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浅析钢筋混凝土结构耐久性改善措施

信息来源:hunningtu.biz  时间:2008-02-27  浏览次数:151

  摘要:随着钢筋混凝土结构规范要求越来越高,目前钢筋混凝土耐久性问题已引起广泛重视,影响钢筋混凝土结构耐久性的因素是多方面的,因此应在钢筋混凝土结构的设计、施工及维护的各个阶段采取有效可行的措施来提高钢筋混凝土结构的耐久性。
  关键词:钢筋混凝土耐久性改善措施
  一、前言
  工程安全性与耐久性对我国当前土建工程建设具有重要探讨意义,建设部近年所作的一项调查表明,国内大多数钢筋混凝土建筑物在使用25~30年后即需大修,处于严酷环境下的钢筋混凝土建筑物使用寿命仅15~20年。有一部分工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。因混凝土顺筋开裂和剥落,需要大修的屡见不鲜。从可持续发展的要求出发,这种现状会导致资源、能源不合理的消耗,并因大量失效或毁坏的结构物拆除而形成大量的垃圾。西方先行的国家在此方面的经历证明,混凝土结构修补和加固的费用比新建的还要大得多。随着生产的发展,一方面,处于严酷环境中的混凝土结构工程数量增多,另一方面水泥和混凝土材料的性能有了很大的变化,而现有关混凝土结构设计与施工的规范很少考虑这种情况。知识和观念陈旧,对混凝土结构耐久性的认识不足,耐久性设计和施工的技术不成熟,增加了当前混凝土结构工程的隐患。
  二、钢筋混凝土结构的耐久性
  所谓混凝土结构的耐久性是指该种结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下,保持其自身工作能力的性能。混凝土结构根据所处环境的不同可以划分为一般大气环境、海洋环境、土壤环境及工业环境等。混凝土结构材料内部因素的作用指的是材料的物理和化学作用,如混凝土的碳化、钢筋的锈蚀等。由钢筋混凝土耐久性引起的结构工作性能的改变包括混凝土结构件的承载能力降低,最终影响整个结构的安全性,其中建筑钢筋混凝土结构较为普通。
  因此,钢筋混凝土结构耐久性失效的原因存在于结构的设计、施工及维护的各个环节。以往的乃至现在的结构工程设计中,普遍存在着重强度设计而轻耐久性设计的现象。我国颁布的混凝土结构设计规范中,除了一些保证混凝土结构耐久性构造措施之外,只是在正常使用极限状态验算中控制对结构耐久性设计并不起决定性的耐久性,常见的施工问题如混凝土质量不合格、钢筋保护层厚度不足都有可能导致钢筋提前锈蚀。另外,在结构的使用过程中,由于没有合理的维护而造成的结构耐久性降低也是不容忽视的,如对结构的碰撞、磨损以及使用环境的劣化,这都会使混凝土结构无法达到预定的使用年限。
  钢筋混凝土结构是混凝土与钢筋的复合体,它的腐蚀形态可分为两种:一是由混凝土的耐久性不足,其本身被破坏,同时也由于钢筋的裸露、腐蚀而导致整个结构的破坏;二是混凝土本身并未腐蚀,但由于外部介质的作用,导致混凝土本身化学性质的改变或引入了能激发钢筋腐蚀的离子,从而使钢筋表面的钝化作用丧失,引起钢筋的锈蚀。因此,应着重从改善混凝土本身性能及防止钢筋锈蚀这两方面出发提高钢筋混凝土结构的耐久性。
  三、钢筋混凝土锈蚀破坏及防止措施
  1.钢筋混凝土锈蚀破坏
  钢筋锈蚀是引起混凝土结构耐久性下降的最主要和最直接因素,目前对影响钢筋锈蚀的因素、锈蚀钢筋材料性能的变化、钢筋锈蚀的防护和检测等各方面均有较多的研究。
  混凝土中钢筋的锈蚀破坏过程可分为三个阶段:阶段Ⅰ,从结构建成到钢筋表面钝化膜破坏;阶段Ⅱ,钢筋开始锈蚀,直到混凝土保护层出现顺筋开裂;阶段Ⅲ,钢筋加速锈蚀直到构件丧失承载能力。
  混凝土在一种或多种外界作用下,材料的耐久性能会发生衰退,而逐渐失去了对其内部钢筋的保护作用。当钢筋外面的混凝土中性化或出现开裂等情况,钢筋失去了碱性混凝土的保护,钝化膜破坏并开始锈蚀。锈蚀的钢筋不但戴面积有所损失,材料的各项性能也会发生衰退,从而影响混凝土构件的承载能力和使用性能。混凝土中的钢筋锈蚀一般为电化学锈蚀。当二氧化碳、氯离子等腐蚀介质侵入时,混凝土的碱性降低,或者混凝土保护层受拉开裂等都将造成全部或局部钢筋表面的钝化状态破坏,同时钢筋表面的不同部位还会出现较大的电位差,形成阳极和阴极,在一定的环境条件下(如氧和水的存在),钢筋就开始锈蚀。锈蚀的形式一般为斑状锈蚀,即锈蚀分面在较广的表面面积上。
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