摘要：中国目前正处于国内经济又好又快的蓬勃发展时期，交通基础设施的建设全面呈现较强的增长趋势，为适应快速增长的进出口贸易和扩大参与国际竞争，港口码头建设在快速发展之中，而混凝土的在海洋环境中的耐久性则关乎港口码头建设完成后的质量和使用年限。本文从混凝土耐久性的概念出发，阐述了混凝土耐久性不足带来的后果和耐久性破坏的主要因素，并从多方面提出了提高水运工程中提高耐久性的技术措施。
关键词：水运工程；混凝土；耐久性；
导言
在水运工程中，耐久性一直是混凝土技术发展的重要方向。对于混凝土的耐久性研究关乎工程的安全及其使用寿命，对于提高水运工程质量有着深远意义。
1混凝土的耐久性
混凝土的耐久性是指其抵抗海洋环境的侵蚀和各种物理、化学作用破坏的能力,耐久性强的混凝土暴露在其使用环境中能保持其形态、质量和使用功能。
耐久性较强的混凝土通常称为高性能混凝土，高性能混凝土的耐久性可达百年以上,甚至可以达到年,是普通混凝土的一倍。混凝土的高耐久性可以减少结构的维修与翻新,节约材料与人工费,最终达到节约资源的目的。
2耐久性不足带来的后果
耐久性对工程量浩大的混凝土工程来说意义非常重要，若耐久性不足，将会产生极严重的后果，甚至对未来社会造成极为沉重的负担。据美国一项调查显示，美国的混凝土基础设施工程总价值约为6万亿美元，每年所需维修费或重建费约为3千亿美元。美国50万座公路桥梁中20万座已有损坏，平均每年有150-200座桥梁部分或完全坍塌，寿命不足20年；美国共建有混凝土水坝3000座，平均寿命30年，其中32%的水坝年久失修；而对二战前后兴建的混凝土工程，在使用30-50年后进行加固维修所投入的费用，约占建设总投资的40%-50%以上。我国50年代所建设的混凝土工程已使用40余年。如果平均寿命按30-50年计，那么在今后的10-30年间，为了维修这些建国以来所建的基础设施，耗资必将是极其巨大的。而我国目前的基础设施建设工程规模宏大，每年高达2万亿人民币以上。照此来看，约30-50年后，这些工程也将进入维修期，所需的维修费用和重建费用将更为巨大。因此，高性能混凝土更要从提高混凝土耐久性入手，以降低巨额的维修和重建费用。
一般大型混凝土工程的使用年限约为50-100年，不少工程在使用10-20年后，有的甚至使用9年以后，即需要维修，用普通水泥混凝上所完成的工程不能满足要求。根据相关调查，海洋工程处于浪溅区的海港码头，钢筋腐蚀引起的混凝土结构破坏是相当普遍和严重的。
3耐久性破坏的主要因素
致使混凝土耐久性破坏的主要因素除了工程质量存在一定的问题外，主要是氯离子侵蚀引发钢筋锈蚀而造成的。
海洋是氯离子的主要来源，海水中通常含有3%的盐，其中主要是氯离子。以C1-计，海水中的含量约为19000mg/L。海风、海雾中也含有氯离子，海砂中更含有不等量的氯离子。我国的海岸线很长，大规模的基本建设多集中在沿海地区，尤其是海洋工程如码头、护坡和防护堤等由于氯离子引起的钢筋锈蚀破坏是十分突出的。同时，沿海地区已经出现河砂匾乏的情况，不经技术处理就使用海砂的现象亦日趋严重，这也为氯离子引起钢筋锈蚀破坏创造了条件。国外的工程经验教训表明，海水、海风和海雾中的氯离子和不合理的使用海砂，是影响混凝土结构耐久性的主要原因之一。混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发，一是海水中C1-侵蚀，二是大气中的C02使混凝土中性化。国内外大量工程调查和科学研究结果表明，海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的主要因素是C1-进入混凝土中，并在钢筋表面集聚，促使钢筋产生电化学腐蚀。在沿海码头调查中亦证实，海洋环境中混凝土的碳化速度远远低于C1-渗透速度，中等质量的混凝土自然碳化速度平均为3mm/110年。因此，影响混凝土耐久性的首要因素是混凝土的C1-渗透速度。
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氯离子侵入混凝土的途径：Cl-进入混凝土中通常有两种途径：其一是“混入”，如掺用含氯离子外加剂、使用海砂、施工用水含氯离子、在含盐环境中拌制浇注混凝土等；其二是“渗入”，环境中的氯离子通过混凝土的宏观、微观缺陷渗入到混凝土中，并到达钢筋表面。“混入”现象大都是施工管理的问题；而“渗入”现象则是综合技术的问题，与混凝土材料多孔性、密实性、工程质量，钢筋表面混凝土层厚度等多种因素有关。
4提高耐久性的技术措施
国内外相关科研成果和长期工程实践调研显示，当前较为成熟的提高海洋钢筋混凝土工程耐久性的主要技术措施有：
(1)高性能混凝土
其技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和新型高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，低缺陷，高密实、高耐久的混凝土材料。高性能混凝土较高的抗氯离子渗透性为特征，其优异的耐久性和性能价格比已受到国际上研究和工程界的认同。
(2)提高混凝土保护层厚度
这是提高海洋工程钢筋混凝土使用寿命的最为直接、简单而且经济有效的方法。但是保护层厚度并不能不受限制的任意增加。当保护层厚度过厚时，由于混凝土材料本身的脆性和收缩会导致混凝土保护层出现裂缝反而削弱其对钢筋的保护作用。
(3)混凝土保护涂层
完好的混凝土保护涂层具有阻绝腐蚀性介质与混凝土接触的特点，从而延长混凝土和钢筋混凝土的使用寿命。然而大部分涂层本身会在环境的作用下老化，逐渐丧失其功效，一般寿命在5~10年，只能作辅助措施。
(4)涂层钢筋、耐腐蚀钢筋
采用耐腐蚀钢筋对混入型和渗入型氯离子的防护都是很有效的。因为环氧涂层钢筋是在严格控制的钢厂流水线上涂覆的，一般可以保证涂层高质量，涂层可以将钢筋与周围的混凝土隔开，即使氯离子和氧气等已经大量侵入混凝土，它还是可以长期保护钢筋，使钢筋免遭腐蚀。
钢筋表面采用致密材料涂覆，如环氧涂层环氧涂层钢筋在欧美也有一定的应用，其应用效果评价不一。主要不利方面是，环氧涂层钢筋与混凝土的握裹力降低35%,使钢筋混凝土结构的整体力学性能有所降低；施工过程中对环氧涂层钢筋的保护要求极其严格，加大了施工难度；另外成本的明显增加也是其推广应用受到制约。
(5)钢筋阻锈剂
钢筋阻锈剂通过影响钢筋和电介质之间的电化学反应，通过提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界浓度来稳定钢筋表面的氧化物保护膜，可以有效地阻止钢筋腐蚀发生，从而延长钢筋混凝土的使用寿命，因为阻锈剂的作用可以自发地在钢筋表面上形成，只要有致钝环境，即使纯化膜破坏也可以自行再生，自动维持，这不仅优于任何人为涂层，而且经济、简便。但由于其有效用量较大，作为辅助措施较为适宜。最好的办法是是将电解质的pH值提高到12左右，使钢筋表面有一层稳定的钝化膜使阳极反应难以进行，从而阻止钢筋的腐蚀。阻锈剂能优先参与并阻止钢筋这两种或任何一种界面反应，并能长期保证其稳定状态，从而有效地阻止了钢筋的锈蚀。
结语
海洋环境是混凝土所处的最为恶劣的环境，如何提高混凝土的耐久性，保护混凝土结构一直以来是困扰人们的一个重要问题，目前国内高性能混凝土技术尚处于不成熟阶段，因此，从多角度研究以提升混凝土的耐久性是必要的。
参考文献
[1]袁凯.水运工程高性能混凝土质量控制[J].中国水运,2016(8):70-72.
[2]王东.浅析混凝土耐久性的影响因素及改善措施[J].中国新技术新产品,2015(3):97-97.
作者简介
王海伦1987年12月，女，工程师职称，大学本科学历，工程硕士学位，研究方向：港口土建。
论文作者:王海伦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：混凝土论文; 耐久性论文; 钢筋论文; 工程论文; 涂层论文; 氯离子论文; 锈蚀论文; 《基层建设》2019年第1期论文;