混凝土耐久性之浅析

程世韬 新世纪建设集团有限公司 321001

混凝土耐久性之浅析

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强度和耐久性是混凝土结构的两个重要指标。随着我国建筑结构物老化和环境污染的加重，科学、合理、优质地设计、提高混凝土耐久性及防腐性，延长建筑结构的使用寿命，已成为房建单位各主管部门和广大设计、施工部门关注的焦点。

混凝土；耐久性；外加剂；结构

近年来，混凝土在建筑工程中成为用量最大、用途最广的建筑材料之一。混凝土的耐久性是指在正常维护的条件下，在设计使用的年限内，在指定的工作环境中，不需要额外的费用进行维修加固处理而具有保证建筑物结构满足规定的功能要求，即长期保持强度和外观完整性，以及保证使用性和安全性的能力。主要表现在抗渗性、抗冻性、耐水性、耐火性、耐磨性、抗化学腐蚀性、碳化与钢筋腐蚀性等性能。

某些混凝土结构的建筑物，特别是处于恶劣环境条件的基础设施建筑工程项目，因为混凝土的耐久性不足，会导致结构性能劣化，安全性能降低，从而不仅造成建筑项目达不到预期的使用功能和使用寿命，而且不得不需要投入大量的资金以进行维修，以致提高了工程成本，严重时，甚至会发生结构坍塌事故，给居民及社会带来严重的经济损失和不良的影响。我国是一个发展中国家，能源短缺、财力有限，资源也并不丰富，因此，在对混凝土结构进行设计施工中，不只要考虑承载力、变形和裂缝的验算设计，还要重视耐久性设计，并根据施工中的具体情况，采取切实有效的措施来不断提高混凝土的耐久性。

一、影响混凝土耐久性的因素

混凝土结构在所使用的环境下，由于各种原因引起结构的长期演变，最终使混凝土丧失使用能力，即所谓的耐久性失效。影响混凝土结构耐久性的因素很多，可分为内在因素和外在因素。内在因素指混凝土的强度、质量、渗透性、保护层厚度，以及水泥的品种、标号和用量等；外在因素则指环境的湿度、温度、二氧化碳含量以及荷载等。混凝土的碳化、混凝土的碱集料反应、混凝土的冻融破坏、侵蚀性介质的腐蚀、钢筋的锈蚀多是影响混凝土耐久性的因素。

二、提高混凝土耐久性的具体措施

1、合理的结构设计和构造措施是提高混凝土耐久性的基础。设计时，要在充分考虑建筑结构满足使用功能的前提下，尽量使结构设计简单、规整。由于外界环境中的侵蚀介质很容易在构件的突出处或棱角侵入混凝土，因此，设计时要充分考虑到结构的布置、形状、排水、接缝以及地基处理。结构的节点构造设计也应考虑构件受局部损坏后的整体耐久能力。结构设计尚应控制混凝土的裂缝的开裂宽度。

2、水泥类材料的工程性能和强度，主要是通过水泥砂浆的凝结、硬化形成的，一旦水泥石受损，混凝土的耐久性就会被破坏。因此，水泥的选择要注意水泥品种的具体性能，并结合工程的实际情况，要选择高标号、水化热低、碱含量小、干缩性小、抗水性、耐热性、抗冻性、抗腐蚀性好的水泥。

3、为配置具有高耐久性能的混凝土，可掺加部分粉煤灰或细磨矿渣或硅灰等骨料，其有助于改善混凝土内孔结构、填充内部空隙、提高密实度、改善混凝土性能。对混凝土的骨料，也应同水泥一样，进行合理的选择，除要求具有足够的强度和质地坚硬外，还必须具有稳定的物理性质和化学性质。

4、加强施工质量控制。首先，混凝土的配合比要优化。水泥用量要足够以保持混凝土的碱性；水灰比要尽量降低；选用优质掺和料以提高混凝土的密实度和抗渗性；严格控制原材料的含盐量；采用合理的减水剂和引气剂。其次，混凝土的拌制应尽量采用二次搅拌法、裹砂石法等工艺，搅拌必须均匀，以提高混凝土拌合料的保水性、和易性。再次，混凝土的振捣要密实、到位，严格控制混凝土坍落度及温度裂缝、收缩裂缝，要按照规程、工序进行浇筑振捣及加强养护。另外，混凝土结构及构件宜整体浇筑，不宜留施工缝，当必须有施工缝时，其位置及构造不得有损于结构的耐久性。对于特殊季节施工的混凝土结构应采取特殊措施以保证混凝土的质量。

5、预防钢筋的锈蚀。一是采用防腐蚀钢筋。如环氧涂层钢筋方法，即在钢筋表面采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺以形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层，这种钢筋保护层能长期保护钢筋使其免遭腐蚀。还可选择镀锌钢筋、不锈钢钢筋等。二是采用钢筋阻锈剂，以防止氯盐的腐蚀，延长使用寿命。三是采用阴极保护法，包括牺牲阳极法和输入电流法等。四是采用覆盖面层，覆盖面层可以隔离混凝土表面与大气环境的直接接触，这对减小混凝土碳化十分有利，尤其是在不利甚至恶劣的环境条件下，效果明显；同时防止水、二氧化碳、氯离子和氧气的侵入，减少钢筋锈蚀。

6、适度加大混凝土的保护层厚度。一般说来，混凝土保护层厚度每减少25%，碳化到钢筋表面时间就缩短了50%。因此，混凝土保护层厚度应根据结构类型，所处环境和有无饰面，在保证功能、节省成本基础上适度增加厚度以提高耐久性。例如在室内正常环境下，设计使用年限为100年的结构混凝土，混凝土保护层厚度应按规范的规定增加40%，而当采取有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少。

7、暴露在空气中的混凝土结构以及沿海地区的建筑工程，会受到空气中的盐分等其它元素的侵蚀，这大大缩短了混凝土构件的使用年限。因此，在一些重要建筑物中，可采取在混凝土外表涂装的方法进行防腐处理措施，以阻止氯离子侵蚀和混凝土的碳化深入到建筑物的内部，并且能抵抗侵蚀环境的影响。此方法是增强混凝土耐久性最简便有效的方法，但涂料应是耐碱、耐老化且与钢筋表面有良好附着性的材料。

8、混凝土构件的侵蚀病害都是从表面开始的，因此，要严格遵守养护制度，在混凝土终凝前做好原浆抹面压光，增强表面密实度，同时可以用表面养护剂来改善养护条件，提高保水性，加速混凝土表面硬化。不过，需要注意的是，在腐蚀环境中的混凝土不宜采用海水养护。

9、防止混凝土的冻融破坏。混凝土的组成、配合比、养护条件和密实度决定了其在饱水状态下抵抗冻融破坏的能力，目前只有加气混凝土才能有效提高混凝土的抗冻性。引气是提高混凝土抗冻性的主要参数，一般引气量为4%-8%，同时，应避免采用吸水率较高的集料，加强排水以免混凝土结构被水饱和。在混凝土中掺加优质引气型高效减水剂，既能获得大量均匀分布的微小气泡，显著提高抗冻性，又能大幅度减小W／C，从而保证混凝土强度不降低，甚至有所提高。

10、进行经常性的结构检查和维护。混凝土结构在使用阶段，应注意检测、维护和修理，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程应建立检测和评估体系，及时发现问题，及时修理，以确保混凝土结构的正常使用。对混凝土的缺陷进行检测，可通过声发射法、雷达法和红外线热谱法。另外，需要进行混凝土耐久性评估，因为只有通过对混凝土耐久性影响因素分析来预测结构物的剩余寿命，才能有针对性地提出解决方法来提高混凝土的耐久性。

三、结束语

混凝土结构在使用期间，会受到环境中具有侵蚀性介质的侵入，从而产生物理和化学反应，导致混凝土性能发生劣化。劣化产生的外部条件就是环境中侵蚀性介质和水的存在，而内部潜在因素则是混凝土中的孔结构和化学成分。混凝土的耐久性从实质上讲就是抵抗这种劣化作用的能力。为保证和提高混凝土结构建筑的耐久性，增强混凝土结构的使用性能，必须对混凝土构件进行正确的结构设计、材料选择和严格的施工，以及在使用阶段实行必要的管理和维护。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2010.15.027