第１２卷 第９期 ２０１２住 中 国水运 Ｖｏｌ １２ Ｎｏ．９ ２０１２ ９月 Ｃｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ 混凝土的劣化对钢筋混凝土 桥梁结构耐久性的影响 陈 伟 （贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳５５０００１） 摘要：２ｌ世纪以来，随着社会的发展，科学技术的发展，力学性能已不再占据主导地位，人们对现代混凝土的耐 久性能的关注是与日俱增。在现代化的社会的创建中，混凝土的耐久性在各种大型工程施工建设中占有很重要的地 位，我们有必要进行深入研究。随着混凝土的广泛应用，由混凝土带来的一些问题也逐渐显现出来。我们必须从根 源上去寻找产生问题的原因。一项工程的优劣不仅仅是以实际使用年限也能客观反映出整项工程，而是要从其整体 结构的力学性能来评定的优劣。在现代社会中，随着混凝土行业的逐步发展，我们要注重对矿渣水泥、干湿循环、 氯离子寝室破坏影响程度和对混凝土碳化的影响进行深入研究。 关键词：混凝土的劣化；钢筋混凝土结构；刚劲混凝体结构；耐久性 中图分类号：Ｕ４１４ 混凝土的恶化 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９７３（２０１２）０９—０１９３—０２ 一、反应均具有膨胀特性。紧接着就会出现诸如剥落、开裂、强 度下降、重量损失等劣化效应，随后混凝土的渗透性也越来 越大。我们经常说的混凝土的冻融破坏主要就是在饱水状态 下，钢筋混凝土结构因为冻融循环而产生的破坏。经过各项 研究表明，钢筋混凝土的冻融破坏在北方地区较为常见，是 钢筋混凝土的重大隐患问题。另外，在我国的黄河以南和长 江以北的中部地区，也广泛的存在着混凝土冻融破坏的现象。 据此我们总结出了：在温度正负交互作用下，混凝土微 孔隙中的水造成了混凝土的冻融和剥蚀，冻融破坏属于物理 国内外很多工程混凝土材料是使用最广泛的建筑材料， 并且因结构混凝土劣化问题导致巨大损失。经钢筋混凝土大 坝委员会统计显示，１９９６年用于修补公路桥梁的费用为１Ｏ 亿美元，交通垮坝事故４９８起；严重破坏甚至废弃重大事故 有７４起。美国设计的钢筋混凝土桥梁使用寿命在初始用 ５～１０年时问内即开始出现局部剥落、开裂等；寿命为 ５０～１ Ｏ０年的桥梁破坏现象也很严重。通过以上数据可以发 现，混凝土劣化可以导致巨大的损失，为了减少不必要的损 失，我们必须重视混凝土的劣化问题。 在国内，混凝土结构劣化损害问题也很严重，工程结构 作用。混凝土微孔隙中的水产生冰胀压力和渗透压力联合作 用的疲劳应力，导致混凝土强度慢慢降低，致使钢筋混凝土 混凝土产生了由外到内的剥蚀破坏现象。 混凝土在未满设计寿命时也遭到破坏；这样的刚劲混凝土损 坏问题存在于一些铁路桥梁、海港码头、高速公路、机场跑 道、立交桥等工程。混凝土结构在自然环境和使用环境以及 材料内外部因素的作用，在我们预期的时间内花费少量资金， 就可以保证它的安全能力和它的使用功能就是按要求设计的 刚劲混凝土。至于钢筋混凝土中的各种化学成分，在混凝土 材料里有完整的数据。研究表明，对混凝土碳化性能影响很 大的是水泥的种类。导致干湿循环破坏、混凝土碳化和氯离 通过研究不难发现，钢筋混凝土产 两个条件是：—是反复交替的政府温度，二是含水量的大小问题。 在正负温度的反复交替作用下的建筑物会遭到破坏，在 钢筋混凝土中的含水量达到一定的标准以后，混凝土和水接 触，会产生融冻破坏的现象。混凝土冻融循环产生的冻涨开 裂和表面剥蚀的破环作用，水在混凝土冻胀开裂使得混凝土 的抗压强度、抗拉强度等力性模量学性能下降。这两种破坏 作用严重的影响到了钢筋混凝土的安全问题。 一子侵蚀的主要原因就是水泥种类的变化。在单位体积内的钢 筋混凝土结构中，碳化合物质含量列可以列为是影响碳化速 度的主要因素之一。钢筋混凝土在劣化过程中由于天气变化 引起的干湿循环冷热循环、以及受到的荷载作用；将使钢筋 混凝土中的水泥浆基体和之问的界面上不断扩展或者是微裂 纹在水泥浆基体和钢筋的过渡区与骨料之间。在这之后，钢 筋混凝土中的碳化性能力和抗压性鞲努力就柱逐渐降低了。 般情况下我们会认为，钢筋混凝土的冻融破坏和盐冻 破坏只是一个简单的物理作用的过程，其实这是不准确的。 二、钢筋混凝土结构的损坏 一般的，钢筋混凝土结构对其耐久性产生破坏的一般是 从钢筋或混凝土的材料劣化开始的，主要是由混凝土和钢筋 这两种材料组合而成的。从不同角度的损伤过程现象来看， 刚劲混凝土的损坏方式分为两大类：一是形成时间较长的化 学作用变化引起的材料损伤，这种损伤可以将破坏钢筋混凝 侵蚀的主要介质载体（如氯离子、硫酸根离子水、空气 等等）通过连通孔隙渗透进入到混凝土结构的内部。由于混 凝土结构成分中水泥浆基体和骨料、钢筋与侵蚀介质之间的 收稿Ｅｔ期：２０１２—０５—０３ 土的材料耐久性。二是物理作用引起的磨损、碰撞和混凝土 作者简介：陈伟，贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司。 １９４ 中国水运 第１２卷 冻融等破坏现象。在化学作用下产生的损坏主要是谈话反应， 碳化反应比原反应物的体积膨胀，大约是２７％。 干净混凝土的安全可靠性使我们关注的承重结构要见的承载 能力；最后的钢筋混凝土破坏损坏表现给建筑物带来致命的 危害；为钢筋铁锈进一步膨胀混凝土裂缝会降低结构的整体 刚度、钢筋与混凝土的黏结力——混凝土本身出现顺筋胀裂， 混凝土脱离。其结果将是产生断裂，导致僵住无德坍塌。 根据刚劲混凝土的产生裂分的原因分类成不同的分类标 准；钢筋混凝土裂缝有不同的类型：（１）按照刚劲混凝土裂 缝产生的原因分为荷载裂缝和非荷载裂缝。（２）按照刚劲混 凝土结构的裂痕发展情况分为不稳定裂缝和稳定裂缝。 从整体意义上来分析，碳化结构对刚劲混凝土力学性能及 构件受力性能的负面影响并不是很大，主要还是因为碳化使混 凝土的延性降低和脆性增大。而在一般情况下大致与钢筋保护 层厚度相当；混凝土的碳化深度较浅，但作为关键导致混凝土 中的钢筋的锈蚀的真正原因是混凝土碳化使混凝土的酸碱值 减低，引起的钢筋脱钝，最终将会影响到混凝土结构的耐久性。 因此我们可以得出结论。钢筋混凝土结构开裂的影响来 自施工、设计、材料等方面因素，这种情况不仅影响到混凝 我们在实际工程操作过程中，要着实解决钢筋混凝土的 土的强度而且直接影响混凝土的密实性。钢筋混凝土结构开 裂的影响因素是相互联系相互制约的，我们必须系统地全面 地考虑。混凝土的抗压强度也是作为衡量混凝土质量的综合 性参数的重要性质指标之一。弄清裂缝出现的原因，对裂缝 采取措施加以正确的处理与防控，混凝土的抗压强度既可以 反映出混凝土密实度和孔隙率的大小，进而使钢筋混凝土结 构的裂缝问题得到及时有效的解决。也可以同时在一定程度 上反映出水泥用量与水泥强度、养护方法以及骨料品种等对 混凝土质量的影响是检测混凝土的最基本的性能指标。 钢筋的锈蚀和损坏钝化对桥梁结构的破坏从三个阶段经 行分析：首先是钢筋与保护层发生层裂、脱离，整个表面锈 蚀，并产生膨胀。然后是钢筋混凝土的表面，局部或大面积 的锈蚀；出现锈片、锈斑等。导致混凝土结构本身结构也随 之发生破坏，直至钢筋断裂；出现危机。从界面图上看出， 最后导致整个钢筋混凝土结构的全面损坏的钢筋混凝土构件 丧失基本承载能力。原因在于：由于混凝土的振捣、浇注， 但是混凝土的施工质量对混凝土的质量依然有很大的影响。 对不同种类钢筋进行冷弯实验、抗拉实验、取样、加工， 然后按照钢筋混凝土查验标准，按照国家标准；最后评定钢 筋的强度，另外，不同的部位的损伤，要进行不同程度的进 行现场抽取；然后再和原材料的屈服点和钢筋抗拉强度进行 对比。通过二者相比较而言，都可以降低刚劲混凝土的损坏 程度。在相同环境条件和相同材料条件下，振捣密实、表面 无缺陷部位比密实性差。 三、钢筋混凝土结构 近些年商品混凝土得到越来越多的广泛应用，施工过程中 对裂缝的控制却仍然没有得到有效改善。随着我国建筑业的迅 速发展，钢筋混凝土结构在建筑工程中的应用也越来越多。混 凝土均质性有了很大提高，钢筋混凝土结构裂缝的存在长期困 扰着工程施工人员，它普遍存在于建筑施工过程中的一个常见 问题。从损坏发生的各宗情况来看，变形能力差、危害具有非 均质性体积伴随温度很难避免的造成钢筋混凝土桥梁耐久性 损伤的最直接和最主要因素是：钢筋的锈蚀；钝化。钢筋的锈 蚀和钝化现象是混凝土桥梁耐久．１生破坏的主要形式。混凝土结 构裂缝的存在，是刚劲混凝土结构的变形能力差、拉压比低、 变形能力差等特点，湿度以及化学反应而产生变化。 坚固的混凝土结构中裂缝的产生，造成的这种危害的原 因主要表现在两个方面：①结构可靠性，②结构层次的耐久 性，如气密性、水密性和外观等。 两个方面都包括了混凝土结构的使用寿命和安全功能； 结构性物问题，对于存在漏浆和蜂窝等缺陷部位的碳化深度 小等问题，我们首先要通过对裂缝产生的不同原因进行实体 分析，然后再详细的研究解决方案。鉴于钢筋混凝土结构出 现构筑物的安全性和耐久性或裂缝对建筑物影响非常大。在 对建筑施工过程中出现的钢筋混凝土结构问题应及时进行处 理，一般主要采用的方法有以下几种： （１）进行灌浆处理； （２）在表面进行涂层封闭。两种措施分别使用用压力设备将 修补浆液压入混凝土裂缝以闭合裂缝和利用网状裂纹的毛细 作用或混凝土细微裂缝，吸收修补胶液，封闭裂缝。另外， 不同的部位的损伤，要进行不同程度的进行现场抽取；然后 按照钢筋混凝土查验标准，按照国家标准。 一般来说，在６５０￣Ｃ以下，普通钢筋冷却后能恢复强度； ７００￣Ｃ以上时，钢筋混凝土的极限强度会下降到４０％，并且 可塑性也会随之降低。 四、耐久性的影响因素 混凝土在空气中的碳化是一项很复杂的物理化学过程， 并且十分的漫长。混凝土的碳化过程主要是混凝土中的碱性 物质和大气环境中的二氧化碳产生化学性变化的化学过程。 干净混凝土的安全可靠性使我们关注的承重结构要见的承载 能力，给建筑物带来致命危害的是混凝土桥梁的耐久性，其 结果将是产生断裂，导致僵住无德坍塌。因此要综合考虑一 下很多种因素。我们可以从材料因素、环境因素和抗压能力 上来进行详细分析：（１）材料因素主要有水灰比、用量以及 骨料品种与粒径以及水泥品种；（２）环境因素主要包括环境 中ＣＯ２的浓度、环境中的相对湿度以及环境温度； （３）混 凝土的抗压强度反映了水泥用量与水泥强度、水泥品种、养 护方法与施工质量等对混凝土质量的影响。 五、结语 造成钢筋混凝土桥梁耐久性损伤的最直接因素和最主要的 因素是钢筋锈蚀。过研究还可以发现，引起钢筋混凝土劣化的因 素主要是由于化学作用引起的材料损伤。这其中还包括了混凝土 的结构碳化、混凝土中的钢筋锈蚀的化学侵蚀等各种化学反映的 因素。而物理作用引起的劣化是可以在措施上得以挽救的。 参考文献 『１１赵羽习，金伟良．混凝土结构耐久性【Ｍ１．北京：科学出 版社，２００３． 【２Ｊ张苑竹．混凝土结构耐久性检测评定【Ｄ Ｊ．杭州：浙江大 学，２００２． 【３］刘云华．混凝土劣化与渗透性相关性研究卟工业技术， ７０－８２．