浅析钢筋混凝土结构耐久性评定方法

浅析钢筋混凝土结构耐久性评定方法

李丁刘国强

李丁刘国强（阜新市工程质量检测中心辽宁阜新123000）

摘要：建筑物检测的准确性直接影响着结构的鉴定结论和维修加固方案。为了探究氯离子在钢筋混凝土结构中对钢筋的锈蚀情况，分析其对结构耐久性的影响，文章介绍了基于菲克第一、第二扩散定律检测混凝土中氯离子含量的方法。以后研究时应综合考虑混凝土对氯离子的线性固化，以及扩散系数的变化规律，才可以推导出氯离子浓度和扩散系数随时间和位置的变化规律。

关键词：混凝土氯离子耐久性扩散

引言：随着建筑业的飞速发展，混凝土结构的稳定性问题日渐突出。为了确保工程质量，各部门各企业严格依规范对混凝土结构进行检测，诸如通过观感检查密实程度和裂缝情况、采用回弹法检测混凝土强度和碳化深度以及用超声波法检查缺陷等，对沿海地区来说分析混凝土内氯化物的含量也尤显重要。建筑物检测是建筑物进行养护、维修和加固的先导，是决定维修和加固方案可行和正确与否的可靠保证。我们研究的目的是采用更加严谨精准的手段，探明钢筋混凝土结构的破坏机理，估计其破坏的趋势。

文章针对检测项目中的混凝土氯离子含量分析进行了研究。

一、预估混凝土氯离子含量分布的方法简介

由于沿海地区的空气中氯离子浓度相对较大，如果混凝土结构中渗入一定量的氯离子，就会造成内部钢筋被锈蚀，从而造成结构的工作性能下降，并且会降低混凝土的耐久性，最终产生结构失效的现象。那么通过现场氯离子浓度的检测结果判断其在混凝土构件内部随时空的变化趋势，将会有利于评价混凝土结构的使用年限，从而指导生产实践活动，保证工程质量。

大量的生产实践及实验研究表明，混凝土中本就含有一定量的氯离子，它们是以拌合物的形式成为混凝土的组成成分，这部分氯离子还不至于锈蚀内部的钢筋，此外水泥的水化产物对氯离子还有一定的固化作用。相关的实验发现，混凝土内部的钢筋被锈蚀的先决条件就是其附近有相当数量的自由氯离子，而结合氯离子并不会直接造成钢筋锈蚀。为了探究自由氯离子和结合氯离子之间的关系，一种方法是进行多次的试验,通过对数据的线性拟合求出它们之间的比例系数；另一种方法则是用等温吸附线拟合，总结它们之间的非线性关系。

对于混凝土构件来说，其组分里有粗细骨料，在浇筑过程中即便振捣非常到位也避免不了出现许多气孔，所以材质绝不是均匀的，从物理学角度来说混凝土具有各向异性的特点。因此，菲克第一定律认为扩散通量处处相等，不随时间而发生变化。这一观点不适宜评价自由氯离子在混凝土中的扩散规律。此外，混凝土结构浇筑完成之后，其内部性质会不断地发生微小的变化，如果在比较潮湿的环境中会发生水化现象，且随着时间的增长混凝土也会老化，所以混凝土的渗透性能就不是一成不变的。举例说明，混凝土结构拆模后接触空气中的二氧化碳，混凝土碳化，会生成碳酸钙等物质，这种物质会吸附在混凝土里面的小孔上，一定程度上加密了混凝土，然而由于热胀冷缩以及结构变形，混凝土表面经常会出现裂缝，这些裂缝给氯离子敞开了大门，轻松进入。所以说相对于第一定律，菲克第二定律更适合分析氯离子在混凝土中的渗透规律，即认为扩散系数是一个随时空变化的变量。

二、钢筋混凝土施工阶段方法

施工阶段要保证混凝土的耐久性，主要涉及混凝土的原材料、施工工艺、钢筋保护层等三个方面。

1.原材料方面。

水泥应按品种、标号、出厂日期等入库分别堆放，并做好标识，做到先到先用，并防止混掺使用。为了防止水泥受潮，现场仓库应尽量密闭，临时露天暂存水泥也应采用防雨篷布盖严、底板垫高等防潮措施。水泥库存时间不宜过长，一般不宜超过3个月，以防强度降低过多。砂子、碎石在运输、装卸和堆放过程中，应防止离析和混入杂质，并应按产品、种类和规格分别堆放。混凝土搅拌前应根据施工现场砂、石含水率进行现场施工配量比设计，并应现场称量，尽量采用商品混凝土，以提高混凝土质量。在混凝土运输过程中，应保证混凝土不分层、离析，保证施工所需的和易性。混凝土应以最少的转载次数和较短的时间，从搅拌地点运至建筑施工地点，运输道路应尽量平坦，以减少运输时间，避免混凝土分层离析。

2.混凝土浇筑。

应根据工程的结构特点，结合现场条件，制定混凝土浇筑的施工方案。要做好机具准备，保证水电及原材料供应，根据天气季节变化情况，准备好浇筑过程中所需的抽水设备和防雨、防雷、防雪等物资。在浇筑过程中，应控制混凝土的均匀性和密实性，加强混凝土振捣。混凝土在浇筑过程中，应采取措施防止产生裂缝，例如在浇筑梁、板、柱（墙）时，应在柱（墙）浇筑完毕后停歇1～1.5h后再继续浇筑梁、板；对于大体积的混凝土应及时进行二次抹面，防止泥水进入裂缝。

3.钢筋保护层的控制。

钢筋保护层对于钢筋混凝土结构的耐久性有重要意义，首先钢筋必须绑扎正确牢固，不能有漏扎现象，梁板底水平面保护层需用水泥砂浆垫块（垫块中堆入20号铁丝，以便固定）固定，梁、柱、墙等垂直面保护层宜用塑料环圈固定，垫片的间距尺寸不能过疏，以防钢筋移位。

三、监理、检测、监督阶段方法

监理、检测、监督阶段对于钢筋混凝土结构的耐久性有着重要的意义，建议及方法如下：

1.施工单位及监理单位应在浇筑混凝土前对所有外露悬挑结构构件、卫生间、厕所、基础等构件，与侵蚀性气、液体直接接触的构件进行全数检查，其它部位进行抽查，并进行记录。

2.请有关检测部门对保护层进行无损伤检测。此业务由建设方进行安排，其检测部位及数量参考现行《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定进行，建设单位或监理单位参加者至少有一人掌握检测数具的使用及操作方法。

3.质量监督部门对施工单位、监理单位的验收记录、检测报告等资料进行检查，督促相关单位按照国家规范的要求进行。

四、结语

在以往针对氯离子在混凝土中扩散规律的研究时，经常采用硝酸银喷涂法、电位法、化学滴定法以及电子探针微观分析法等等，获得了较好的效果。但是利用菲克第二定律估计出的氯离子扩散通量比实际情况偏大些，从而一定程度上缩短了混凝土结构的使用年限，即耐久性降低。为了提高耐久性，延长混凝土结构使用年限，我们通常要采取相应的措施，比如说加大混凝土强度等级或者增加保护层厚度等等。这样一来，虽然起到了保护钢筋的作用，却增加了施工成本。

现在应该明确一点，自由氯离子对钢筋的锈蚀受多方面条件的影响，要对这些影响做出定量的研究分析还面临着许多的技术难题。因此我们必须加强这方面的科学研究，吸取国内外先进的技术经验，攻坚克难，为钢筋混凝土结构设计提供安全经济的依据。这样，对于评估结构安全性会起到很大的作用，同时为旧结构的改造和修补提供极具参考价值的依据。

参考文献

[1]樊云昌等编著混凝土中钢筋腐蚀的防护与修复[M].中国铁道出版社，2001。

[2]赵铁军万小梅一种预测混凝土氯离子扩散系数的方法[J].工业建筑，2001，(12)。

[3]杨淑慧曾力腐蚀对钢筋力学性能影响的研究[J].郑州大学学报(工学版)，2005，(02)。

[4]夏宁钢筋混凝土结构耐久性的研究[D].扬州大学，2002。

[5]郑鹏浅谈混凝土工程的质量通病及防治措施[J].建筑与预算，2010。

[6]金伟良赵羽习著混凝土结构的耐久性[M].科学出版社，2002。

[7]牛荻涛著混凝土结构耐久性与寿命预测[M].科学出版社，2003。

[8]张誉蒋利学张伟平屈文俊混凝土结构耐久性概论[M].上海：上海科学技术出版社，2003。