六个方面对混凝
9、土结构发生耐久性失效的原因及影响因素进行论述。2.1 混凝土冻融破坏混凝土冻融破坏是指混凝土在饱水或潮湿的状态下，由于环境中温度的正负变化，导致混凝土内部松弛产生疲劳应力，反复的冻融循环造成混凝土由表及里逐渐剥蚀的破坏现象。混凝土发生冻融破坏后，破坏作用不断积累，裂缝不断扩大和深入，由外向里，直至混凝土破坏，而其现象就是从表层开始向内逐层剥落。当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最终严重影响了结构的长期使用。2.1.1 破坏机理混凝土冻害机理的研究始于20世纪30年代，有静水压假说、渗透压假说等。但由于混凝土结构冻害的复杂性，至今尚
10、无公认的、完全反映混凝土冻害机理的理论。直至现在，被广大科研学者接受的最有价值的解释是静水压假说和渗透压假说的结合，这种结合奠定了混凝土抗冻性研究的理论基础。(1) 静水压假说：硬化混凝土的孔隙有凝胶孔、毛细孔、空气泡等。各种孔隙之间的孔径差异很大。水转变为冰时体积膨胀9，在冰冻过程中，混凝土孔隙中的部分孔溶液冰冻膨胀，迫使未结冰的孔溶液从结冰区向外迁移。孔溶液在可渗透的水泥浆体结构中移动，必须克服粘滞阻力，因而产生静水压，形成破坏应力。静水压假说能解释成熟混凝土冰冻破坏的许多表现，它在引气混凝土方面的应用也较成功。但从水压力本质来理解它的作用应是瞬时性的，随着时间进展危险理应逐渐消失才对。然
11、而试验说明：混凝土冰冻破坏有时随时间而日益剧烈、严重。在水泥浆冰冻时，水分的运动大多不像通常设想那样，远离冰冻地点而去，而恰恰是趋向冰冻地点；再次冰冻时的膨胀一般情形是随冷却速率增加而下降。这些都是静水压假说难以解释的。(2) 渗透压假说：渗透压假说认为，由于混凝土孔溶液中含有钠、钾、钙等盐类，大孔中的部分溶液先结冰后，未冻溶液中盐的浓度上升，与周围较小孔隙中的溶液之间形成浓度差。这个浓度差的存在使小孔中溶液向已部分冻结的大孔迁移。即使是浓度为0的孔溶液，由于冰的饱和蒸汽压低于同温下水的饱和蒸汽压，小孔中的溶液也要向已部分冻结的大孔溶液中迁移。可见渗透压是孔溶液的盐浓度差和冰水饱和蒸汽压差共同
12、形成的。2.1.2 影响因素对于影响混凝土冻融破坏的主要因素总结起来大致有以下四个方面：（1）水灰比：水灰比越大，使凝土孔隙率越大，导致混凝土的吸水率增大，最终导致混凝土结构冻融破坏严重；（2）孔结构和孔隙特征：连通毛细孔易吸水饱和，使混凝土冻害严重；若为封闭孔，则不易吸水，冻害就小；（3）饱水度：若混凝土的孔隙非完全吸水饱和，冰冻过程产生的压力促使水分向孔隙处迁移，从而降低冰冻膨胀应力，对混凝土破坏作用就小；（4）混凝土自身强度：在相同的冰冻破坏应力作用下，混凝土强度越低，冻害程度就越高。2.2 混凝土渗透破坏混凝土结构的渗透破坏是指气体、液体或者离子等有害介质在混凝土中渗透、扩散或迁移，最
13、终导致混凝土结构受到破坏。混凝土结构发生渗透破坏后，有害介质首先破坏结构表层混凝土，导致混凝土中发生钢筋锈蚀、碱骨料反应等变化，而这些变化多数伴随着体积的膨胀，膨胀产生的应力又使得混凝土进一步开裂，从而进一步加大混凝土的渗透性，使得有害介质的入侵更加迅速，导致混凝土结构循环往复产生更大范围的破坏。因此混凝土的渗透性给有害介质提供了入侵的通道，而有害介质与混凝土发生的破坏性反应则增大了混凝土的渗透性，两者相互促进，最终严重影响混凝土结构的耐久性。2.2.1 破坏原因混凝土具有多种粒径的孔隙，连通的孔隙会成为气体、液体或有害介质进入混凝土的通道，导致混凝土破坏。混凝土的渗透机理是水与混凝土表面接触
14、时，压力差和毛细孔压力不断促使水分向混凝土内部迁移。随着水分迁移的深入，水与毛细孔壁摩擦阻力增大，渗水速度随渗透深度的增加成比例下降。当水达到混凝土相反的一侧时，毛细孔压力就会改变方向，阻碍水分的渗出。若压力差大于孔壁摩擦阻力和毛细阻力，则水将从混凝土相反的一侧滴出；若压力差小于摩擦阻力和毛细孔阻力，则水的迁移为毛细孔迁移，此时的迁移速度取决于混凝土背水面水分的蒸发速度。2.2.2 影响因素影响混凝土渗透性的因素主要有水灰比、骨料最大粒径、混凝土养护方法、水泥品种、外加剂等因素。具体影响情况为：（1）混凝土的水灰比会影响混凝土孔隙的大小和数量，进而直接影响混凝土结构的密实性。水灰比越小，混凝土
15、越密实，其抗渗性越好，反之亦然。（2）由于骨料和水泥浆的界面处易产生裂隙和较大骨料下方易形成孔穴，因此在水灰比相同时，混凝土骨料的最大粒径越大，其抗渗性能越差；（3）蒸汽养护的混凝土，其抗渗性较潮湿养护的混凝土要差。在干燥条件下，混凝土早期失水过多，容易形成收缩裂缝，因而降低混凝土的抗渗性。而在潮湿环境中或水中硬化的混凝土，不但总孔隙率降低，而且孔径也较小。这就增加了混凝土密实性，提高了混凝土的抗渗性；（4）水泥的品种、性质也影响混凝土的抗渗性能。水泥的细度越大，水泥硬化体孔隙率越小，强度就越高，则其抗渗性越好；（5）在混凝土中掺入某些外加剂，如减水剂等，可减小水灰比，改善混凝土的和易性，因而
16、可改善混凝土的密实性，即提高了混凝土的抗渗性能；2.3 碱骨料反应混凝土中的碱与混凝土中的活性骨料发生反应，生成膨胀性物质，导致混凝土发生膨胀破坏，称为碱骨料反应。这种反应引起明显的混凝土体积膨胀和开裂，改变混凝土的微结构，使混凝土的抗压强度、抗折强度、弹性模量等力学性能明显下降，严重影响结构的安全使用性，而其反应一旦发生很难阻止，更不易修补和挽救，被称为混凝土的“癌症”。2.3.1 破坏原因碱骨料反应主要可分为碱与硅酸、碱与碳酸盐及碱与硅酸盐三种反应。（1）碱-硅酸反应：是分布最广、研究最多的碱骨料反应，该反应是指混凝土中的碱组分与骨料中的活性SiO2之间发生的化学反应，其结果是导致骨料被侵
17、蚀，生成碱-硅酸凝胶，并从周围介质中吸收水分而膨胀，导致混凝土开裂。（2）碱-碳酸盐反应：是指混凝土中的碱与碳酸盐矿物产生化学反应引起混凝土的地图状开裂。碱-碳酸盐反应是孔溶液中的碱与骨料中的白云石之间的反应。这一反应不是发生在骨料颗粒与水泥砂浆的表面，而是发生在骨料颗粒的内部，水镁石Mg（OH）2晶体排列的压力和粘土吸水膨胀，引起混凝土的内部应力，导致混凝土开裂。（3）碱-硅酸盐反应：是指混凝土中的碱与骨料中某些层状结构的硅酸盐发生反应，使层状硅酸盐层间间距增大，骨料发生膨胀，致使混凝土膨胀开裂。2.3.2 影响因素从碱骨料反应发生的条件出发，分析该种破坏的影响因素主要是：（1）活性骨料：引
18、起混凝土碱骨料反应的主要因素是混凝土中含有碱活性的骨料。因此在施工中尽量选择无碱活性的骨料，在不得不采用具有碱活性的骨料时，应严格控制混凝土中总的碱量；（2）活性掺合料：掺用活性掺合料，如硅灰、矿渣、粉煤灰（高钙高碱粉煤灰除外）等，对碱骨料反应有明显的抑制效果。活性掺合料与混凝土结构中的碱起反应，反应产物均匀分散在混凝土中，而不是集中在骨料表面，不会发生有害的膨胀，从而降低了混凝土的含碱量，起到抑制碱骨料反应的作用；（3）水分：碱骨料反应要有水分，如果没有水分，反应就会大为减少乃至完全停止。因此，要防止外界水分渗入混凝土结构中以减轻碱骨料反应的危害。2.4 混凝土的碳化混凝土的碳化作用是指空气
19、中的二氧化碳气体渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应生成碳酸钙和水，使混凝土碱度降低的过程，这一过程又称混凝土的中性化。2.4.1 破坏原因碳化的化学反应式为：Ca（OH）2CO2CaCO3H2O混凝土的碳化反应结果有两个方面：一方面，反应生成碳酸钙和其他固态物质会堵塞在混凝土孔隙中，使混凝土的孔隙率下降，大孔减少，从而减弱了后续CO2的扩散，使混凝土密实度提高；另一方面，孔隙中的Ca(OH)2浓度及PH值降低，导致钢筋脱钝而锈蚀。2.4.2 影响因素影响混凝土碳化的因素有很多，但概括其主要因素有两方面，一方面是材料因素，另一方面是环境条件因素。（1）材料方面：不同的水泥，其矿物组成、混合材
20、量、外加剂、生料化学成分不同，直接影响水泥的活性和混凝土的碱度，对碳化速度有着重要的影响。一般而言，水泥中熟料越多，则混凝土的碳化速度越慢。不同的骨料品种和粒径级配不同，其内部孔隙结构差别很大，直接影响混凝土的密实性。其材质致密坚实，级配好的骨料混凝土，其碳化的速度较慢。水灰比的角度，在水泥用量一定的条件下，增大水灰比，其混凝土的孔隙率增加，密实度降低，渗透性增大，空气中的水分及有害物质较多的侵入混凝土内部，加快混凝土的碳化。（2）环境条件：温度对混凝土碳化表现在当温度下降较大时，混凝土表面收缩产生拉力，一旦超过混凝土的抗拉强度，使得混凝土表面开裂，为二氧化碳和水分渗入创造条件，加速混凝土碳化
21、；另外，温度高时，二氧化碳在空气中的扩散系数较大，为其余氢氧化钙反应提供了有利条件，阳光的照射加速了其反应的碳化速度。另外，影响混凝土碳化程度的因素还有养护方法和龄期，混凝土强度，相对湿度，CO2浓度等等。2.5 钢筋锈蚀混凝土中水泥水化后，会生成碱性的氢氧化钙，导致混凝土孔隙中的水分有很高的碱性，在钢筋表面形成一层致密的钝化膜，因此在正常情况下钢筋不会锈蚀；但钝化膜一旦破坏，在有足够水和氧气条件下会产生电化腐蚀。混凝土中钢筋一旦发生锈蚀，在钢筋表面生成一层疏松的锈蚀产物，同时向周围混凝土孔隙中扩散。混凝土中的钢筋锈蚀后，一方面会使钢筋有效截面减小，另一方面，锈蚀产物体积膨胀使混凝土保护层胀裂
22、甚至脱落，钢筋混凝土之间的粘结作用下降。2.5.1 破坏原因混凝土中钢筋锈蚀的实质是电化学腐蚀。主要表现为钢筋在外部介质作用下发生电化学反应，逐步生成氢氧化铁（即铁锈）等，铁锈的体积会比原金属增大24倍，产生膨胀压力，造成混凝土顺筋裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加快结构的损坏。2.5.2 影响因素钢筋锈蚀的开始是从钢筋周围的钝化膜破坏开始的，因此影响混凝土结构钢筋锈蚀的因素主要有：（1）混凝土液相pH值：钢筋锈蚀速度与混凝土液相pH值有密切关系。当pH值大于10时，钢筋锈蚀速度很小；而当pH值小于4时，钢筋锈蚀速度急剧增加。（2）混凝土密实度和保护层厚度：混凝土越密实，破坏性介质越不容
23、易进入混凝土腐蚀钢筋；保护层厚度对钢筋锈蚀的影响呈线性关系，因此世界各国规范对保护层厚度都作了规定。（3）水泥品种和掺合料：粉煤灰等矿物掺合料能降低混凝土的碱性，从而影响钢筋锈蚀破坏。2.6 化学侵蚀一些侵蚀性介质，比如酸、碱、硫酸盐、压力动水等，侵入混凝土，可能会造成混凝土的化学腐蚀。化学腐蚀主要有三类，分别为溶出性侵蚀、溶解性侵蚀和膨胀性侵蚀。2.6.1 产生原因（1）溶出性侵蚀：对于一些密实性较差、渗透性较大的混凝土，在一定压力的流动水中，水化产物Ca（OH）2会不断溶出并流失。Ca（OH）2的溶出使水化硅酸钙和水化铝酸钙失去稳定性而水解、溶出，这些水化产物的溶出使混凝土的强度不断降低。
24、（2）溶解性侵蚀：溶解性侵蚀分为酸侵蚀和碱侵蚀两类。当环境水的PH值小于6.5时，会对混凝土造成酸侵蚀；由于水泥的水化会生成碱性物质，因此混凝土中呈碱性，当碱在一定的浓度（15%以下）、温度（低于50）时，碱对混凝土的侵蚀作用很小，但是对于高浓度的碱溶液或者熔融状碱会对混凝土产生侵蚀作用。（3）膨胀性侵蚀：硫酸盐与混凝土的水化产物发生化学反应，对混凝土产生膨胀破坏作用，是典型的膨胀性侵蚀。2.6.2 影响因素结构的密实程度和孔隙特征对混凝土化学侵蚀会有所影响；结构密实和孔隙封闭的混凝土，环境水不易侵入，故其抗侵蚀性较强。第三章开始另起一页。阅后删除此文本框3 提高混凝土耐久性的措施3.1、合理
25、选择混凝土结构的组成材料3.1.1混凝土各组成材料及钢筋的选用应满足材料的耐久性质量要求，应按规范规定对进场原材料进行严格的质量检验。同时合理改善颗粒级配，提高混凝土的密实性。原材料的选择。水泥类材料的强度和工程性能,是通过水泥砂浆的凝结,硬化形成的,水泥石一旦受损,混凝土的耐久性就被破坏,因此水泥的选择需注意水泥品种的具体性能,选择碱含量小,水化热低,干缩性小,耐热性,抗水性,抗腐蚀性,抗冻性能好的水泥,并结合具体情况进行选择。集料的选择应考虑其碱活性,耐蚀性和吸水性,同时选择合理的级配,改善混凝土拌合物的和易性,提高混凝土密实度;掺混合材混凝土,是提高混凝土耐久性的有效措。3.1.2抗硫酸
26、盐腐蚀当混凝土结构处在有侵入介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学、物理及物化变化，而逐步受到侵蚀，防止硫酸盐腐蚀的最基本作法是控制水灰比，并适当增加水泥用量，因为水灰比是决定混凝土渗透性的重要因素，如果硫酸盐腐蚀非常严重，降低水灰比采用V型水泥也不能起良好的保护作用，可采用掺混合料的水泥。如掺入含有活性硅较多的天然火山灰的水泥；掺入粉煤灰的水泥；掺入高炉不淬矿渣的水泥以及掺入硅粉的水泥。如果有现成的石膏矿渣水泥，也可以考虑作为代用品。 如果混凝土是预制品，提高该制品抗硫酸盐的另一途径是采用高压蒸汽养护，在高压蒸汽养护条件下，尤其是掺有磨细二氧化硅的混凝土，可消除水化浆体中的氢氧化硅，并
27、且使高硫型和硫型水化硫酸盐几乎不再存在，其中的氧化结合C-S-H变成耐腐蚀性良好的硅酸盐（水石硫石）或单独形成稳定的C3AH6，从而能更好的抵抗硫酸盐腐蚀。3.1.3 掺入高效减水剂在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减少水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅度降低。水泥在加水搅拌后，会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中，包裹着许多拌和水，从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水泥
28、体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。许多研究表明，当水灰比降低到0.38以下时，消除毛细管孔隙的目标便可以实现，而掺入高效减水剂，完全可以将水灰比降低到0.38以下，减少混凝土内部孔隙率。3.1.4抗碳化一般的说，采用早强硅酸盐水泥时，碳化最慢，硅酸盐水泥稍快；而采用混合水泥时，由于Ca（OH）2的量相对较少，因此，碳化速度最快，碳化速度与混凝土强度密切相关，如果混凝土的抗压强度大于62.5N/mm2时，可不考虑混凝土的碳化。高性能混凝土的强度等级为C50级以上，其极限抗压强度大于62.5N/mm2，采用高性能
29、混凝土是提高碳化性能的有效途径之一。3.2、控制施工质量3.2.1控制施工质量主要从混凝土结构保护层的厚度控制、混凝土结构各种孔隙的控制以及水灰比控制等几个方面进行针对不同的腐蚀环境应设计不同的保护层厚度。如一类环境(室内正常环境),设计使用年限为100年的结构混凝土应保护层厚度应按规范的规定增加40%;混凝土结构及构件宜整体浇筑,不宜留施工缝。可以通过掺加高效减水剂,在保证混凝土拌和物所需流动性的同时,降低用水量,减小水灰比,使混凝土的总孔隙率大幅度降低。 控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量，改善混凝土的施工工艺，搅拌均匀、充分振捣，加强养护，严格控制施工质量。除了选择及配良好的集料和精心
30、施工保证混凝土充分捣实和水泥充分水化外，水灰比是影响混凝土密实性的最重要的条件，故桥规（JTG D62）中规定了各类环境条件下满足混凝土耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量值。同时适当掺用外加剂，如掺用减水剂或引气剂，可改善混凝土的孔隙结构，提高混凝土的密实性。3.2.2抗磨损一般而言，混凝土的抗压强度愈高，抗磨性能愈好。低水灰比的高强混凝土是提高密实的耐磨混凝土，表面混凝土致密是提高耐磨性的必要条件，施工时，应该多次压抹搓平混凝土表面。在有泌水的情况下，必须推持表面修整的时间，让水分充分蒸发，并在混凝土终凝前充分压抹搓平混凝土表面。此外，还可以通过在表面掺加高硬度集料增强耐磨性。3.3、改进
31、结构设计结构的选型、布置和构造应有利于减轻环境因素对结构的作用。采用具有防腐保护的钢筋（例如，体外预应力筋，无粘结预应力筋，环氧涂层钢筋等）；加强构造配筋，控制裂缝发展；加大混凝土保护层厚度等。桥规（JTG D622004）与旧桥规相比，构造钢筋用量增多，混凝土保护层加大，构造不合理的地方进行了调整。4.4、采用高强混凝土以提高结构物的耐久性高强度混凝土(50 MPa以上)的配制特点就是低水灰比，加外加剂，掺用超细活性掺合料，它的研制和应用解决的核心问题之一就是保证耐久性。由于高强混凝土的密实性能好，抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土，因此不但适用于高层和大跨度结构物，对于海洋和港口工程，其抗渗和
32、耐腐蚀性能均大大优于普通混凝土。4.5、消除混凝土自身的结构破坏因素除了环境因素引起的混凝土结构破坏以外，混凝土本身的一些物理化学因素，也可能引起混凝土结构的严重破坏，致使混凝土失效。例如，混凝土的化学收缩和干缩过大引起的开裂，水化性过热过高引起的温度裂缝，硫酸铝的延迟生成，以及混凝土的碱骨料反映等。因此，要提高混凝土的耐久性，就必须减小或消除这些结构破坏因素。加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生，以提高混凝土的耐久性。4.6、 结构的日常维护结构在使用阶段,应注意检测,维护和修理,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程更应如此,建立检测和评估体系,及时发现,及时修理,确保混凝土结构的正常使
33、用。在使用中,应尽量避免结构承受超重荷载、接触腐蚀性物质,并尽量减少冻融环境的影响。同时在结构建成后定期检查,在结构破坏超过一定的界限后,就需要详查破坏原因并评估是否需要维修或加固。4.7、其他4.7.1加强养护，控制早期裂缝。4.7.2在保证混凝土拌合物所需流动性的同时，掺入减水剂。4.7.3加入高效活性矿物掺料，改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的，使水泥石结构更为紧密。4.7.4表面涂装进行防腐处理，可使暴露在空气中的混凝土结构以及沿海地区 的桥梁工程，受到空气中的盐分等其它元素的侵蚀，延长混凝土构件的使用年限。综上所述，混凝土结构的耐久性取决于混凝土材料的自身特性和结构的使用环境
34、，同时与结构设计、施工及养护密切相关。4 案例分析4.1工程概况福建省漳州市天华投资有限公司办公楼为东西走向的外廊式建筑，建筑面积约3500，沿口高度22m，宽度11m，总长43m。钢筋混凝土条形基础，楼屋盖主要为装配式预制多孔板结构。 该工程2003年12月开工，2004年7月竣工。交付使用后，首先发现顶层办公室内主梁端部有较大裂缝，进一步检查发现楼面主、次梁也有裂缝产生，为分析裂缝产生原因，保证使用安全，建设单位组织设计、施工等相关单位对工程设计、施工中可能存在的问题进行了分析。4.2裂缝分布情况及特征15层顶梁均发现有裂缝产生，裂缝分布于梁的端部，呈斜向开展，上部较宽，沿伸至梁顶面，下部
35、宽度较小，沿伸中下部闭合，裂缝在梁侧面对称，裂缝最大宽度在0.50.7左右，局部裂缝区域混凝土有酥碎现象（主梁裂缝见下图）。次梁裂缝主要分布在跨中区段，裂缝呈竖向开展，大部分次梁裂缝呈中间宽、两头小的枣核状，少数裂缝下部较宽，上部宽度较小，裂缝宽度在0.10.15左右。4.3裂缝产生的原因分析针对上述存在的裂缝，从技术上进行分析，确定可否采取最简单的加固处理后使建筑物能安全使用。（1）本工程地质情况：表面为耕植土，1.8m以下是亚粘土层，该粘土层层厚大于3m，fk=280kpa，ES=9MPa，该层为基础持力层，基础为条形基础。首先对地基进行评价：房屋已使用5年有余，外墙没有明显开裂现象，建筑
36、物沉降不大，窗边无 “八”字裂缝，1、2、3层砖墙没有出现明显的水平开裂，证明该工程地基承载能力没有问题。（2）本工程结构混凝土强度等级原设计为 ，经现场回弹检测，混凝土结构强度平均值为24.0MPa，最小值为21.1MPa，满足设计要求，可排除因混凝土强度不足导致结构承载力不够是出现开裂的原因。（3）在主梁和次梁上随机选点，凿除砂浆粉刷层，检查构件截面尺寸，经现场抽查，除个别点有较大负误差外，断面尺寸基本符合要求。（4）对照原施工图纸，对次梁配筋进行复核，通过计算，次梁配筋基本满足规范要求。经多方分析，认为次梁出现的裂缝为温度、收缩裂缝。产生原因主要有以下几点：由于本工程工期紧，施工后混凝土
37、养护不够充分，在次梁上出现混凝土收缩裂缝。建筑物长度偏长（53m以上），原图纸中有一道伸缩缝，施工时因图纸变更取消了这道缝。另外，屋面原有保温层遭破坏，温度变化对屋面梁造成影响。在温度变形和约束的共同作用下，产生温度应力，当这种应力超过混凝土的抗裂强度时，就产生了裂缝。次梁裂缝有一部分属于在荷载作用下而产生的应力裂缝。次梁的裂缝宽度只要符合规范的规定，应属正常情况。（5）考虑到结构在使用3年后主梁出现裂缝，我们对主梁框架进行了复算，发现原设计人员将教室的主梁单纯看作两端简支，全梁范围内箍筋设置为6200，支座负筋设计为214（3082），梁底配筋为422（15202），根据该框架的受力情况按下
38、列4种模式分别进行了计算：按连续梁考虑时，主梁两支座负筋不足，分别需4702、3752，而实配3082；按一端简支一端固支考虑，且与构造柱固结，那么与柱连接处支座负筋不足，需配8612，而实配3082；按一端简支，另一端为外伸悬臂梁考虑，支座负筋不足，需配4712，实配3082；按两端简支，存在悬臂梁固支在构造柱上，构造柱配筋不足。教室主梁端部出现的裂缝，从裂缝的特征看，验证了计算分析：支座负弯矩筋不足，梁上部最先出现裂缝，随着时间的推移，梁有效截面的减小，裂缝逐渐向梁中部延伸，在梁下部主筋处消失。本工程虽然主梁和次梁都出现了裂缝，但裂缝的性质却不一样，次梁的裂缝主要是收缩裂缝，裂缝宽度小于0
39、.2，进行一段时间的观察，只要裂缝不再发展，可不做处理。而主梁产生的裂缝是由于梁端剪切破坏所造成的，应采取加固补强措施。进行混凝土耐久性设计时，设计人员应首先明确该结构耐久性的目标，即预期设计使用寿命是多少；其次要清楚耐久性失效的标准是什么。现行的混凝土结构设计规范和施工规范主要针对一般荷载作用下结构承载力安全性与适用性，较少考虑结构长期使用过程中由于环境作用引起材料劣化对结构安全性与适用性的影响。加强耐久性设计就显得尤为重要，只有措施适当，才能有效保证结构的使用寿命，要针对功能和使用环境区别对待，采取不同的措施。5 结论与展望混凝土破坏绝非是某一孤立原因造成的，多是与其他综合不利因素有关。本
40、文通过对影响混凝土结构耐久性主要因素的分析，提出综合提高混凝土结构的各种性能是改善和提高混凝土耐久性的主要措施。从混凝土技术的发展来看，采用高强度混凝土也是解决结构耐久性要求的发展趋向。施工过程认真对待每个环节，并且积极采用先进、科学的施工工艺及材料，结构耐久性问题一定可以得到有效的控制，让广大群众住上一个安全、美观、质量可靠的住房。本文通过混凝土耐久性问题的提出，到阐述了混凝土耐久性概念及机理分析，从混凝土冻融、碱骨料反应、碳化、钢筋锈蚀、侵蚀性介质腐蚀等各自原因；影响因素方面进行全面细致的分析。最后针对以上分析因素，得出了提高混凝土耐久性的六条具体措施，这些措施有助于我们更新观念，从耐久性
41、的角度评价水泥和混凝土的质量。从文章分析可知,混凝土的外部环境，内部孔结构，碱骨料反应，碳化和侵蚀性介质腐蚀是混凝土耐久性能的重要因素。因此，工程中应根据具体情况，有针对性地采取相应措施，提高混凝土的耐久性。混凝土结构的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的复杂问题，要解决好这个问题需要进行多方面的工作。钢筋混凝土结构耐久性应由正确的结构设计、材料选择以及严格的施工质量来保证，同时应注意对其在使用阶段实行必要的管理和维护。只有这样，才能保证和提高混凝土结构的耐久性，才能保证我国建筑事业的可持续发展。同时提高混凝土的耐久性对于当前实现可持续发展战略，更好地利用资源、节约能源和保护环境
42、，都具有十分重要的意义。影响混凝土耐久性的因素很多，研究各种因素的成因对提高混凝土的耐久性有重要的作用。为了有效的提高混凝土的耐久性，在未来的研究中，我们更加应该重视以下几个方面：第一，怎样选择合理的原材料品种，这是最基本的保障；第二，怎样设计配合比，较好的配合比设计，能够有效的提高混凝土的耐久性；第三，如何引进先进的施工技术，如何提供精确的结构设计等，这些方面都能对提高混凝土的耐久性有着重要的作用。因此，混凝土耐久性研究的重点应该放在如何提高混凝土的耐久性上，这也是混凝土结构发展的必然趋势。参考文献1 1GB/T 50746-2008混凝土结构耐久性设计规范.2 王建花. 浅谈钢筋砼结构的耐久性J. 淮阴工学院学报 , 2004,(05)3 欧阳东. 聚丙烯纤维在高性能混凝土中的应用J. 广东建材 , 2005,(08)4 褚明生,浅议海水环境下增强混凝土耐久性措施,200.5 阎西康.土木工程材料.天津：天津大学出版社，2010.6 程云虹.刘斌.混凝土结构耐久性研究现状及趋势. 东北大学学报 (自然科学版). 2003，24(6).
