房屋建筑混凝土结构耐久性能试验分析

刘艳丽王柱

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摘要：房屋建筑混凝土结构耐久性可以定义为混凝土结构受工作环境的外部因素和材料本身内部因素的影响作用，在预定服役期内可有效抵御外界环境因素和内部因素影响而不需花费大量的费用对其进行维修加固，仍能保持应有的适用性和安全性的功能状态。对于房屋建筑混凝土结构耐久性又是综合性能的体现，同时包含结构本身承载能力和正常使用以及期间的维修，不能简单地认为混凝土结构耐久性只有承载能力极限和正常使用极限的两个状态，房屋建筑混凝土结构受外界环境影响较大，随着环境变化而发生耐久性的变化，这是一个渐变的过程。可以对房屋建筑混凝土结构进行长期的监测，这样才能对房屋建筑混凝土结构耐久性有更加深刻的认识，通过一系列的研究进而相应地减少维修费用，达到更加经济和节能的目的。

关键词：房屋建筑混凝土结构；耐久性能试验

引言

房屋建筑混凝土结构是基础设施建设中最常用的结构形式。早期建设的一些建筑结构，因为使用年限较长、施工工艺不成熟等问题，已经开始出现结构耐久性问题。对房屋建筑混凝土结构的耐久性进行评估，对其剩余寿命进行预测已成为一项重要研究课题。房屋建筑混凝土结构耐久性是指混凝土在正常使用条件下，抵抗外部环境影响和自身内部破坏的能力。房屋建筑混凝土的承载能力、延性、抗腐蚀能力和材料本身力学性能均会不断变换，会随着使用年限的增加逐渐恶化。这一过程是随时间发展，不可逆转的。现有规范规定，在正常施工、使用过程中，结构性能随时间变化，但必须要满足正常试用阶段的预期设计功能。

1房屋建筑混凝土结构耐久性能研究现状

国内外对于房屋建筑混凝土结构耐久性能的研究主要集中在物理、化学以及力学等因素单独作用或共同作用下。

1.1单因素作用

1.1.1氯盐环境

在海洋环境中，氯离子的侵蚀会引起钢筋锈蚀，研究氯离子侵蚀混凝土的耐久性能对评估海洋环境中混凝土的寿命意义重大。可以从实验研究、理论分析和数值模拟三个角度对氯离子侵蚀混凝土的耐久性进行研究，总结海洋混凝土抗氯离子侵蚀的相关研究成果，为房屋建筑混凝土结构耐久性能理论和实际应用提供参考依据。

1.1.2硫酸盐环境

房屋建筑混凝土结构在遭受硫酸盐侵蚀后会出现大量物理结晶型损伤，目前关于硫酸盐侵蚀混凝土方面的研究主要集中在抗压强度、弹性模量、抗拉强度等基本力学性能方面。对硫酸盐侵蚀混凝土的抗剪性能研究较少，可以对硫酸盐侵蚀下的混凝土进行了微观扫描和剪切试验，研究抗剪强度退化规律。

1.2多因素耦合作用

荷载和环境耦合作用在实际工程中伴随混凝土的全寿命周期。

1.2.1荷载和腐蚀耦合

氯离子的渗透率随着拉伸应变的增大而增大。当压应力较低时，混凝土的氯离子渗透性有所减小，但当压应力超过30%的极限压应力，普通混凝土的氯离子传输性迅速增大。弯曲荷载和氯离子渗透率并非线性相关，弯曲荷载较小时，氯离子扩散系数在受拉区增加幅度较小；当荷载进一步提高，随着受拉区混凝土内的微裂缝逐渐增多，扩散系数增速加大。

1.2.2荷载和冻融耦合

当压应力不超过临界应力时混凝土的抗冻融能力略有提高，当超过临界应力时耦合作用将加速混凝土的劣化。疲劳荷载和冻融循环耦合作用下混凝土内部初始微裂纹的演化，可以分析耦合作用下裂纹的演化规律。

1.2.3腐蚀和冻融耦合

对不同粉煤灰取代率的再生混凝土在硫酸盐和冻融耦合作用下试件的相对动弹性模量和质量损失率的变化规律进行研究，并建立再生混凝土的寿命预测模型。

2房屋建筑混凝土结构耐久性能试验分析

2.1保护层厚度和钢筋位置检测

现阶段针对房屋建筑混凝土结构的保护层厚度和钢筋位置检测主要分为有损和无损检测，对于有损检测手段和方法，常以开凿法为主，对钢筋位置和保护层厚度进行直接测量，优点是比较直观，准确率较高，但对结构和构件造成一定的损伤，不宜在结构受力不利处进行检测，检测数目也不宜过多;相较于有损检测，无损检测是当下最便捷的检测手段，主要检测原理是基于电磁法，使用最广泛的是钢筋保护层厚度测定仪，无损检测的优点是方便快捷，对结构主体几乎实现无损伤。

2.2碳化深度检测

对房屋建筑混凝土结构进行强度检测时，通常采用回弹法，评价混凝土结构耐久性时，混凝土碳化深度可作为一项重要参数对其进行评价，对混凝土碳化深度检测方法主要有指示剂法，化学分析法和X射线衍射法。由于指示剂方法操作方便简单，故经常被采用。在现场进行检测试验时，可采用电钻对被测构件或结构进行钻孔，使用气囊对钻孔点的粉末进行清理，立即将1%的酚酞试剂用小型喷雾器喷洒在孔壁内，在混凝土表面变红后，采用游标卡尺或碳化深度测量仪测量不变色的深度，一般不少于三次，最终取平均值。在室内可采用压力试验机将被测试件劈开，喷洒酚酞试剂测量碳化深度，根据混凝土颜色判断混凝土结构的pH值的变化，pH≤7为完全碳化区，7≤pH≤12．5为部分碳化区，pH≥12．5为未碳化区。

2.3钢筋锈蚀检测

对于钢筋锈蚀的检测主要分为物理检测和化学检测两大种类，物理检测分别包括声发射、雷达波反射、X射线照射、磁通量、电涡流、红外热谱、膨胀应变探头以及比较简单的现场取样称量;电化学检测方法主要包括恒流脉冲、直流线性极化电阻法、交流阻抗谱、电阻率法、腐蚀电流密度、电化学噪声法和电池电位法。现如今最常采用电化学方法检测钢筋锈蚀。

2.4抗冻性检测

针对混凝土抗冻性检测技术，目前主要有快速冻融法和慢速冻融法，针对盐冻还可采用单面冻融，但这些试验仅可在室内进行并且试验周期较长，对既有结构并不适用。对于影响混凝土结构抗冻性的主要因素主要包括气泡间距、有效气泡含量和气泡平均半径，对于既有混凝土结构可采用气泡间隔系数对抗冻性进行科学的评价，该方法的主要优势是比较快捷并且该方法的试验周期短。

2.5碱骨料反应检测

碱骨料反应是混凝土内部因素，通常表现为混凝土表面有较大范围的裂缝，裂缝的形状主要表现为“龙纹状”或者“地图状”，根据骨料中不同的活性成分，又可以将碱骨料反应分为碱碳酸盐反应和碱硅酸盐反应。对于检测项目主要通过裂缝特征、骨料的活性成分和种类、混凝土结构中的碱含量以及碱性反应物的形态和成分进行判断，对于碱骨料反应在同一工程中潮湿部位更加严重。只有更加准确和科学地对混凝土结构耐久性进行评价，才能实现对混凝土结构的系统论证进而为结构服役后的检测评估和维修加固提供参考意义。碱骨料反应检测方法更有利于提高检测的准确度，使检测有一定的依据性，更加有利于后期的检测技术的发展和应用，要以定性检测到定量检测的量变到质变的飞跃式进步。

结束语

房屋建筑混凝土结构自问世以来一直是工程建设中使用最广泛的材料，随着科技不断进步发展，人们活动的范围和涉及的领域越来越广，人类的足迹出现在高纬度、高海拔、深海等环境中，致使房屋建筑混凝土的服役环境复杂化，同时房屋建筑混凝土结构的力学性能和耐久性能会随着时间的推移逐渐退化，导致结构的服役年限达不到预期。因此，房屋建筑工程领域对于材料或结构构件在非正常条件下的工作要求越来越高。

参考文献

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