南京林业大学研究生院研究生 210000
【摘 要】随着我国轨道交通的发展，地铁逐渐在我国各大城市兴起，并作为重要项目投入到城市规划和建设中。其中混凝土作为各项工程施工中需要应用的基础材料，其耐久性一直是人们关注的问题。曾经有很多因为混凝土耐久性不良，号出现工程崩塌的问题，严重影响了经济发展和人生安全。本文主要分析了混凝土的腐蚀类型和腐蚀机理，阐述了原材料对混凝土耐久性的影响，并针对混凝土耐久性在地铁地下车站设计中的应用进行了研究和探讨。
【关键词】混凝土；耐久性；地铁设计
如今在我国各大城市中，除了房建工程外，地铁工程也非常受到人们的重视。在地铁工程建设中，免不了会应用到混凝土，为了保障地铁工程的质量和安全，需要混凝土具有良好的耐久性。然而混凝土耐久性会受到材料、环境等各方面的影响，其如果耐久性较差，将会导致地铁工程出现崩塌的危险情况。如今世界各国对混凝土结构耐久性问题都较为重视，以期通过研究提高混凝土的耐久性，从而使各项工程的质量和安全得到保障。
一、混凝土的腐蚀类型和腐蚀机理
（一）混凝土的腐蚀类型
混凝土出现腐蚀问题，主要是由于混凝土材料与周边环境产生的物理化学反应，致使混凝土本身出现腐蚀变化。如果混凝土在腐蚀过程中，出现外力相加，则会加速腐蚀，甚至出现一些更为特殊的腐蚀现象。根据腐蚀机理，可以将腐蚀划分为电化学腐蚀和化学腐蚀，根据腐蚀破坏形式，可以将腐蚀划分为全面腐蚀和局部腐蚀，根据腐蚀环境，可以将腐蚀划分为化学介质腐蚀、大气腐蚀及土壤腐蚀等。如果需要保证建筑工程混凝土具有防腐性，主要采用以涂料防护形式为主，对气态介质腐蚀进行防护，以覆面防护为主，对液态介质腐蚀进行防护等。一般在实际建筑工程中，主要采用多种类型防护方式。
（二）混凝土的腐蚀机理
1、水泥类材料
根据水泥类材料腐蚀形态分类，可以将其分为以下几种类型：①溶出型腐蚀，溶出型腐蚀主要是由于水泥石中的氢氧化钙被溶解损失超过32%时，则混凝土就会被破坏。石灰含量必须超过极限浓度，才能够水泥石的稳定性。如果水泥石被水渗透，则其所含有的氢氧化钙及其他可溶性物质都会被溶解而排出，从而致使水泥石的氢氧化钙浓度降低，从而影响混凝土的耐久性。导致水泥石溶出型故事主要是由于水的冲洗、表面水体的更换及水体中含影响氢氧化钙溶解度的数量。②分解型腐蚀，主要是由于水泥石中的液相碱度平衡遭到破坏，从而导致水化硅酸盐和水化铝酸盐水解。当水泥石遭到分解型腐蚀时，主要为铲除硅酸凝胶、钙盐等。对于水泥石分解型腐蚀的速度，主要是反应产物的可溶性，即当可溶性越高，则其更新速度越快，水泥石的破坏速度越快。③膨胀型腐蚀，造成膨胀型腐蚀，主要包括新产物体积扩大，造成水泥石开裂，以及盐类溶液从少量到大量的转变，致使体积扩大，造成水泥石开裂。
2、钢材类材料
对于钢材类材料的腐蚀主要包括以下几个方面：①化学腐蚀，当钢材与周边介质发生化学反应后，致使钢材出现腐蚀现象。一般钢材出现化学腐蚀，主要是由于氧化的作用。一般环境越干燥，化学腐蚀则越慢。②电化学腐蚀，主要是由于电子流动产生腐蚀现象。如钢铁会因为电化反应而生成铁锈。③钢筋土结构腐蚀，钢筋土发生腐蚀主要是由于其本身耐久性不足，而产生腐蚀，或是因为外部介质的作用，使混凝土性质发生改变，从而出现锈蚀。一般情况下，钢筋在顺筋裂缝中的锈蚀速度要比裸露状态下快，如果混凝土保护层剥落，则会导致构建失去承载能力。
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二、原材料对混凝土耐久性的影响
（一）水泥
水泥作为混凝土的主要材料，其主要起到胶凝作用，同时水泥对混凝土的强度和工作性能都有重要的影响。如果水泥出现腐蚀现象，则会直接混凝土的性能，因此要保障混凝土的性能，首先要注重水泥品种的选择和使用。本文主要对以下几个水泥品种进行了介绍分析：①硅酸盐水泥，硅酸盐水泥具有耐碱性的优势，而且其能够有效对钢筋起到保护效果，主要是有其中性化速度较慢。②普通硅酸盐水泥，该种水泥石最常见的水泥，即为普通水泥，其通过在硅酸盐水泥中掺加一定的掺合料，起到提高抗软水的能力和抗硫酸盐腐蚀的能力，由于其是在硅酸盐水泥中掺加一定的掺合料，因此其性能与硅酸盐水泥基本相同。③矿渣硅酸盐水泥，该种水泥中添加了多种混合材料，因此需要充分的水量，但其又存在保水性差的问题，因此需要注重养护。而且该种水泥还会在硬化时，出现多余水分，降低材料的密实度。通过对比可以发现，该种水泥的性能与普通水泥，均较差。而且在气态腐蚀环境中，其由于密实性差、碱度低等问题，无法对钢筋起到良好的保护。④火山灰质硅酸盐水泥，该种水泥主要是由硅酸盐水泥、火山灰质等制成的胶凝材料，其性能与上述矿渣水泥相似。⑤粉煤灰硅酸盐水泥，其主要由于粉煤灰、硅酸盐水泥熟料等支撑的胶凝材料，其性能与火山灰质硅酸盐水泥相近。⑥高铝水泥，其存在耐碱性差的问题，因此当该种水泥与碱性溶液接触时，则会产生腐蚀现象。
（二）集料
集料作为混凝土的主要组成部分，其耐腐蚀性对混凝土的性能有着较大的影响。对于集料的选择主要存在两个方向，一种是认为想要混凝土的耐腐蚀性能，则需要注重选择耐腐蚀的集料，因此耐腐蚀集料避免混凝土出现大面积的腐蚀。然而由于耐腐蚀集料致使腐蚀作用向内部发展。另一个方向认为，不一定需要采用耐腐蚀性集料，但会导致混凝土出现局部腐蚀。通过对比发现，大面积腐蚀对混凝土强度的影响更小。一般花岗石、石英石、白云石等都可以作为混凝土的集料。如果选用海砂作为很混凝土集料，则需要进行淋洗脱盐处理。
（三）外加剂
在混凝土搅拌过程中，会需要添加一些外加剂，其一般不能够超过水泥量的5%。一般添加外加剂，主要是为了能够提高混凝土或钢筋的性能，同时还能够提高混凝土的耐腐蚀能力。
（四）混凝土掺合料
混凝土掺合料的作用也主要是为了能够改善混凝土的性能，同时还能够起到节约水泥用量的作用。一般掺合料包括粉煤灰、硅粉等。
三、混凝土耐久性在地铁地下车站设计中的应用
本文主要结合某地铁地下车站进行了分析。由于该地区受到气候环境、地形地貌等影响，其水温地质条件较为复杂。通过取水研究发现，上层潜水对混凝土的影响不大，基本不会是混凝土出现腐蚀现象，同时对其中的钢筋影响也不大。而下部微承压水对则会使混凝土出现较强的腐蚀现象，且其中的钢筋如果长时间浸水，则会具有弱腐蚀，但如果出现干湿交替，则具有强腐蚀。
本文研究地铁地下车站中，其结构主要处在微承压水的环境中，因此学会对混凝土及钢筋产生强烈的腐蚀作用。因此在进行设计时，首先需要根据相关标准，对混凝土和钢筋进行保护，同时该需要对保证C45的最低砼强度、340kg/m?的最小水泥用量等。其次还应该对防水砼添加防腐阻锈剂。
结束语
综上所述，随着我国城市交通的发展，如今地铁已经成为人们的主要出行交通工具，因此需要保证其能够安全稳定的长期使用，即需要保障地下车站工程质量。混凝土作为地下车站工程施工中的主要材料，其耐久性会直接影响车站的影响。通过上述分析可知，混凝土中水泥、钢筋、掺合料等都具有相应的腐蚀机理，以及其会对混凝土耐久性产生的影响。在本文的案例分析中，通过有针对性的添加外加剂，提高混凝土的性能，从而满足地铁工程的使用期限。
参考文献：
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[2]陈斌，刘松，秦明强，叶俊能，占文.考虑耐久性条件下的高性能混凝土的应用技术[J].铁道标准设计，2013，04：81-86.
论文作者:董丽丽
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第20期
论文发表时间:2016/8/19
标签：混凝土论文; 水泥论文; 耐久性论文; 钢筋论文; 地铁论文; 材料论文; 性能论文; 《低碳地产》2015年第20期论文;