裂缝对预应力混凝土结构耐久性的影响分析

摘要：可以导致预应力混凝土结构耐久性实效的影响因素比较多，但是最为主要的就是预应力钢筋的锈蚀，除此之外，化学腐蚀、冰冻等因素对预应力混凝土结构耐久性也有较大的不利影响。目前在工程界大多数观点的认识就是，裂缝能够显著影响预应力混凝土结构耐久性。鉴于此，研究裂缝对预应力混凝土结构耐久性的影响机理以及相关问题并使之明确化，显然具有非常重要的现实意义。

关键词：裂缝；预应力混凝土结构；耐久性；

预应力混凝土结构具有非常好的耐久性和抗裂性，并且可以减低界面的面积、降低造价成本、因而有具有非常好的经济效益。因此，它不仅广泛应用建筑工程的各个领域，在建筑工程的加固和修复处理中也有着非常重要的应用。但是裂缝对预应力混凝土结构耐久性有着非常恶劣的影响，一旦裂缝超过了预应力混凝土结构所能允许的最大限值，其耐久性则面临着严重的考验，通常会出现安全隐患甚至造成安全事故。一般认为，预应力钢筋锈蚀、化学腐蚀、冰冻等因素严重影响着预应力混凝土结构耐久性，裂缝则在这其中发挥着“催化剂”一般的作用，会严重损害预应力混凝土结构的耐久性。本文以裂缝对预应力混凝土结构耐久性的影响为研究课题，明确了裂缝对预应力混凝土结构耐久性的影响机理，并提出了防止裂缝出现的几点举措，希望可以为相关人士提供有益的帮助。

1.裂缝发生时预应力钢筋的锈蚀机理

化学常识告诉我们，混凝土的高碱性会让钢筋混凝土中的钢筋表面形成一层致密的钝化保护膜，这层致密的钝化保护膜会很好地保护钢筋不受锈蚀风险的影响，让钢筋始终处于钝化的状态，并为钢筋混凝土结构提供良好的支撑力。但是在裂缝发生后，外界环境的某些介质便会入侵钢筋混凝土内部，并破坏该层致密钝化保护膜，引起预应力钢筋的锈蚀。

图一，预应力混凝土裂缝示例

通常情况下，导致预应力钢筋锈蚀的机理主要有两个方面，即中性化作用（碳化作用）与氯离子的侵蚀作用。首先，中性化作用（碳化作用）的主要机理就是降低混凝土孔隙液中的碱性程度，在中性化作用力到达预应力钢筋表面的致密钝化保护膜时，会严重破坏该层保护膜，失去保护膜的保护之后，预应力钢筋便会在氧气和水分的作用之下发生严重的锈蚀，最终影响预应力钢筋混凝土结构的耐

久性。其次，氯离子侵蚀作用的主要机理就是通过裂缝进入到预应力钢筋表面的氯离子浓度会持续增加，一旦其浓度超过足以破坏保护膜的临界值时，致密钝化保护膜便会被严重破坏，在氧气和水分的作用之下发生严重的锈蚀，最终也会影响预应力钢筋混凝土结构的耐久性。氯离子临界浓度和预应力钢筋周围混凝土的碱性程度呈正相关关系，即碱性程度[OH-]越大，氯离子临界浓度值[Cl-]也就越高。

图二，预应力混凝土裂缝示例

大量工程实践已经证明[1-2]：干燥环境中的力筋不易腐蚀，潮湿或干湿交替环境下腐蚀发展较快；而长期处于海水下的结构，虽然力筋表面氯离子浓度很大，由于缺氧也未发生腐蚀现象。

综合以上论述我们可以看出，导致预应力钢筋锈蚀必须具有以下三个必要因素：预应力钢筋的致密钝化保护膜遭到破坏；有大量并且足够的氧气（氧原子）进去；有较高的湿度环境（RH60%-85%）。这三个必要因素一定要同时具备才能导致预应力钢筋的严重锈蚀。

2.控制裂缝出现的几点举措

2.1防止混凝土裂缝出现的处理方法[3]

第一，尽量减小混凝土的体积，使混凝土内部的热量比较顺利的散发出来，减少内外温差，在无法减小混凝土体积的情况下尽量采用低中热水泥，减少水泥水化的发热量，从而减少内外温差。还可以在水泥中多掺加添加剂，如粉煤灰，火山灰，矿渣等来降低水泥的水化热，同时还能提高混凝土的和易性，耐久性等。

第二，混凝土干裂的控制措施主要是应尽早对混凝土进行养护，洒水养护应该在混凝土结硬脱模之前进行，混凝土在浇筑完成后，就要用草席覆盖，并且要经常洒水养护，让混凝土总是处于湿润的状态下。

2.2预应力钢筋混凝土出现裂缝后的处理举措

第一，对于对结构承载力没有影响的表面裂缝，我们可以在构件表面涂抹水泥浆，沥青等材料，来减少大气对混凝土和钢筋的腐蚀，在构件表面粘贴抗拉材料可防止已开裂的构件继续开裂。

第二，对于那些对结构承载力造成影响的裂缝，我们就必须对结构进行加固，在预应力混凝土构件上加设钢筋箍或粘贴钢板等措施都可以。

参考文献：

[1]袁承斌，梁正平.预应力混凝土结构的耐久性研究综述[J].水利水电科技进展，2002(1)

[2]Zdeněk P. Bazant，Sandeep Baweja. Justification and refinements of model B3 for concrete creep and shrinkage 2. Updating and theoretical basis[J]. Materials and Structures， 1995，28(8)

[3]杨小平，刘荣桂，吕志涛. 裂缝对预应力混凝土结构耐久性影响的试验研究[J]. 江苏大学学报(自然科学版)， 2002，(06)

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。