第１８期 江苏科技信息 Ｊｉａｎｇｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｎｏ．１８ ２０１７年６月 Ｊｕｎｅ，２０１７ 混凝土结构的耐久性研究 韩梦泽，刘宗琦 （商丘工学院土木工程学院，河南商丘４７６０００） 摘要：目前混凝土结构被广泛应用于建筑与土木工程当中，但是在材料自身和外部环境共同作用下普遍 存在着耐久性问题。文章总结了混凝土结构耐久性研究进展，简要介绍了混凝土结构耐久性损伤的现象， 最后进行了总结展望。 关键词：混凝土结构；耐久性；钢筋锈蚀 ０引言 混凝土结构以其耐火性能好、结构造型灵活、可 土遭受腐蚀破坏、混凝土碳化破坏、混凝土中的碱集 料反应等。 １．２从构件层次对耐久性的研究 塑性和整体性好、适用于结构抗震等优点，被广泛应 用于建筑与土木工程当中。虽然混凝土结构具有众多 优点，但任何一种结构形式在长期的外部环境和自然 条件的双重作用下，其功能都会逐步的衰减，混凝土 结构也不会例外。在材料自身因素及其外部原因作用 下，其整体性、耐火陛、安全性和使用寿命都会逐步下 降。混凝土结构耐久性问题越来越多地受到人们关注 和重视，耐久性问题日益突出。 开展对混凝土结构耐久性的研究，具有重要意义。 方面，通过对混凝土结构耐久性的研究，对引起混 凝土结构耐久性的原因、耐久性损伤的现象进行分析， 对处于正常使用阶段的建筑物进行科学的耐久性评 估，从而可以对其出现的问题选择正确的处理方法； 另一方面，也可以通过对混凝土结构破坏现象及引发 的结构工程事故进行分析，吸取经验教训，制定混凝 土耐久性设计新规范。因此，混凝土耐久性研究不仅 可以对已经建成的建筑结构进行评估和检测，而且可 以对待建结构进行耐久性设计指导。 一混凝土构件研究的基础是混凝土材料研究，而混 凝土构件研究是混凝土结构研究的基础。钢筋锈蚀引 起的混凝土膨胀开裂问题、锈蚀钢筋与混凝土黏绪ｌ生 能问题和构件承载力变化的问题，这是构件层次研究 的主要工作。 １．３从结构层次对耐久性的研究 混凝土结构层次耐久性研究不单是一个领域的 问题，需要综合考量。混凝土结构层次耐久性研究的 重点就是怎样提高新建混凝土结构的耐久性、设计 水平和混凝土结构的耐久性评估和剩余寿命的预测， 毕竟，进行耐久性研究的最终目的就是解决这两个 问题，现在的研究工作也是主要从这两个方面开展进 行的。 ２混凝土结构耐久性损伤的现象 经过对结构耐久性损伤原因进行分析，混凝土耐 １ 混凝土结构耐久性研究现状 混凝土结构的耐久性通常在材料、构件和结构三 久性损伤现象主要就是两大类。第一类是由于化学作 用引起的损伤，化学作用引起的破坏现象主要表现形 式是混凝土碳化、混凝土中的钢筋锈蚀、混凝土中的 碱一集料反应和化学腐蚀。第二类是由于物理作用引 起的损伤，物理作用引起的破坏现象主要表现形式是 混凝土冻融破坏、碰撞、磨损等。 ２．１混凝土的碳化 个层次进行研究。目前在前两个层次研究的较多，特 别是在混凝土材料方面，毕竟材料方面的研究开始得 较早；在构件方面的研究经过不断努力也取得了很多 成果。在结构层次的研究才刚刚起步，结构设计人员 要力求在设计阶段就能控制耐久性。 １．１从材料层次对耐久性的研究 混凝土的碳化就是空气中的二氧化碳渗入混凝 土中，与混凝土中的碱性物质也就是氢氧化钙，在有 水和其他酸性气体存在和作用的情况下发生化学反 应，生成碳酸钙和水，并使混凝土内部碱性降低的过 国内外专家学者经过多年的研究已经大大丰富 了材料层次耐久性的理论成果。从材料层次研究，顾 名思义，研究的主要对象就是混凝土和钢筋。对混凝 土研究的是混凝土各组成材料由于自身原因或者是 外部环境造成的破坏，主要有混凝土冻融破坏、混凝 程。碳化会突破混凝土保护层，降低混凝土内部的碱 性，使钢筋失去应有的保护，混凝土耐久性下降。 ２．２混凝土中的钢筋锈蚀 钢筋被腐蚀会对混凝土结构性能造成巨大的破 作者简介：韩梦泽（１９８８一），男，河南商丘，硕士；研究方向：土木工程研究。 ３２— 第１８期 ２０１７年６月 Ｎｏ．１８ 江苏科技信息・基础研究 Ｊｕｎｅ，２０１７ 坏，破坏的主要现象是使混凝土结构中实际钢筋截面 面积减小，钢筋的各项力学性能严重下降，从而导致 钢筋与混凝土之间的黏接力破坏和握裹力减小；更严 重的是钢筋锈蚀会在钢筋表面和混凝土内部生成腐 蚀产物，使混凝土体积膨胀，钝化膜破裂，混凝土表面 开始出现裂缝，从而导致混凝土的破坏。 ２．３混凝土冻融破坏 于欧洲大部分国家的混凝土结构设计规范，不能与我 国建筑行业的发展相适应，从而需要基于实际应用情 况，对其做出合理的修改与调整。另一种方法是将混 凝土结构的耐久性设计分为两个方面，一方面是计算 与核算，另一方面是构造。但是该方法同样存在一定 缺陷，比如习惯单一破坏因素的实验研究，如果与现 实的情况不相符，要耗费大量的人力、物力来进行组 织收集所需要的数据、材料等，从而得出的结论不够 准确。所以针对混凝土结构耐久性不断出现的新问 题，混凝土耐久性设计方法不能再局限于过去的方 混凝土发生冻融破坏时，混凝土中的水一般都是 处于饱和状态下，混凝土孔隙中的水在低温下受冻结 冰后造成体积膨胀，在反复作用和经多次受冻融化循 环后，内应力超过混凝土抵抗强度，使混凝土发生由 表及里的破坏。 ２．４碱一骨料反应 法，必须加大创新设计方法的研究，而且最重要的一 点就是设计方法应与我国建筑行业的发展相适应。 ４结语 碱一骨料反应是指混凝土原材料中的水泥水化作 用生成的碱性氧化物中碱和骨料中的活性成分二氧 化硅发生化学反应，在混凝土浇筑成型后随着时间的 推移逐渐反应，在吸水后使｝昆凝土产生较大的体积膨 混凝土结构的耐久性是一个非常复杂的问题，结 构没有达到应有的耐久性能，绝对不可能仅仅是某一 个原因所造成的，而是涉及外部环境、材料自身、设计 胀，使混凝土开裂的现象。 ３混凝土结构耐久性研究方向 ３．１加大材料层次上的耐久性研究的深度 构造、施工管理等多种因素。混凝土结构耐久ｌ生研究 工作在前人的不懈努力下，已经取得了重大进展和丰 硕成果，但仍有许多不完善的地方需要进一步深入探 索。关于混凝土耐久性的研究一定会随着科技的发展 而愈加深入，各式新材料和新技术的不断研发和投入 使用也会使得混凝土的耐久性不断提高。 参考文献 ［１］程云虹，刘斌．混凝土结构耐久性研究现状及趋势ＥＪ］． 对于混凝土来说，目前对混凝土碳化后其力学性 能的研究以及氯离子渗透实验的研究不多。对于钢筋 来说，混凝土结构发生耐久性问题，最重要的一个因 素就是钢筋锈蚀，所以至关重要的一个研究就是去建 立一个合理的钢筋锈蚀率模型。锈后混凝土构件承载 力的计算也是今后研究的重中之重，研究比较少的还 有钢筋材料性能变化这一方面。混凝土结构耐久性材 料层次已经研究得比较深入了，以上这些领域的研究 应该朝着深度的方向去发展了。 ３．２混凝土结构耐久性设计方法创新的研究 东北大学学报（自然科学版），２００３（６）：６００—６０５． ［２］陈肇元．混凝土结构的耐久性设计方法ＥＪ Ｊ．建筑技 术，２００３（５）：３２８—３３３． ［３］牛获涛．混凝土结构的耐久性与寿命预测［Ｍ］．北 京：科学出版社，２００３． ［４］刘德成．提高钢筋混凝土结构耐久性的措施［Ｊ］．科 技信息，２０１４（３６）：６３１． （责任编辑王真） 混凝土结构耐久性的设计方法主要有两种，第一 种是欧洲国家制定的设计规范，这个设计规范成功解 决了在结构构造方面的要求，但是这个方法主要适用 Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｈａｎ Ｍｅｎｇｚｅ，Ｌｉｕ Ｚｏｎｇｑｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｑｉｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｑｉｕ ４７６０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｉｖｉｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｂｕｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｔｈｅ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｔｓｅｌｆ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｎ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄａｍａｇｅ， ｉｎａｌｌｙ ｍａｋｅｓ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎｓ．ｆ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ；ｓｔｅｅｌ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ３３