混凝土受损的原因分析
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作者:陈怀亮
摘 要：在设计阶段，如何充分考虑混凝土构件的使用环境，对混凝土构件采取合理的防护措施，在使用阶段，当混凝土结构出现损坏后，如何选择合理的修复方法，这些问题一直是混凝土防护设计的重点。首先从三个方面分析受损混凝土对结构性能的影响，然后从六个方面分析混凝土受损的原因，为混凝土构件的维护和修复工作提供参考。
关键词：混凝土受损;原因分析;结构性能
水泥混凝土是现代基础设施建造中不可缺少的材料，具有耐久性好、维护费用低、原材料来源广等优点，它的应用范围已由传统的承重材料向非承重材料拓展。由于混凝土的耐用性能要明显强于钢材、砌体、木材等其他建筑材料，新建的混凝土工程在交付使用后的一段时间一般不需要任何维护，然而在潮湿、干湿交替、腐蚀、冻融循环等恶劣环境下，混凝土必须进行科学的防护，受损后将对混凝土构件产生危害。工程结构在使用阶段，由于各种原因受损已相当普遍，如何为受损混凝土构件选择科学合理的修复方法，保证混凝土结构能够达到设计使用年限，是混凝土结构维护工作的重要问题。因此，分析混凝的受损原因、结合混凝土构件的使用环境做好混凝土构件的防护设计、做好修复方案是混凝土结构维护工作重点。
1 受损混凝土对结构性能的影响
1.1 承载能力
混凝土作为钢筋混凝土结构重要的承重材料，受损的混凝土对结构体系的承载能力有一定的削弱，它将无法承受正常使用阶段的设计荷载，以及各种偶然荷载。
1.2 物理环境下的适应能力
当混凝土构件的表面出现裂缝、局部破坏等损伤后，混凝土构件在其使用环境下的适应能力会显著降低。当混凝土构件处于潮湿环境、干湿交替环境时，混凝土构件的表面裂纹会加剧其内部钢筋的锈蚀，其耐磨性能、抗冻性也会受到影响。
1.3 化学环境下的适应能力
地下工程、基础工程、海洋项目建设项目的不断增多，如何在恶劣的环境下保证混凝土构件的耐久性，抵抗各种有害物质的侵蚀，是混凝土构件防护设计的重点。混凝土构件的表面由于各种原因受损后，它对硫酸盐侵蚀、氯离子侵入的抵抗能力将受到严重影响。
2 混凝土受损的原因分析
2.1 混凝土拌合物用水过量
混凝土制备时加入一定量的粉煤灰、矿粉等活性掺合料和减水剂，不仅达到节约水泥、降低用水量的目的，而且能够改善混凝土拌合物的工作性能，并能够提高硬化混凝土的耐久性。在配合比设计、混凝土制备时，水胶比通常会得到严格的控制。然而施工阶段，特别是民用住宅的混凝土浇筑时，为了便于泵送、振捣、降低摊平阻力，施工人员违规向泵斗、混凝土运输车的搅拌罐内加水，这种现象仍然普遍存在，并未引起足够的重视。用水量的增大会降低混凝土的强度，造成干缩变形和孔隙率增大，并降低耐磨性，对混凝土的耐久性造成不利的影响。
2.2 未合理设置预埋构件
混凝土结构建筑的楼板、基础、柱、墙体等构件中通常会预埋塑料管、金属管作为各种线路敷设的通道。管线预埋施工时，通常会根据设计要求采取相应的补强措施，来降低预埋管线对混凝土截面的削弱和防止开裂。在实际施工时，如果补强方案、管线预埋施工质量控制措施会得到有效地落实，例如预埋管线离构件的外表面过近，预埋管线周围的混凝土则容易出现裂纹，使得潮气通过裂纹进入构件内部，造成钢筋锈蚀和降低混凝土的抗冻性。
2.3 施工缺陷
硬化混凝土的质量能够达到设计要求和施工人员的操作水平、质量监督的效果有很大的关系，混凝土构件的很多质量问题不是由于施工技术限制，而是由于施工人员的违规操作、质量监管缺失造成的，特别是部分业主过分压缩工期，造成混凝土构件的成型处理、养护时间不足，严重影响了混凝土构件的质量。混凝土浇筑时，未正确处理蜂窝、麻面、局部不密实、露筋等问题，会造成混凝土构件表面存在天然损伤。浇筑完成后，如果收光处理不到位，混凝土构件在其正常使用年限的早期容易出现表面开裂及剥落等问题。
2.4 硫酸盐侵蚀
我国西南、西北和沿海地区的海水、土壤、地下水中通常会存在大量的硫酸盐，当外界环境中的硫酸盐沿着混凝土表面孔隙渗入其内部时，与水泥浆内部的氢氧化钙反应生成硫酸钙，然后硫酸钙再与水泥浆内部的水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙，其体积约为水化铝酸钙的2.5倍[1]，在混凝土内部产生体积膨胀应力，超过混凝土的抗拉强度时，混凝土构件内部及表面便会产生裂纹。因此，在进行混凝构件的设计时，有必要评价其使用环境中的硫酸盐腐蚀风险，并做好防护措施。
2.5 磨损侵蚀
当混凝土管道作为雨水排水管道时，快速流动的雨水夹杂着淤泥、砂子、碎石等杂物，对管道内壁会产生很大的磨损，这种磨损作用主要是由雨水的冲刷，以及由于流动中淤泥、砂子、碎石对管道表面的研磨造成的。磨损侵蚀的程度与管道输送介质的流速、方向以及管道使用时间等很多因素有关，因此很难用确定的理论方法来评价混凝土的耐磨损性能。一般来说，质量等级、抗压强度高的混凝土通常具备较高的耐磨性能。
2.6 钢筋锈蚀
钢筋锈蚀可以是混凝土受损的一种症状，也可以是造成混凝土受损的原因，还可能是其他原因造成混凝土表面开裂，进而使得其内部的钢筋锈蚀。混凝土中使用的波特兰水泥的PH值约为12，它将在钢筋的周围生成钝化层[2]，当混凝土的裂纹或者局部剥落足够使空气和水进入混凝土内部时，融冰盐的氯离子的侵入、混凝土的碳化均会导致钝化层的损坏。混凝土的碳化会降低混凝土的碱度，当混凝土的PH值降至9时，钢筋表面的钝化层则容易损坏[3]。鋼筋锈蚀过程中产生的氧化铁的体积略大于原来的钢筋，在混凝土构件内部产生体积膨胀，会进一步加剧钢筋的锈蚀和混凝土的开裂。
参考文献：
[1]王晓波，董芸.不同矿物掺和料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究[J].人民长江，2019，50（05）：156-159+175.
[2]王晗，杨一鸣，沙志远，赵健.混凝土中钢筋锈蚀的防护措施综述[J].江西建材，2019（05）：12-13.
[3]濮琦，姚燕，王玲，刘远祥，史星祥.碳化混凝土中不同深度处pH值变化规律研究[J].新型建筑材料，2017，44（01）：1-4+33.
作者简介：陈怀亮（1983-），男，江苏泗阳人，硕士，讲师，主要从事建筑工程教学与研究工作。
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