鋼纖維混凝土的耐久性

混凝土是我國工程建設(shè)中最重要的基本材料和結(jié)構(gòu)材料，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與結(jié)構(gòu)的安全性、適用性一樣，都是工程結(jié)構(gòu)的一項基本功能。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程使用功能的提高和使用環(huán)境的惡化，對混凝土的耐久性能要求關(guān)系著工程的維修管理費(fèi)用和使用壽命。目前，我國除水電部門外，耐久性問題尚未正式納入設(shè)計規(guī)范，因而建筑工程的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，還局限于強(qiáng)度計算；世界發(fā)達(dá)國家的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計都是從耐久性入手，強(qiáng)度計算只作為校核，在強(qiáng)度計算中又充分考慮耐久性的影響。

抗腐蝕性和抗凍性是鋼纖維增強(qiáng)維混凝土耐久性的主要指標(biāo)。腐蝕和凍融能使鋼纖維增強(qiáng)混凝土的耐久性降低，尤其是腐蝕問題。鋼纖維分散在混凝土中，由于水泥中的氧化鈣生成氫氧化鈣，使混凝土孔隙液中含有大量的OH一離子，其pH值一般可達(dá)到12.5～13.5，鋼纖維在這樣的堿性環(huán)境中表面就形成厚度約20～100Å的純化膜，其成分是ひ-Fe2O3.純化膜能阻止金屬陽極與電解質(zhì)的接觸，使陽極的腐蝕電流變得極小，鋼纖維的腐蝕過程就難以進(jìn)行。已有的研究和國內(nèi)外所有的工程實(shí)例表明，鋼纖維增強(qiáng)混凝土不僅有抵制腐蝕、凍融的能力，鋼纖維在混凝土中阻礙和約束裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，使腐蝕介質(zhì)很難浸入鋼纖維混凝土內(nèi)部，從而，鋼纖維混凝土有良好的抗腐蝕性能。

英國、美國、日本、澳大利亞等國對鋼纖維混凝土在海濱潮汐循環(huán)作用下的耐腐蝕性問題進(jìn)行了許多研究，結(jié)果表明，低滲透性未裂鋼纖維混凝土對海洋環(huán)境具有良好的耐腐蝕性，暴露10年以上，其碳化深度一般小于5mm。典型的試驗(yàn)為日本鋼鐵俱樂部用鋼纖維混凝土保護(hù)海水中和海水變化區(qū)鋼管樁防銹試驗(yàn)，鋼纖維混凝土厚50mm和100mm兩種，經(jīng)4年5個月后，距外表深度5mm以上的鋼纖維無任何銹蝕，10年后敲開鋼纖維混凝土保護(hù)層，鋼管樁仍青亮無銹，而在相同條件下的鋼筋混凝土構(gòu)件早已嚴(yán)重腐蝕。

在美國和澳大利亞進(jìn)行了4項海洋鋼纖維混凝土耐久性試驗(yàn)，試件不僅要經(jīng)受潮汐循環(huán)作用，還要經(jīng)受凍融循環(huán)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土?xí)�保護(hù)其內(nèi)部鋼纖維免受腐蝕，鋼纖維的長期腐蝕僅限于表面1～5mm，因此除非很薄的構(gòu)件（厚度小于20mm），表面鋼纖維腐蝕不會對其承載力有實(shí)質(zhì)性的影響。

鋼纖維與加氣劑從不同的角度提高鋼纖維混凝土的抗凍融性能。鋼纖維的作用主要是改善孔結(jié)構(gòu)、抑制因混凝土冰凍產(chǎn)生的膨脹壓力；加氣劑的作用主要是在混凝土中產(chǎn)生大量均勻分布的小氣孔，阻斷基體中的毛細(xì)管體系，小氣孔不僅緩沖了凍脹壓力，同時隨氣孔孔徑降低，冰點(diǎn)也降低，在微小氣孔中的水則不會結(jié)冰。鋼纖維和加氣劑的聯(lián)合作用，可以使混凝土的抗凍融能力顯著提高。在實(shí)際工程中，我們會得到水灰比、含氣量和鋼纖維的配合比，來滿足結(jié)構(gòu)所要求的力學(xué)性能和耐久性能。

工程建設(shè)歷來貫徹“百年大計，質(zhì)量第一”，“預(yù)防為主”的質(zhì)量管理方針。鋼纖維混凝土具有的防腐蝕性和抗凍性能，對提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐用性有著非常積極的意義。鋼纖維混凝土作為一種新型材料，在工程中的應(yīng)用一次性投資可能會有所提高，但其使用基準(zhǔn)期的全壽命工程反而投資低，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。選擇用鋼纖維混凝土提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，是工程設(shè)計單位、業(yè)主、建設(shè)單位科學(xué)決策的正確選擇。