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混凝土的耐久性與混凝土結(jié)構(gòu)物的安全性

文檔作者：黃士元		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年02月21日
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瞧 刪． 耐 生． 瘟 、竺-
1996年第1期 混凝土與水泥制品 1996 No1
2月 CHINA coNCRETE AND CEMENT PRODU( S February
—
、＼混凝土的耐久性與混凝土結(jié)構(gòu)物的安全性。
(上海建材學(xué)院) 1 ；
1．混凝土耐久性問曩再也不能忽視了 始大規(guī)模建設(shè)．拄七十年代末發(fā)現(xiàn)大量混凝
我國正在進(jìn)行大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和基 土結(jié)構(gòu)物破壞． 從而混凝土耐久性問題越來
礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)．其規(guī)模和發(fā)展速度在中國歷史
上是空前的．在世界上也是罕見的。根據(jù)黨的
十四屆五中全會提出的“九五”計(jì)劃和2010
年的奮斗目標(biāo)．預(yù)計(jì)我國的基本建設(shè)將至少
持續(xù)20年。我國這一代和下一代土建科技人
員正面臨這干載難逢的大好機(jī)會。
我國已建的、正在建的和未來即將建造
的許多大型和中型工程．包括水庫、水工結(jié)
構(gòu)、海港工程、橋梁、高速公路、高樓大廈等
等，無一不以混凝土和鋼筋混凝土作為主要
建筑材料和結(jié)構(gòu)，這不僅因?yàn)橄鄬ζ渌Y(jié)構(gòu)
材料而言，混凝土是一種經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的材料，
而且還是最耐久的材料之一。我們可以豪不
夸張地說，現(xiàn)代混凝土技術(shù)能保證混凝土工
程結(jié)構(gòu)物的使用壽命達(dá)一百年以上甚至更
長。然而國內(nèi)外都出現(xiàn)了相當(dāng)多的混凝土結(jié)
構(gòu)物沒有達(dá)到預(yù)期的使用年限受環(huán)境作用而
過早破壞的實(shí)例。如據(jù)1980年的報(bào)導(dǎo)，美國
有56萬座公路橋因除冰鹽引起混凝土剝蝕
和鋼筋銹蝕，其中有9萬座需大修或重建，僅
1978年一年經(jīng)濟(jì)損失達(dá)63億美元? 。其他歐
美發(fā)達(dá)國家的情況也如此。據(jù)估計(jì)在發(fā)達(dá)國
家混凝土結(jié)構(gòu)物的維修費(fèi)用是建設(shè)投資的
40％ 以上【2J。西方發(fā)達(dá)國家從二戰(zhàn)結(jié)束后開
越受到重視．其間隔大約20年。
我國混凝土結(jié)構(gòu)物的耐久性問題也不容
樂觀。六十年代建造的混凝土水工結(jié)構(gòu)和海
港工程的混凝土質(zhì)量普遍較差．如江蘇省曾
對五十年代末建的48座中小型水工建筑物
調(diào)查．結(jié)果表明．有23座混凝土表面凍融剝
蝕嚴(yán)重。江蘇揚(yáng)州的萬福閘使用七、八年后，
混凝土碳化深度竟超過60mm，鋼筋銹蝕嚴(yán)
重。我國東北某大型水電站的大壩，使用幾年
后就發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重凍融破壞。海港工程結(jié)構(gòu)的鋼
筋銹蝕尤為嚴(yán)重，如連云港碼頭1976年建成
后．1980年就開始發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕。京津兩市
的立交橋使用時(shí)間還不長，即出現(xiàn)較嚴(yán)重的
開裂和鋼筋銹蝕。黑龍江省某高速公路建成
通車，剛過一個(gè)冬季．即產(chǎn)生除冰鹽引起的路
面混凝土剝蝕．影響繼續(xù)通車使用。這類破壞
實(shí)例舉不勝舉。已建結(jié)構(gòu)物的混凝土耐久性
的潛在隱患也不少。參照發(fā)達(dá)國家的歷史教
訓(xùn)．可以預(yù)計(jì)．在2l世紀(jì)初我國將出現(xiàn)混凝
土結(jié)構(gòu)物的維修高潮．并將持續(xù)相當(dāng)長一段
時(shí)間。每年所需的維修費(fèi)用可能高達(dá)數(shù)干億
元之巨。
混凝土的耐久性直接影響結(jié)構(gòu)物的安全
性和使用性能?；炷吝_(dá)不到使用年限而過
· 國家自然科學(xué)基金資助珂目
· t 本文作者為美國混凝土學(xué)會混凝土耐久性委員會咨詢委員
一— — 4 ——
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早破壞不僅損害國家的經(jīng)濟(jì)利益，也威脅人
民的安全。我們必須從現(xiàn)在起十分重視混凝
土的耐久性問題。過去對混凝土耐久性重視
不夠原因是多方面的，這是我國重視產(chǎn)品數(shù)
量不重視產(chǎn)品質(zhì)量在土建業(yè)的一個(gè)具體表
現(xiàn)；也是建設(shè)部門和施工部門重近期效益輕
長遠(yuǎn)利益、重局部利益輕國家利益的一種表
現(xiàn)。同時(shí)也須我們土建技術(shù)人員包括設(shè)計(jì)、施
工、材料工作者再學(xué)習(xí)再認(rèn)識。為此，本文作
者想就混凝土耐久性與工程結(jié)構(gòu)物的安全
性、按耐久性設(shè)計(jì)混凝土和提高混凝土耐久
性的途徑提出一些看法。
2．鋼筋混凝± 結(jié)構(gòu)的安全性艟肘聞而降
低
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師是非常關(guān)心結(jié)構(gòu)安全的。結(jié)
構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則是對結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的最大
荷載(最不利的荷載組合L～ )乘上安全系
數(shù)7后必須小于結(jié)構(gòu)的極限承載能力[L]以
保證結(jié)構(gòu)物的絕對安全?？捎孟率奖硎荆?
7．Lm ?！?【LJ (1)
式中安全系數(shù)T已考慮了超載安全系數(shù)
和材料強(qiáng)度安全系數(shù)的綜合。某一結(jié)構(gòu)的實(shí)
際安全系數(shù)T 可用下式表示
= [L]tLm (2)
總的說來，混凝土的性能是隨時(shí)間在變
化的。在嚴(yán)酷的使用條件下，混凝土的某些性
能或多種性能的綜合隨時(shí)聞而劣化，如化學(xué)
反應(yīng)而致的強(qiáng)度降低，混凝土保護(hù)層液相內(nèi)
的cl。離子濃度的增加，因碳化使保護(hù)層的中
性化，凍融交替造成了表面的剝落和強(qiáng)度的
降低，各種原因造成的混凝土的體積變形而
致的附加內(nèi)應(yīng)力等等?；炷恋哪硞€(gè)性能或
多種性能隨時(shí)間的劣化必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物承載
能力隨使用時(shí)間的降低。如保護(hù)層受碳化后
鋼筋開始銹蝕，或者當(dāng)鋼筋表面混凝土中液
相cr離子濃度達(dá)到某極限值后鋼筋也開始
銹蝕，鋼筋斷面的減少必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物承載
能力的降低。又如各種原因造成混凝土開裂．
結(jié)構(gòu)整體性變差也使承載能力降低，如此等
等。結(jié)構(gòu)物承載能力[L]隨時(shí)間的降低也就
是它的實(shí)際使用安全系數(shù)7宴隨使用時(shí)間的
降低。
一般情況下，結(jié)構(gòu)的承載能力在某種使
用環(huán)境下隨時(shí)間的變化如圖所示。
二一l==一二 脯 —二=j-一
使 甩時(shí)間f年)
結(jié)構(gòu)的承載能力與 使坩時(shí)問的黃景
I一正常情況下；Ⅱ一不正常情況F
在使用的初期(比如說1 2年內(nèi))結(jié)構(gòu)
的承載能力隨時(shí)同有所增加，主要原因是混
凝土中水泥繼續(xù)水化，混凝土的微裂紋有自
愈能力，因而強(qiáng)度有所提高。接著持平一段時(shí)
間達(dá)A點(diǎn)后，承載能力開始逐漸降低。當(dāng)承載
能力降到最大荷載L? 時(shí)(c點(diǎn))．結(jié)構(gòu)的安
全系數(shù)接近1，此時(shí)結(jié)構(gòu)就有倒塌的危險(xiǎn)．這
當(dāng)然是不允許的。所以當(dāng)承載能力降到某一
可以接受的值(B點(diǎn))時(shí)，結(jié)構(gòu)就應(yīng)大修或加
固，這個(gè)使用時(shí)間已達(dá)到使用壽命的極限，成
為服務(wù)年限(Setrice Life)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失誤、材料配方錯誤和施工質(zhì)
量低劣都能造成結(jié)構(gòu)物承載能力隨時(shí)間急劇
地下降，也即安全性下降，從而大大縮短了結(jié)
構(gòu)的服務(wù)壽命(曲線Ⅱ)。
舉例來說，某一海港結(jié)構(gòu)當(dāng)保護(hù)層厚度
為8cm時(shí)，達(dá)到A點(diǎn)鋼筋開始銹蝕的時(shí)間為
20年，需要大修的時(shí)間為25年。但如此結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度為4em，混凝土的配比和強(qiáng)
度不變，則達(dá)到A點(diǎn)的時(shí)間預(yù)期將縮短為5
年，8～ 9年后可能就需大修了。又譬如圖中
一5
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的曲線I代表一立交橋在正常環(huán)境下使用
的情況．它的使用壽命可達(dá)40～50年．但如
果在冬季的橋上撤除冰鹽防滑．雨混凝土又
沒有采取任何防止除冰鹽破壞的措施，則可
能在經(jīng)過幾個(gè)冬季撤除冰鹽后，橋就需要大
修了。
我們的責(zé)任是在技術(shù)上以正確的結(jié)構(gòu)設(shè)
計(jì)和材料設(shè)計(jì)避免發(fā)生非正常的結(jié)構(gòu)安全性
隨使用時(shí)間大幅度降低的事件。
3按耐久性設(shè)計(jì)混凝土
要提高混凝土結(jié)構(gòu)物的安全性和延長使
用壽命，必須建設(shè)單位、設(shè)計(jì)和施工單位和材
料科技人員的高度重視和通力合作，而結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)規(guī)程是最重要的第一關(guān)。
老的教科書和設(shè)計(jì)規(guī)程主要關(guān)心的是力
學(xué)計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算出受力情況和應(yīng)力，提出
要求的混凝土等級(混凝土標(biāo)號)。因此除了
水工、海港混凝土外．材料配合比設(shè)計(jì)和施工
質(zhì)量監(jiān)督也順理成章地把混凝土強(qiáng)度作為唯
一指標(biāo)。因此長期以來形成了“按強(qiáng)度設(shè)計(jì)混
凝土”的傳統(tǒng)模式。這種傳統(tǒng)的單純考慮強(qiáng)
度的設(shè)計(jì)模式已經(jīng)成為當(dāng)今提高混凝土耐久
性和結(jié)構(gòu)安全性的主要障礙，也是與現(xiàn)代混
凝土技術(shù)格格不入的。
自七八十年代以來，西方國家高度重視
混凝土耐久性問題．美國AC1規(guī)范、英國混凝
土結(jié)構(gòu)規(guī)范(BSSll0修訂版)、英國標(biāo)準(zhǔn)局施
工規(guī)范(CP110)、日本土木學(xué)會規(guī)范、國際預(yù)
應(yīng)力混凝土學(xué)會規(guī)范等都對混凝土耐久性作
出明確嚴(yán)格的規(guī)定。例如英國混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)
范(BS8110修訂版)共八章，除鋼筋和預(yù)應(yīng)力
束兩章外．從總則到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和細(xì)部構(gòu)造各
章都有耐久性的專門條款，根據(jù)暴露環(huán)境條
件的嚴(yán)酷程度對最小僳護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)
度、抗凍性、最大水灰比、水泥品種、最小水泥
用量、最大膠結(jié)料用量(水泥+混臺材料)、
引氣量、集料要求等等作出具體規(guī)定。這就為
保證混凝土的耐久性和安全性把住了結(jié)構(gòu)設(shè)
計(jì)這一關(guān)。
— — 6 ——
我國現(xiàn)行的鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范對混凝
土耐久性重視不夠，有的要求偏松，如保護(hù)層
厚度偏?。箖鲂砸笃停挥械纳踔翛]有提
出要求．如我國公路過去多數(shù)用瀝青路面．現(xiàn)
在混凝土路面越來越多，公路的暴露環(huán)境比
較惡劣，特別是北方的路面，而規(guī)范對混凝土
路面的耐久性幾乎沒有相應(yīng)的要求。公路上
撒除冰鹽是新問題，幾乎還沒有認(rèn)識，這就難
怪公路上一撤除冰鹽．一二年后路面即出現(xiàn)
剝蝕破壞。
沖破接強(qiáng)度設(shè)計(jì)混凝土的傳統(tǒng)觀念已成
為土建工程界和混凝土工程界的當(dāng)務(wù)之急。
對處于不遭氣候作用和侵蝕環(huán)境作用的混凝
土結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度當(dāng)然還是混凝土質(zhì)量的主要指
標(biāo)．混凝土按強(qiáng)度設(shè)計(jì)。對處于暴露環(huán)境為中
等嚴(yán)酷程度的混凝土，如處于水中、有冷凝
水、交替干濕、不太嚴(yán)酷的凍融交替．混凝土
應(yīng)同時(shí)滿足強(qiáng)度和耐久性要求。對處于惡劣
暴露條件下的混凝土，如處于酸性介質(zhì)、侵蝕
性土壤、海水浪濺區(qū)、嚴(yán)寒地區(qū)受凍融交替、
除球鹽等等，混凝土強(qiáng)度相對來講已不是主
要矛盾，混凝土應(yīng)主要按耐久性進(jìn)行設(shè)計(jì)。
除了暴露環(huán)境外，結(jié)構(gòu)物的重要程度和
要求的服務(wù)年限是混凝土按耐久性設(shè)計(jì)的重
要依據(jù)。如何根據(jù)不同服務(wù)年限的要求，在耐
久性設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的參數(shù)，這方面在現(xiàn)有
的規(guī)范中反映還很不足。按耐久性設(shè)計(jì)混凝
土的高級階段應(yīng)該是按服務(wù)年限設(shè)計(jì)混凝
土，作者曾有專文介紹l3】，這里不再展開了。
設(shè)計(jì)工作者在設(shè)計(jì)中提出了對耐久性的
具體要求后，材料科技人員就應(yīng)按要求設(shè)計(jì)
混凝土配方，除達(dá)到強(qiáng)度、流動性外．還要保
證結(jié)構(gòu)物在該具體環(huán)境下的耐久性。
為了完成混凝土設(shè)計(jì)的這一轉(zhuǎn)變．亟需
要土建工程師和材料工程師的合作。目前，有
關(guān)耐久性方面的研究成果和知識主要還只是
在有關(guān)材料研究人員中傳播．普及工作做得
很不夠．而土建設(shè)計(jì)和施工技術(shù)人員缺乏這
方面的新知識和信息。材料研究人員除了進(jìn)
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行破壞機(jī)制和實(shí)驗(yàn)研究外很有必要結(jié)合工程
實(shí)際去解決一些具體的綜合的耐久性問題。
在土建結(jié)構(gòu)和施工與材料研究之間亟需架設(shè)
起互相交流、互相學(xué)習(xí)、互相合作的橋梁。
在完成了從混凝土按強(qiáng)度設(shè)計(jì)到按耐久
性設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，并在設(shè)計(jì)規(guī)范、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和混
凝土配方設(shè)計(jì)予以落實(shí)后，預(yù)期我國混凝土
工程的耐久性和安全性將有很大的提高，大
部分的混凝土工程過早破壞得以避免．維修
費(fèi)用將大幅度下降。具體體現(xiàn)在下列諸方面：
(1)北方地區(qū)乃至長江以北的中部地區(qū)
可能遭受凍融交替的混凝土，如都能摻加引
氣劑，抗凍性將大大提高，受凍融破壞的事倒
肯定可避免。
(2)混凝土路面的耐久性得以改善。北
方地區(qū)用除冰鹽的路面采取相應(yīng)防除冰鹽破
壞的措施后，嚴(yán)酷的路面剝蝕現(xiàn)象得到很大
改善，需要維修的時(shí)間延長。
(3)在有cr 離子環(huán)境和潮汐環(huán)境的混
凝土結(jié)構(gòu)，適當(dāng)增大保護(hù)層厚度，鋼筋銹蝕得
以減輕，服務(wù)年限延長。這里還想再次強(qiáng)調(diào)，
從理論上講，鋼筋開始出現(xiàn)銹蝕的時(shí)間t近
似地與保護(hù)層厚度x的平方成正比，即：
t= Kx2
式中K主要決定于混凝土的密實(shí)度。保
護(hù)層厚度增加1倍，則鋼筋開始銹蝕的時(shí)間
延長3倍。
(4)在有可能產(chǎn)生堿一集料反應(yīng)的條件
下．混凝土設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，
發(fā)生堿一集料反應(yīng)的幾率將大為降低。
4．進(jìn)一步提高混凝土結(jié)構(gòu)物耐久性的途
徑
前面談了我國混凝土結(jié)構(gòu)物耐久性方面
存在的聞題，然而自八十年代初以來，我國混
凝土工程質(zhì)量和耐久性的提高是無可爭辨的
事實(shí)．工程甩的混凝土平均強(qiáng)度的大幅度提
高也說明了總體耐久性的提高．各種外加劑
的大量使用為提高耐久性提供了物質(zhì)和技術(shù)
基礎(chǔ)。更可貴的，在耐久性研究經(jīng)費(fèi)較緊的條
件下，一些高等院校和研究院所長期堅(jiān)守著
耐久性研究陣地，十幾年來我國在耐久性方
面的主要研究成果可歸納為下列一些方面：
(1)南京化工學(xué)院在堿一集料反應(yīng)的機(jī)
制、活性骨料的判別技術(shù)和堿一集料反應(yīng)防
治方面的研究；
(2)上海建材學(xué)院預(yù)見除冰鹽對混凝土
路面破壞的嚴(yán)酷性，在我國還沒有用除冰鹽
時(shí)就開始了對除冰鹽的破壞機(jī)制和預(yù)防技術(shù)
進(jìn)行了研究，取得初步成果；
(3)北京水利科學(xué)院、南京水科院等水
工科研部門對水工混凝土的耐久性包括抗凍
性、抗磨蝕性的研究，對保證新建水工結(jié)構(gòu)的
耐久性作出了卓越的貢獻(xiàn)；
(4)交通部一航局科研所等對海港混凝
土海水凍融破壞的研究和南京水科院對海港
混凝土中鋼筋銹蝕和陰離子保護(hù)技術(shù)的研
究；
(5)我國第一代混凝土耐久性專家系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)軟件于1993年問世，包括南京化工學(xué)
院唐明述等編的堿一集料反應(yīng)專家系統(tǒng)和上
海建材學(xué)院黃士元等編的抗凍性、碳化和
a 離子擴(kuò)散的專家系統(tǒng)；
(6)出現(xiàn)了一些高抗化學(xué)侵蝕的新型水
泥的苗頭，如堿～ 礦渣一粉煤灰系統(tǒng)，硫鋁
酸鹽和鐵鋁酸鹽系統(tǒng)。
有識的專家教授【4 指出：過去對耐久性
的研究往往偏于單一破壞因素的實(shí)驗(yàn)室研
究．而我們對混凝土破壞的物理一化學(xué)過程
的知識大部分來源于工程結(jié)構(gòu)的典型實(shí)例。
實(shí)際上，混凝土的破壞很少是由于單一原因，
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)實(shí)際的破壞進(jìn)展過程中常有一種以
上的破壞因素在起著作用。通常若干物理和
化學(xué)的破壞因素相互交叉和相互增強(qiáng)，以至
不能正確地分析其真實(shí)破壞原因。誠然，單一
因素的實(shí)驗(yàn)室研究對獲得破壞機(jī)制、影響因
素的規(guī)律和防止措施的知識是很重要和不可
缺的，今后這方面的研究還須進(jìn)行。然而，今
天二十世紀(jì)末耐久性研究已發(fā)展到這樣一個(gè)
— — ' — —
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階段，破壞機(jī)制和理論已基本搞清楚(這里說
是基本搞清，不是完全和深入搞清)，而大量
工程實(shí)際問題亟待解決，因此研究工作必然
面臨單項(xiàng)因索向綜合因索，實(shí)驗(yàn)室向工程實(shí)
際的觀察分析和研究成果向工程推廣的轉(zhuǎn)
變。從某種意義上說，解決工程問題比實(shí)驗(yàn)研
究更為復(fù)雜和艱巨。實(shí)際的混凝土破壞常為
并發(fā)癥”，在診斷時(shí)既要羅列病灶，更須找到
“原發(fā)”因素，才能更有效的“下藥治療”。因
此必須要有耐久性理論與工程實(shí)際的結(jié)臺和
材料工作者與施工工作者的結(jié)合。作者預(yù)期
在今后五年或十年內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)物(不單單
指混凝土材料)的耐久性研究在這方面將取
得更大的進(jìn)展。
從混凝土材料的角度，以及從綜合作用
上考慮，提高混凝土耐久性的有效途徑可歸
納如下：
(1)提高混凝土的密實(shí)度
除了機(jī)械磨損外，所有環(huán)境因索對混凝
土的物理一化學(xué)作用都是通過水介質(zhì)進(jìn)行
的，也就是說，水是環(huán)境對混凝土破壞的載
體，所以力求拒水于混凝土之門外是提高耐
久性的有效途徑
提高混凝土密實(shí)度的措施固然很多．如
摻微集料、加強(qiáng)施工養(yǎng)護(hù)等，但最主要的措施
是降低水灰比，也即提高強(qiáng)度。提高混凝土強(qiáng)
度對提高抗?jié)B性、降低c1一離子擴(kuò)散系數(shù)、提
高保護(hù)鋼筋銹蝕的性能都有明顯的效果，對
提高抗凍融性、抗化學(xué)侵蝕性和抗堿一集料
破壞也有一定的效果。
水灰比和強(qiáng)度對混凝土滲透性和擴(kuò)散性的影響
表1
強(qiáng)度 滲適系數(shù) a 離子擴(kuò)散系數(shù)
水蕊比
(MPa) (10 eud~) (10 ：cm ／s)
U 35 80 0 l 2 5
0 40 60 0 5 4 0
0 50 40 2 0 ／
0．60 25 6 0 8 0
表I列出水灰比(強(qiáng)度)對混凝土抗?jié)B
8 一
性和抗Cr離子擴(kuò)散的影響。由于影響混凝
土滲透性和擴(kuò)散性的因素很多，包括集料因
索，所以表中的數(shù)據(jù)不是很準(zhǔn)確的，但可以看
出其影響的趨勢和程度。
(2)在混凝土中摻加混合材料
有些混凝土結(jié)構(gòu)不需要很高的強(qiáng)度，但
受暴露環(huán)境的侵蝕，在這種情況下，為了提高
耐久·睫而大幅地提高強(qiáng)度在經(jīng)濟(jì)上是不合理
的。也有些破壞因索(如堿一集反應(yīng)、凍融交
替、除冰鹽侵蝕、化學(xué)腐蝕)單靠提高強(qiáng)度還
不能解決問題，因此還應(yīng)該采取其它有效措
施。
過去傳統(tǒng)的溉念：在水泥生產(chǎn)或搋凝±
生產(chǎn)中摻加混臺材料主要為了節(jié)約能源、節(jié)
約水泥和降低成本，近十幾年研究表州，摻 u
混合材料不僅是經(jīng)濟(jì)上的考慮，更重要的是
在提高耐久性方面的貢獻(xiàn)。眾所周知，摻加粉
煤灰、礦渣或硅灰能有效地減輕堿一集料膨
脹，也是提高抗硫酸鹽侵蝕的措施；同時(shí)能大
幅度降低混凝土的c1 離子擴(kuò)散系數(shù)，從而
提高在有氯環(huán)境下對鋼筋銹蝕的保護(hù)性。袁
2列舉在相同混凝土強(qiáng)度的條件下，摻加混
合材料對混凝土c1 離子擴(kuò)散系數(shù)的影響
摻加混合材斟對混凝cr離子擴(kuò)散系數(shù)的影響表2
混臺材抖 (==】離子擴(kuò)敬蕞數(shù)(以不捧帆 材的
種類 硅酸鹽水泥為IfH】 )(％)
硅酸鹽水泥 100( 加混臺材)
粉煤灰 50～ 7(]
礦渣 l5～ 2(1
硅灰 I(I
必須指出。摻加混合材并不是對混凝士
抵抗所有類型的破壞都是有利的。如摻粉煤
灰或礦渣對抗碳化性有所降低，對抗凍融性
也不是有利的，而對抗除冰鹽破壞是不利的。
(3)在混凝土中加引氣劑
眾所周知．加引氣劑能大大提高混凝土
的抗凍性，引氣混凝土的抗凍融耐久性系數(shù)
比非引氣的可高數(shù)十倍。因此 有可能遭受
凍融交替作用和除冰鹽作用的混凝土．無一
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例外應(yīng)該引氣。引入微小空氣泡不僅對消除
或減少由冰凍引起的膨脹內(nèi)應(yīng)力有效，對其
他因素引起的內(nèi)應(yīng)力如膨張 結(jié)晶壓引起的
同樣有效。所以西方發(fā)達(dá)國家如北美、北歐、
日本絕大部分(70％ 以上)混凝土都是引氣
的，摻加引氣劑成為提高耐久性的一個(gè)常規(guī)
措施。當(dāng)然摻引氣劑的主要缺電是程度不同
地降低混凝土強(qiáng)度．按引氣量不同約降低5
～ l5％。這是在混凝土設(shè)計(jì)中須考慮的。
綜上所述．我們可以把上述三種措施對
混凝土各種類型耐久性破壞的影響列于表
3。
(4)新型水泥的研究
最新的研究成果表明，某些新型水泥對
提高混凝土抗化學(xué)侵蝕性有效，如堿一礦渣一
粉煤灰水泥、硫鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽系列水泥
等。這是一個(gè)新的方向。
幾種措施對混凝土抵抗各種類型破壞的耐久性影響 表3
抗?fàn)I性 2 抗 融 擾堿集料反應(yīng)l抗除冰鹽 梳酸鹽侵證
降低水灰比(提高強(qiáng)度) 租有教I裉有效 犋有教 有利 無太影響 l無太影響I 有利
摻礦渣或粉煤灰 有利 陌不利影響 租有教 l無太影響 很有技 I租不利I 有利
加引氣劑 有利l無大影響 無太影響 很有效 有利 I很有效I有不利影響
5總結(jié)
(1)我國正在進(jìn)行史無前倒的大規(guī)模建
設(shè)?；炷潦怯昧孔畲蟮慕ㄖY(jié)構(gòu)材料。參照
世界各國的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，必須從現(xiàn)在起十分重
視混凝土的耐久性和混凝土結(jié)構(gòu)物的安全
性。
(2)由于暴露環(huán)境的物理～ 化學(xué)作用，
混凝土的某些性能隨時(shí)間而劣化，導(dǎo)致混凝
土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)安全性隨時(shí)間而降低。
因此提高混凝土的耐久性是保證結(jié)構(gòu)物服務(wù)
年限壽命的關(guān)鍵。
{3)現(xiàn)在正面臨由傳統(tǒng)的按強(qiáng)度設(shè)計(jì)向
按強(qiáng)度及耐久性設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。為了完成這個(gè)
轉(zhuǎn)變，結(jié)構(gòu)規(guī)范的修訂、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和混凝土材
料設(shè)計(jì)等諸方面都有很多任務(wù)。
(4)混凝土耐久性的研究應(yīng)加強(qiáng)由單項(xiàng)
破壞因素到綜合因素的考慮．重視實(shí)驗(yàn)室研
究向工程結(jié)構(gòu)實(shí)例的觀察和分析的轉(zhuǎn)化。
(5)從混凝土材料的角度，提高耐久性
的主要途徑有：① 提高混凝土密實(shí)度．② 摻
加粉煤灰、礦渣、硅灰等混合材料，③ 加引氣
劑。此外新型水泥的研制也是耐久性研究的
一個(gè)新方向。
參 考 文 獻(xiàn)
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工業(yè)出咂社，1989．
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● 德陽電桿廠扭轉(zhuǎn)逆勢創(chuàng)出新鳙 在水泥電
桿行韭普遍不景氣的現(xiàn)狀下，四川德 j電桿廠調(diào)整
企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略．依靠科技進(jìn)步．去年1至11月份剖利
稅700萬元，成為空省同行業(yè)效益最好的企業(yè)，創(chuàng)造
了l6點(diǎn)無虧損的紀(jì)錄。該廠在科技控^ 上根下功
走，先后短^ 1800萬元建成二嘉具有國豚水乎的電
# 生產(chǎn)線。如今．請廠生產(chǎn)67個(gè)品種約電桿．各項(xiàng)技
術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或憂于國索標(biāo)準(zhǔn)。
● 彩色水泥瓦生產(chǎn)線獲推廣 湖南荊沙市筵
材總廠開發(fā)的PW 型彩色水泥瓦成喜生產(chǎn)線，已正
式推向市場。訪生產(chǎn)線是在清化引進(jìn)的國外空自動
彩色水泥瓦生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國國情，開發(fā)的
新一代制瓦生產(chǎn)線 彩色水泥瓦是普通粘土瓦的替
代品，且在性能、外觀、節(jié)能等諸方面大大優(yōu)于粘土
瓦．是一種新型的屋面對料。

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