摘要：预应力钢筋混凝土结构经常在较高楼层的建筑、大规模桥梁工程建设、国家特别工程等不容出错的建设设施中出现。这种结构万一出现差池，后果不堪设想，将会造成非常恶劣的人员伤亡。和普通的钢筋混凝土结构比较，预应力钢筋混凝土结构出现损坏的征兆细微，几乎不可预见，突发性强，危险程度更高。因此，本文将针对多种容易对预应力钢筋混凝土结构产生影响的各种因素作出探究，并以此来提出相关解决策略。
关键词：应力腐蚀；预应力混凝土；耐久性
1 引言
钢筋混凝土的耐久性，指的是在设计的寿命时长内，必须通过抵抗周围环境中的物理和化学侵蚀，保持正常使用效应。目前行业已有共识，在设计此步骤中，设计人员考虑各种条件和因素，在预应力钢筋混凝土结构中都施加了预应力，因此可以非常高效率地把控钢筋混凝土的裂缝爆开以及裂缝的宽度，可以非常有力的对抗环境中物理和化学侵蚀。但是，混凝土的破坏属于脆性破坏，所以即使设计上做出了优化预见，目前还需要针对预应力混凝土结构的耐久性提出更好的建议。
2 预应力筋的应力腐蚀
预应力钢筋混凝土结构与其他普通结构有较大差异，除了性能优化以外，耐久性失效的特点也极为不同。也就是说，在处于同一个环境的前提下，钢筋混凝土结构受到同样的来自外部的化学或者物理力量的影响，不会产生严重的后果，但是预应力结构，却会由于其自身的敏感度较高，因而出现难以挽回的断裂现象。
预应力筋与普通钢筋相比，预应力更高但是，材质更脆易断，特别是高强钢丝，断面微小，对应力腐蚀和应力腐蚀疲劳等方面表现敏感，即使受到环境的影响十分小，也非常容易被损坏，因此段面损失率高居不下。而且需要注意的是，预应力钢丝被环境侵蚀时，并不会像其他普通的非预应力混凝土结构中钢筋被锈蚀那样有渐渐出现的破损：在表面出现斑驳的锈迹，混凝土保护层分区域掉落、层裂等现象，预应力钢筋混凝土通常毫无征兆，没有迹象，结构就突然破裂。所以，笔者认为，我国针对预应力高强度钢丝应力腐蚀的研究还尚未完善，需要根据腐蚀的现象以及影响腐蚀的因素，作出分门类的研究，针对不同的原因采取更加有效、安全的措施，提高对预应力筋的监控能力，尽可能使预应力筋更少地发生应力腐蚀。
通过金属腐蚀学理论研究的学习，我们可以得知，金属材料在不受到环境物理或化学侵蚀的情况下，对于光滑试件，当应力比所选金属的抗拉强度大时，金属就会发生断裂破坏。在应力腐蚀的实验环境下，对于光滑拉伸的试样，干预的条件应力远远比抗拉强度低的时候，金属就会发生应力腐蚀的裂纹。
应力腐蚀，指的是一种金属破碎的现象。通常是因为金属或者合金，当受到环境侵蚀物质和拉应力的同时作用下，而造成的负面效应。
3 影响耐久性的主要因素
（1）混凝土碳化。空气中无处不在的CO2会渗透入混凝土的空隙中，与空气中的水，附着水泥上，水化作用产生了氢氧化钠，产生硅酸钙等物质。这些物质程酸性或碱性，会破坏混凝土的结构。从这一碳化现象本身的危害来看，和我们的认知相反，其本身不仅不存在杀伤力较大的危害，甚至还能够使得混凝土结构本身获得两大方面性能的提升，其一是严密程度，其二是强度。但是其对混凝土最终的危害，却是通过破坏其内部的酸碱平衡机制来实现的。在这一机制被破坏的前提下，结构中的氧化膜也将无法再发挥其作用。致密氧化膜可以保护钢筋，但此物质一旦遭到破坏，就会使混凝土丢失对钢筋的保护作用。碳化的混凝土在某些条件下，还会收缩剧烈，形态强烈快速地变化，出现裂痕，黏连性大幅度下降，更严重的情况下，钢筋保护层会剥落掉出。
（2）钢筋锈蚀。钢筋锈蚀通常分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是指纯粹因为化学物质发生变化的的侵蚀。当温度较高，或者空气中水汽含量较多的情况下，这种侵蚀会发生得更加迅速。其次，是电化学腐蚀现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这一现象之所以会发生，和原电池在金属表面的出现具有密不可分的联系。这主要是因为，钢材本身的制作材料就是由含有许多不同元素的合金构成的。其中诸多元素之间存在的电位差，是微电池形成的原因。在非阴极区域，铁物质被氧化成Fe2+二价铁离子，在非阳极区域，氧元素被还愿成OH-氢氧离子，这两种化学元素结合成Fe（OH）2氢氧化铁物质，这种物质不溶于水，随着数量增多，会氧化成偏红的棕色铁锈。锈迹会随着侵蚀程度加深而变多，使旁边的混凝土裂开。腐蚀对结构的损害影响深远，不仅截面会变小，而且局部坑蚀也会出现，应力严重集中在同一区域，因此结构被破坏。
（3）CI-氯元素扩散。即使是人民群众也普遍知道，钢筋锈蚀是混凝土被侵蚀破坏的主要原因。钢筋锈蚀的主要原因离不开CI-氯元素。前文说到，钢筋表面有在低酸度制作环境下形成的细巧的氧化膜，这个也称为钝化膜，此保护钢筋的膜只有在高碱性环境下才能稳定存在。当环境变为酸性时，保护膜就会进入不稳定的状态。CI-氯元素是去钝化能力很强的化学物剂，很容易使其附着部位的保护膜的效果大打折扣。
4 预应力混凝土耐久性的保护措施
预应力钢筋混凝土的特点主要有两点，第一是施工建筑的过程比较复杂，对技术要求较高。第二是此种混凝土，对侵蚀的反应更为敏感，极容易被破坏。目前提高预应力混凝土耐久性的保护措施比较多样，但仍需加以改进。
为了对这一结构进行全面的保护，我们可以采取增加混凝土厚度的措施。各种侵蚀反应，无论是碳化还是其他氧化反应，它们产生的腐蚀性物质抵达钢筋都需要时间过程，而这一时间长短也在很大程度上取决于混凝土本身的厚度。目前行业内得出的调查结果为，一般情况下，保护层厚度越大，钢筋钝化膜失效开始锈蚀所需要的时间也会随之变长。
选取优质水泥品种和钢筋。水泥品种在选定之前，需要根据工程建造地区的气候条件、工程需求等因素，全面分析和评估各个因素，有针对性地选取更为合理的水泥品种。综合来说，要选取碱度较低，需水量低，强度比较高，性能更好的水泥。骨料需要颗粒洁净，杂质的含量要少。级配好的骨料能够减少空隙，在满足工程性能以及建筑严密性的同时，减少水泥的需求量。
外加剂需要选取较为精良的。最近研究发现，可在混凝土搅拌物种加入防腐剂，亚硝酸化合物，例如亚硝酸钠和亚硝酸钙。这个方法已经在很多工程中应用，能很好地抑制腐蚀。
选取预应力较强的钢筋。尽量选取质量好的材料。另外，在工程前期设计金属设备的结构框架时，要尽量减少应力集中的设计，避免堆积腐蚀性物质。
浇筑混凝土，最好采用真空灌浆工艺。混凝土表层要抹得平整顺滑，压平实。这样做可以增加混凝土的严密性，防止混凝土被其他物质渗透。并且需要尽早养护，减少混凝土的空隙，降低收缩率。
5 结语
在实践中，这一预应力混凝土结构容易受到多方面因素的共同影响。但是我们对这些影响并非束手无策。只要能够从设计环节抓起，将这一科学化的管理态度延伸到施工过程当中，除此之外，再不断提高对于人员专业度的控制，就能够使其耐久性得到最大程度的保护。针对于此，上文给出了几方面建议，一是选取优良的水泥品种和骨料，添加针对性的外加剂，延长水泥的使用寿命。钢筋需要选取对腐蚀较不敏感的种类，在前期设计中需要合理布划金属的框架结构。施工过程中要注意对施工工人的培训，尽量使用真空灌浆工艺，保证工程安全的同时，减少水泥浆在后期的收缩变形。
参考文献：
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[3]莫启导.提高水工混凝土耐久性的措施探讨[J].城市建设理论研究，2012（06）.
论文作者:邵四清
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/27
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