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摘要：混凝土是建筑中的重要材料之一，其结构形式对于建筑物具有十分重要的意义，特别是混凝土的耐久性将会直接影响混凝土的质量。本文从混凝土的机理角度出发，重点分析了影响混凝土耐久性的几个重要因素，并根据相应的因素提出了切实的建议，并结合当前的主要建筑结构形式 ，做出了详细的探讨，供同行参考。
关键词：预应力混凝土 耐久性 电化学腐蚀 应力腐蚀
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-443-01
普通的混凝土结构在耐久性方面性能较差，而现代的预应力结构的混凝土的性能更加的优越，不仅能够满足建筑需求，而且能够节约资源。符合現代的建筑理念，因此受到广大建筑设计师的欢迎和好评，是至今使用比较广泛的结构形式之一。随着时代的发展，预应力技术水平有了很大的提高，特别是一些大型的建筑结构，如基础工程、道路、地下建筑、大型建筑加固技术等，这些特殊的结构需要预应力混凝土的投入，因此，预应力混凝土在当前的工程施工中必不可少。
1 预应力混凝土结构的耐久性破坏机理
一般而言，普通的混凝土结构耐久性差，其结构的破坏能力较强，腐蚀性能高，因此不能适应当前的建筑使用，而在建筑的小断面和高脆性方面来说，预应力混凝土结构的抗腐蚀性比一般的钢材料还要好，主要是预应力筋的使用。
1.1 电化学腐蚀
电化学预应力腐蚀和普通的钢筋比较有着很大的差别，当预应力表面的钝化膜被破坏后，基本上钢筋的水溶性就会变差，而当水溶液和氧气同时存在时，钢筋的抗腐蚀能力会变差，形成一定的电化学腐蚀条件。一般来说，钝化区为阴性的区域，而活化区为阳性的区域，从而水溶液的电解能力差，形成局部电池。但是由于钢筋中含有一定的杂质和不均匀性部件，因此会由于环境的不同，形成一定的电位差，引起电流，形成电化学腐蚀。
1.2 应力腐蚀
应力腐蚀是指金属在易腐蚀的介质中形成的一定的拉应力作用，它最大的特点是在拉应力的作用下会形成金属破裂。金属破裂的主要方式是机械破裂，这种破裂在裂缝的形式上会沿着晶界发展而延伸，也可以单独形成裂缝。该裂缝从内往外发展，使得金属的机构形式在强度方面大大降低，形成一定的断裂层。我国在腐蚀机理方面的理论很多，而三阶段理论是主要的理论方式之一，可以融入一定的模式中，并结合自身的情况，合理的解释了各种现象，总的来说，分为三个阶段：
（ 1） 首先在材料的表面会形成一定的保护膜结构，这种结构的作用是抗击全面的腐蚀性，保证腐蚀的集中性，从而确保整体的质量水平。
（ 2）在保护膜局部发生破裂之后，在其表面形成一定的抗腐蚀较好的缝隙源。
（ 3）在保护膜形成之后，缝内的环境会发生基本的变化，特别是裂缝往深远的角度发展，从内部向外部以圆周的方向变化。在预应力结构的腐蚀性方面来说，一般会经历这三个基本的发展阶段，形成一定的特征，在三个基本的条件中，前两个条件的普遍性较高，而第三个条件是预应力发生腐蚀断裂的关键。一般来说，腐蚀性会从狭小的通道向内部发展，而对于一些不发展的保护膜来说，主要的影响因素有两个方面：第一是间歇性的断裂层。这时的膜状结构的钝化形式较强，只有当膜的钝化能力在一个较小的范围时，会形成一个狭窄的破口，继续前进，达到阴性的保护。第二，当破口断裂时，会形成一定的闭塞区，闭塞区的金属溶解性能好，阴离子的迁入作用的酸碱值会下降，从而腐蚀的速度加快，形成部分的氢气扩散，到达金属的内部，形成一定脆化的过程。
2 影响预应力混凝土结构耐久性的主要因素
2.1 裂缝
虽然预应力混凝土结构一般都有着较好的抗裂性能，但在部分预应力混凝土构件和超静定混凝土结构中， 裂缝总是难以避免的。根据杨小平等人的研究[3] ， 裂缝对预应力筋腐蚀的影响不大， 裂缝的作用仅是起始腐蚀进程并使该处的力筋活化， 但并不控制力筋腐蚀的速度。腐蚀的速度取决于阴、阳极间的电阻及阴极处的供氧程度。裂缝宽度（在0.3mm控制范围内）对力筋锈蚀率的影响也不明显。
2.2 混凝土的保护层厚度和水灰比
对于有粘结预应力混凝土结构来说， 力筋是包裹在混凝土中的。混凝土的碱性有助于力筋表面钝化膜的形成，并使力筋处于有利的环境中， 能有效地保护预应力筋。
2.3 湿度条件
无论是对电化学腐蚀， 还是应力腐蚀， 合适的湿度都是必要条件。在所有的统计资料中， 普通钢筋混凝土和预应力混凝土构件的耐久性破坏都是伴随着潮湿的环境产生的。
对于预应力混凝土结构而言， 水分可能有以下两个来源。
2.3.1 使用环境
正常使用环境的湿度是结构构件水分的重要来源。水分通过在混凝土中的渗透或裂缝到达预应力筋表面并集聚起来， 从而启始了腐蚀的电化学过程。对于一般的室内环境而言， 当裂缝被控制在合理的范围内时， 环境湿度不会对结构构件造成严重的影响。国内外的统计资料中， 鲜有室内环境中带裂缝的预应力混凝土构件发生耐久性破坏的； 但对于在户外、水中或腐蚀性条件下工作的结构， 工作环境的湿度会直接影响结构的耐久性， 其原因在于水分的集聚为腐蚀性离子形成电解质溶液提供了条件。
2.3.2 孔道注浆缺陷
对于后张法有粘结预应力构件， 预留孔道的注浆一直是个难题， 但它也是预应力成败的关键。现有的注浆工艺都无法避免灌浆不密实和水泥浆的泌水现象， 从而为构件的耐久性破坏埋下了隐患。3 几种主要的预应力混凝土结构形式的耐久性比较
现代预应力混凝土结构由于具有优越的结构性能， 能比较充分地发挥材料的性能， 一直备受工程界的推崇。在实际的工程应用中， 预应力混凝土结构也表现出了极大的适应性， 发展出了多种多样的结构形式。目前， 国内外使用的主要结构形式有先张法有粘结预应力、后张法有粘结预应力、体内无粘结预应力和体外预应力等。
3.1 先张法有粘结预应力
先张法有粘结预应力的特点是， 预应力筋的线形简单， 预应力损失小， 构件计算相对简单， 力筋可以达到极限强度， 极限承载力高， 力筋包裹在混凝土中与混凝土有可靠的粘结， 预应力的传递不需要借助于锚具， 施工工艺简单， 质量易于保证。
3.2 后张法有粘结预应力
后张法有粘结预应力的特点是， 结构的整体性好， 预应力筋的线形可以根据需要作复杂的变化， 但当线形复杂时预应力损失很大， 计算复杂， 预应力筋一般可达到极限强度， 极限承载力大， 张拉时借助于锚具， 混凝土与预应力筋的粘结依赖于后期的孔道注浆， 预应力的传递理论上完全依靠力筋与混凝土的粘结， 施工工艺复杂， 质量不易保证。
4结语：
总而言之，在各种形式的预应力混凝土的使用中，应该结合各自的优势和特点，选择耐久性较强的混凝土结构形式，同时选择合适的施工环境。一般来说，一定范围内的裂缝对房屋的耐久性影响很大，也是当前应该做好的重要工作。
参考文献
[1] 杨小平，等. 裂缝对预应力混凝土结构耐久性影响的试验研究.江苏大学学报（自然科学版）2002（ 11） .
[2] 肖长礼， 等. 关于无粘结PPC（部分预应力混凝土）结构耐久性的研究. 河南交通科技，1998（ 2） .
[3] 奉龙成，等. 体外预应力混凝土结构的研究及应用状况. 公路交通技术， 2002（ 2） .
关键词：预应力混凝土 耐久性 电化学腐蚀 应力腐蚀
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-443-01
普通的混凝土结构在耐久性方面性能较差，而现代的预应力结构的混凝土的性能更加的优越，不仅能够满足建筑需求，而且能够节约资源。符合現代的建筑理念，因此受到广大建筑设计师的欢迎和好评，是至今使用比较广泛的结构形式之一。随着时代的发展，预应力技术水平有了很大的提高，特别是一些大型的建筑结构，如基础工程、道路、地下建筑、大型建筑加固技术等，这些特殊的结构需要预应力混凝土的投入，因此，预应力混凝土在当前的工程施工中必不可少。
1 预应力混凝土结构的耐久性破坏机理
一般而言，普通的混凝土结构耐久性差，其结构的破坏能力较强，腐蚀性能高，因此不能适应当前的建筑使用，而在建筑的小断面和高脆性方面来说，预应力混凝土结构的抗腐蚀性比一般的钢材料还要好，主要是预应力筋的使用。
1.1 电化学腐蚀
电化学预应力腐蚀和普通的钢筋比较有着很大的差别，当预应力表面的钝化膜被破坏后，基本上钢筋的水溶性就会变差，而当水溶液和氧气同时存在时，钢筋的抗腐蚀能力会变差，形成一定的电化学腐蚀条件。一般来说，钝化区为阴性的区域，而活化区为阳性的区域，从而水溶液的电解能力差，形成局部电池。但是由于钢筋中含有一定的杂质和不均匀性部件，因此会由于环境的不同，形成一定的电位差，引起电流，形成电化学腐蚀。
1.2 应力腐蚀
应力腐蚀是指金属在易腐蚀的介质中形成的一定的拉应力作用，它最大的特点是在拉应力的作用下会形成金属破裂。金属破裂的主要方式是机械破裂，这种破裂在裂缝的形式上会沿着晶界发展而延伸，也可以单独形成裂缝。该裂缝从内往外发展，使得金属的机构形式在强度方面大大降低，形成一定的断裂层。我国在腐蚀机理方面的理论很多，而三阶段理论是主要的理论方式之一，可以融入一定的模式中，并结合自身的情况，合理的解释了各种现象，总的来说，分为三个阶段：
（ 1） 首先在材料的表面会形成一定的保护膜结构，这种结构的作用是抗击全面的腐蚀性，保证腐蚀的集中性，从而确保整体的质量水平。
（ 2）在保护膜局部发生破裂之后，在其表面形成一定的抗腐蚀较好的缝隙源。
（ 3）在保护膜形成之后，缝内的环境会发生基本的变化，特别是裂缝往深远的角度发展，从内部向外部以圆周的方向变化。在预应力结构的腐蚀性方面来说，一般会经历这三个基本的发展阶段，形成一定的特征，在三个基本的条件中，前两个条件的普遍性较高，而第三个条件是预应力发生腐蚀断裂的关键。一般来说，腐蚀性会从狭小的通道向内部发展，而对于一些不发展的保护膜来说，主要的影响因素有两个方面：第一是间歇性的断裂层。这时的膜状结构的钝化形式较强，只有当膜的钝化能力在一个较小的范围时，会形成一个狭窄的破口，继续前进，达到阴性的保护。第二，当破口断裂时，会形成一定的闭塞区，闭塞区的金属溶解性能好，阴离子的迁入作用的酸碱值会下降，从而腐蚀的速度加快，形成部分的氢气扩散，到达金属的内部，形成一定脆化的过程。
2 影响预应力混凝土结构耐久性的主要因素
2.1 裂缝
虽然预应力混凝土结构一般都有着较好的抗裂性能，但在部分预应力混凝土构件和超静定混凝土结构中， 裂缝总是难以避免的。根据杨小平等人的研究[3] ， 裂缝对预应力筋腐蚀的影响不大， 裂缝的作用仅是起始腐蚀进程并使该处的力筋活化， 但并不控制力筋腐蚀的速度。腐蚀的速度取决于阴、阳极间的电阻及阴极处的供氧程度。裂缝宽度（在0.3mm控制范围内）对力筋锈蚀率的影响也不明显。
2.2 混凝土的保护层厚度和水灰比
对于有粘结预应力混凝土结构来说， 力筋是包裹在混凝土中的。混凝土的碱性有助于力筋表面钝化膜的形成，并使力筋处于有利的环境中， 能有效地保护预应力筋。
2.3 湿度条件
无论是对电化学腐蚀， 还是应力腐蚀， 合适的湿度都是必要条件。在所有的统计资料中， 普通钢筋混凝土和预应力混凝土构件的耐久性破坏都是伴随着潮湿的环境产生的。
对于预应力混凝土结构而言， 水分可能有以下两个来源。
2.3.1 使用环境
正常使用环境的湿度是结构构件水分的重要来源。水分通过在混凝土中的渗透或裂缝到达预应力筋表面并集聚起来， 从而启始了腐蚀的电化学过程。对于一般的室内环境而言， 当裂缝被控制在合理的范围内时， 环境湿度不会对结构构件造成严重的影响。国内外的统计资料中， 鲜有室内环境中带裂缝的预应力混凝土构件发生耐久性破坏的； 但对于在户外、水中或腐蚀性条件下工作的结构， 工作环境的湿度会直接影响结构的耐久性， 其原因在于水分的集聚为腐蚀性离子形成电解质溶液提供了条件。
2.3.2 孔道注浆缺陷
对于后张法有粘结预应力构件， 预留孔道的注浆一直是个难题， 但它也是预应力成败的关键。现有的注浆工艺都无法避免灌浆不密实和水泥浆的泌水现象， 从而为构件的耐久性破坏埋下了隐患。3 几种主要的预应力混凝土结构形式的耐久性比较
现代预应力混凝土结构由于具有优越的结构性能， 能比较充分地发挥材料的性能， 一直备受工程界的推崇。在实际的工程应用中， 预应力混凝土结构也表现出了极大的适应性， 发展出了多种多样的结构形式。目前， 国内外使用的主要结构形式有先张法有粘结预应力、后张法有粘结预应力、体内无粘结预应力和体外预应力等。
3.1 先张法有粘结预应力
先张法有粘结预应力的特点是， 预应力筋的线形简单， 预应力损失小， 构件计算相对简单， 力筋可以达到极限强度， 极限承载力高， 力筋包裹在混凝土中与混凝土有可靠的粘结， 预应力的传递不需要借助于锚具， 施工工艺简单， 质量易于保证。
3.2 后张法有粘结预应力
后张法有粘结预应力的特点是， 结构的整体性好， 预应力筋的线形可以根据需要作复杂的变化， 但当线形复杂时预应力损失很大， 计算复杂， 预应力筋一般可达到极限强度， 极限承载力大， 张拉时借助于锚具， 混凝土与预应力筋的粘结依赖于后期的孔道注浆， 预应力的传递理论上完全依靠力筋与混凝土的粘结， 施工工艺复杂， 质量不易保证。
4结语：
总而言之，在各种形式的预应力混凝土的使用中，应该结合各自的优势和特点，选择耐久性较强的混凝土结构形式，同时选择合适的施工环境。一般来说，一定范围内的裂缝对房屋的耐久性影响很大，也是当前应该做好的重要工作。
参考文献
[1] 杨小平，等. 裂缝对预应力混凝土结构耐久性影响的试验研究.江苏大学学报（自然科学版）2002（ 11） .
[2] 肖长礼， 等. 关于无粘结PPC（部分预应力混凝土）结构耐久性的研究. 河南交通科技，1998（ 2） .
[3] 奉龙成，等. 体外预应力混凝土结构的研究及应用状况. 公路交通技术， 2002（ 2） .