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摘要：桥梁混凝土结构因其经济、养护费用低、工作性能良好等优点在工程结构中得到了越来越广泛的应用。然而，自从混凝土应用至今，大量的钢筋混凝土结构由于耐久性不足提前失效，使国民经济蒙受了巨大的损失。因此，对影响混凝土结构耐久性的因素进行分析并采取相应措施予以提高已成为工程界所关注的重要研究课题。本文就引起混凝土结构耐久性的主要因素进行分析。
关键词：混凝土结构；耐久性；影响因素
引言
混凝土结构耐久性是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。目前国内一些学者研究，李翌程，朱自立[1]介绍了混凝土结构是一种十分普遍的桥梁结构，结构的低耐久性也是有目共睹且亟待解决的难题。通过研究混凝土结构的耐久性，寻找提高耐久的有效措施，并不断优化设计，防患于未然，将有助于建设高耐久性的桥梁，更好地推动经济发展。魏牧林[2]介绍了如何提高其结构耐久性，不仅需要因地制宜，研究桥梁施工周围的环境情况，也需要通过选择正确的混凝土材料、提高混凝土的密实性和抗冻性、加强施工过程中耐久性方案的设计、采用高强度混凝土等方法来提高混凝土结构性能，从而改善桥梁的耐久性。马文华[3]介绍了诸多因素都能影响混凝土构件的耐久性，提高构件耐久性还应该考虑耐久性退化机理问题。闻宝联，肖文凤[4]介绍了设计、施工、养护、管理等任何一个环节出现偏差都会影响结构的安全性和耐久性，因此需要加强培训和现场指导，从各个环节保证混凝土的施工质量；并针对具体工程编制专项工程施工技术方案，进行详细的专项工程施工技术方案交底和安全技术交底，使工程技术人员、现场管理人员和操作工人统一认识，保障各工序的衔接，是保障结构混凝土质量强有力的措施之一。影响桥梁混凝土结构耐久性的主要因素可概括为环境因素、材料因素、设计因素和施工因素等四个方面，如图1所示。
图1 混凝土结构耐久性影响因素分析图
1、环境因素
恶劣的环境是导致混凝土结构耐久性降低的主要原因之一。2002年出版的新规范增补了有关结构耐久性的规定，对混凝土结构所处的环境类别进行了划分如表1所示，从中可以看出，环境等级越高，说明结构所处的环境越恶劣，对结构耐久性越不利。
环境对结构耐久性的影响主要表现在以下两个方面：一是环境的物理作用造成了混凝土的开裂和剥落，如我国北方寒冷地区的混凝土结构，长期处于冻融交替循环之中，其毛细管中的水结冰时体积增大产生静水压力，导致结构产生局部开裂，严重时，会造成表层混凝土的大面积脱落，影响结构的正常使用；二是环境的化学作用使混凝土分解和钢筋锈蚀，如：①盐类直接侵蚀混凝土，与材料中的某些成分发生化学反应，生成结晶膨胀物或易溶于水的物质，导致结构开裂或溶蚀；②某些可溶性阴离子，特别是氯离子通过保护层渗透到钢筋周围，当其含量达到一定程度时，会使钢筋发生电化学腐蚀；③酸性气体或液体侵蚀混凝土结构，破坏了混凝土的高碱性环境，当PH值降到9以下时，钝化膜就遭到破坏，一旦外界条件具备，钢筋就很容易发生锈蚀。
2、材料因素
原材料品质对混凝土结构耐久性的影响至关重要，如原材料控制不严，会导致某些组份之间发生化学反应，特别是碱骨料反应，对结构耐久性十分不利。另外，原材料中氯离子含量超标，也容易导致钢筋的锈蚀。
2.1 骨料的问题
混凝土在土木工程界一直被广泛使用的材料，砂石也大量应用在混凝土当中最大的石材，也是最忽略的地方。工程在进行时，石材一般选取用“连续级配”但以往中，所谓的连续级配也是在石材厂大小石头随意掺加，质量也没有保障的余地，通常汽车一般都是把石料运到搅拌站，一卸料后就离析，从中混凝土的质量极为不安全。为此，须采取不同粒径石材进行专业配制，进行连续级配，促使混凝土有一定的质量保障。
2.2 胶凝材料的问题
水泥通常是混凝土当中最重要的材料之一，是直接影响混凝土最能体现性能。当前，工程建设追求工期短、追求刚度强的思想最为明显。为达到工期短，求早期刚度强，即使炎热夏天施工，依然青睐用早强水泥，意图来确保早期的强度，便于七天甚至五天内进行预应力梁的张拉。在早期水泥塔落度损害大，不利于施工，哪怕拥有最好配合比的混凝土，如若混凝土每一项性能达不到，质量又如果保障？
2.3 外加剂的问题
外加剂的使用也是一大步跃进新混凝土技术，对混凝土优能的提升也鼎足了关键作用。如若使用方法错误， 外加剂不但不能起到该有的效果，甚至适得其反。沿海城市结构特别看重混凝土与钢筋的防腐，结果有些桥梁工程大规模的使用阻锈剂，甚至连桩基也用上了。
3、设计因素
影响结构耐久性的设计因素主要包括：结构的设计形状与构造型式、结构的保护层厚度、混凝土的设计水灰比及混凝土的强度等。由于混凝土结构的许多腐蚀过程与自由水的存在有关，因此，结构的设计形状与构造型式对于结构耐久性就显得非常重要。自由水的排泄通畅与否直接影响到结构是否经久耐用，而结构设计形式和构造选取又关系到能否有利于自由水的排泄。结构设计形式采用的原则是：尽可能地减少水的上升通道或避免更多的部位暴露在潮湿环境中；结构细部应有良好的排水系统，以避免长期受水浸泡或有水流淌；应减少各种接缝以免水的侵入和聚集；结构的表面形状应尽可能地简单、平滑，角隅可做成斜面或采用修圆等。
保护层的存在不仅保证了钢筋与混凝土之间的粘结，同时也对钢筋起到保护作用，使有害介质不能轻易地侵入到混凝土内部。根据Fick第二扩散定理，氯离子扩散至钢筋表面的时间与保护层厚度的平方成正比，而在碳化现象中，二氧化碳的扩散速度也与保护层厚度密切相关。一般来讲，保护层越厚，介质侵入到钢筋表面的时间就越长，钢筋锈蚀的程度就越轻，结构就越耐久。由此可见，保护层厚度对于混凝土结构耐久性至关重要。混凝土的设计水灰比是控制结构耐久性的重要因素，一般地，采用低水灰比配制出来的混凝土，不泌水，抗渗性、抗冻性、抗裂性能良好，对提高结构的耐久性非常有利。混凝土的强度是衡量结构整体性能的重要指标，它不仅是结构承载能力的有效保证，而且影响到结构的耐久性能。强度较高的混凝土，一般具有密实性好，抗渗透性、耐磨性、耐腐蚀和抗冻性高等优点，使结构能承受正常使用期间的各种荷载作用和环境作用，具有较好的耐久性。
4、施工因素
施工过程是确保混凝土结构耐久性的重要环节，正确合理的拌制、浇筑、振捣、养护对混凝土结构的耐久性十分有利。首先，严格控制施工中的拌制过程可以使骨料之间结合更加紧密，骨料间的粘结作用是耐久性得以改善的有力保障；其次，适当的浇筑设备和振捣程序，能保证混凝土高度密实而不离析，这一点对混凝土的保护层尤为重要；最后，适当的养护工艺可以降低混凝土的渗透性并使水泥充分水化而增加其耐久性。
5、结束语
以上具体分析了几种影响混凝土结构耐久性主要因素。实际工程中，导致混凝土结构耐久性下降的原因是多方面的，它们之间相互作用，相互影响，最终导致了结构的破坏。因此，在对结构耐久性进行分析时，必须综合考虑这些因素的影响并采取相应措施。
参考文献：
[1]李翌程,朱自立混凝土桥梁结构耐久性设计探析[J].城市道桥与防洪, 2014 (8) :76-78
[2]魏牧林.混凝土结构桥梁的耐久性研究[J].建筑, 2013 (1) :70-71
[3]马文华.耐久性混凝土桥梁结构设计[J].交通世界, 2016 (17) :72-73
[4]闻宝联,肖文凤桥梁混凝土结构耐久性的影响因素[J].混凝土世界2010 (10) :40-44
论文作者:方坤林
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/24
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