钢筋混凝土结构的耐久性.doc

摘要:随着钢筋混凝土结构规范要求越来越高,目前钢筋混凝土耐久性问题已引起广泛重视,影响钢筋混凝土结构耐久性的因素是多方面的,因此应在钢筋混凝土结构的设计、施工及维护的各个阶段采取有效可行的措施来提高钢筋混凝土结构的耐久性。 关键词:钢筋混凝土耐久性改善措施 一、钢筋混凝土结构的耐久性 所谓混凝土结构的耐久性是指该种结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下,保持其自身工作能力的性能。混凝土结构根据所处环境的不同可以划分为一般大气环境、海洋环境、土壤环境及工业环境等。混凝土结构材料内部因素的作用指的是材料的物理和化学作用,如混凝土的碳化、钢筋的锈蚀等。由钢筋混凝土耐久性引起的结构工作性能的改变包括混凝土结构件的承载能力降低,最终影响整个结构的安全性,其中建筑钢筋混凝土结构较为普通。 因此,钢筋混凝土结构耐久性失效的原因存在于结构的设计、施工及维护的各个环节。以往的乃至现在的结构工程设计中,普遍存在着重强度设计而轻耐久性设计的现象。我国颁布的混凝土结构设计规范中,除了一些保证混凝土结构耐久性构造措施之外,只是在正常使用极限状态验算中控制对结构耐久性设计并不起决定性的耐久性,常见的施工问题如混凝土质量不合格、钢筋保护层厚度不足都有可能导致钢筋提前锈蚀。另外,在结构的使用过程中,由于没有合理的维护而造成的结构耐久性降低也是不容忽视的,如对结构的碰撞、磨损以及使用环境的劣化,这都会使混凝土结构无法达到预定的使用年限。 钢筋混凝土结构是混凝土与钢筋的复合体,它的腐蚀形态可分为两种:一是由混凝土的耐久性不足,其本身被破坏,同时也由于钢筋的裸露、腐蚀而导致整个结构的破坏;二是混凝土本身并未腐蚀,但由于外部介质的作用,导致混凝土本身化学性质的改变或引入了能激发钢筋腐蚀的离子,从而使钢筋表面的钝化作用丧失,引起钢筋的锈蚀。因此,应着重从改善混凝土本身性能及防止钢筋锈蚀这两方面出发提高钢筋混凝土结构的耐久性。 二、钢筋混凝土锈蚀破坏及防止措施 1.钢筋混凝土锈蚀破坏 钢筋锈蚀是引起混凝土结构耐久性下降的最主要和最直接因素,目前对影响钢筋锈蚀的因素、锈蚀钢筋材料性能的变化、钢筋锈蚀的防护和检测等各方面均有较多的研究。 混凝土中钢筋的锈蚀破坏过程可分为三个阶段:阶段ⅰ,从结构建成到钢筋表面钝化膜破坏;阶段ⅱ,钢筋开始锈蚀,直到混凝土保护层出现顺筋开裂;阶段ⅲ,钢筋加速锈蚀直到构件丧失承载能力。 混凝土在一种或多种外界作用下,材料的耐久性能会发生衰退,而逐渐失去了对其内部钢筋的保护作用。当钢筋外面的混凝土中性化或出现开裂等情况,钢筋失去了碱性混凝土的保护,钝化膜破坏并开始锈蚀。锈蚀的钢筋不但戴面积有所损失,材料的各项性能也会发生衰退,从而影响混凝土构件的承载能力和使用性能。混凝土中的钢筋锈蚀一般为电化学锈蚀。当二氧化碳、氯离子等腐蚀介质侵入时,混凝土的碱性降低,或者混凝土保护层受拉开裂等都将造成全部或局部钢筋表面的钝化状态破坏,同时钢筋表面的不同部位还会出现较大的电位差,形成阳极和阴极,在一定的环境条件下(如氧和水的存在),钢筋就开始锈蚀。锈蚀的形式一般为斑状锈蚀,即锈蚀分面在较广的表面面积上。 2.防止钢筋锈蚀的主要措施 防止钢筋锈蚀的根本途径不是控制外荷载引起的横向裂缝宽度,而是减慢二氧化碳、氧、水等腐蚀因子通过混凝土保护层向钢筋表面渗透扩散的速度,以及防止氯离子在钢筋表面的积聚。 办法有两类: 第一类是采用防护材料或外部措施,如采用喷塑(树脂)钢筋、钢筋表面涂锌、混凝土中掺加缓蚀剂、混凝土表面涂刷防护层、采用聚合物浸渍混凝土表层以及设置阴极保护设施等; 第二类比较方便和经济的办法则是利用和加强混凝土保护层自身的保护功能,其措施主要有以下几点: (1)保证必需的保护层厚度 增加混凝土保护层厚度可显著地推迟腐蚀因子渗透到钢筋表面的时间,也可提高对钢筋锈蚀膨胀的抵抗力。混凝土碳化达到钢筋表面的时间与保护层厚度的平方成正比。所以增大保护层厚度能有效地推迟碳化时间。应注意,加大保护层厚度对耐久性有好处,但表面横向裂缝宽度增大,如建筑物有外观要求时就不能任意加大保护层厚度。 (2)提高混凝土的密实性 提高混凝土的密实性,减少内部微细孔函隙和毛细管通首是加强钢筋防腐蚀能力的最根本途径。它首先要严格控制水灰比。 (3)控制混凝土拌和物中的氯盐含量 某些卤离子(如c1-、i-、br-)对钝化膜有特殊的破坏作用。它们在钢筋保护层不被碳化或中性化的情况下也可以破坏钢筋钝化膜,使腐蚀过程得以进行。 (4)合理的构件形式和配筋方式 构件尺寸不宜太小,尺寸过小,保护层不易保证,混凝土不易振实。构件外形也不宜复杂,棱角增多会使保护层厚度得不到保证,而且增加腐蚀因子的渗透面。一般说,梁要比板容易锈蚀破坏。 3提高混凝土的耐久性