钢纤维混凝土的耐久性

混凝土是我国工程建设中最重要的基本材料和结构材料，混凝土结构的耐久性与结构的安全性、适用性一样，都是工程结构的一项基本功能。随着社会经济的发展，工程使用功能的提高和使用环境的恶化，对混凝土的耐久性能要求关系着工程的维修管理费用和使用寿命。目前，我国除水电部门外，耐久性问题尚未正式纳入设计规范，因而建筑工程的混凝土结构设计，还局限于强度计算；世界发达国家的混凝土结构设计都是从耐久性入手，强度计算只作为校核，在强度计算中又充分考虑耐久性的影响。

抗腐蚀性和抗冻性是钢纤维增强维混凝土耐久性的主要指标。腐蚀和冻融能使钢纤维增强混凝土的耐久性降低，尤其是腐蚀问题。钢纤维分散在混凝土中，由于水泥中的氧化钙生成氢氧化钙，使混凝土孔隙液中含有大量的OH一离子，其pH值一般可达到12.5～13.5，钢纤维在这样的碱性环境中表面就形成厚度约20～100Å的纯化膜，其成分是ひ-Fe2O3.纯化膜能阻止金属阳极与电解质的接触，使阳极的腐蚀电流变得极小，钢纤维的腐蚀过程就难以进行。已有的研究和国内外所有的工程实例表明，钢纤维增强混凝土不仅有抵制腐蚀、冻融的能力，钢纤维在混凝土中阻碍和约束裂缝的产生和发展，使腐蚀介质很难浸入钢纤维混凝土内部，从而，钢纤维混凝土有良好的抗腐蚀性能。

英国、美国、日本、澳大利亚等国对钢纤维混凝土在海滨潮汐循环作用下的耐腐蚀性问题进行了许多研究，结果表明，低渗透性未裂钢纤维混凝土对海洋环境具有良好的耐腐蚀性，暴露10年以上，其碳化深度一般小于5mm。典型的试验为日本钢铁俱乐部用钢纤维混凝土保护海水中和海水变化区钢管桩防锈试验，钢纤维混凝土厚50mm和100mm两种，经4年5个月后，距外表深度5mm以上的钢纤维无任何锈蚀，10年后敲开钢纤维混凝土保护层，钢管桩仍青亮无锈，而在相同条件下的钢筋混凝土构件早已严重腐蚀。

在美国和澳大利亚进行了4项海洋钢纤维混凝土耐久性试验，试件不仅要经受潮汐循环作用，还要经受冻融循环，实验结果表明，混凝土会保护其内部钢纤维免受腐蚀，钢纤维的长期腐蚀仅限于表面1～5mm，因此除非很薄的构件（厚度小于20mm），表面钢纤维腐蚀不会对其承载力有实质性的影响。

钢纤维与加气剂从不同的角度提高钢纤维混凝土的抗冻融性能。钢纤维的作用主要是改善孔结构、抑制因混凝土冰冻产生的膨胀压力；加气剂的作用主要是在混凝土中产生大量均匀分布的小气孔，阻断基体中的毛细管体系，小气孔不仅缓冲了冻胀压力，同时随气孔孔径降低，冰点也降低，在微小气孔中的水则不会结冰。钢纤维和加气剂的联合作用，可以使混凝土的抗冻融能力显著提高。在实际工程中，我们会得到水灰比、含气量和钢纤维的配合比，来满足结构所要求的力学性能和耐久性能。

工程建设历来贯彻“百年大计，质量第一”，“预防为主”的质量管理方针。钢纤维混凝土具有的防腐蚀性和抗冻性能，对提高混凝土结构的耐用性有着非常积极的意义。钢纤维混凝土作为一种新型材料，在工程中的应用一次性投资可能会有所提高，但其使用基准期的全寿命工程反而投资低，经济和社会效益显著。选择用钢纤维混凝土提高混凝土结构的耐久性，是工程设计单位、业主、建设单位科学决策的正确选择。