浅谈混凝土耐久性的改善方法

兰翠颖

中图分类号：TU398+.5：

近年来，人们对混凝土的耐久性认识程度不断提高，混凝土结构的设计和生产也从以强度为主要目标的传统，朝以耐久性为目标的方向转向。在提高混凝土强度的同时，也提出对耐久性的要求。

一、混凝土耐久性的概念

现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中，明确规定混凝土结构设计采用承载能力极限状态和正常使用极限状态的极限状态设计方法，而将耐久性能的要求列入正常使用极限状态，且以构造要求为主。

混凝土耐久性是指混凝土结构在规定的使用年限内，在气候作用、化学侵蚀、物理作用等实际使用条件和环境条件作用下，抵抗各种破坏因素的作用，即不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用性和可接受外观的一种能力。

二、提高混凝土耐久性的意义

混凝土是土建工程中用途最广、用量最大的建筑材料之一，而混凝土的耐久性与工程使用寿命相联系，一般混凝土工程的使用年限约为50-100年，不少工程在使用10-20年后即需要维修，我国目前的基础设施建设工程规模宏大，约30-50年后这些工程将进入维修期，所需维修费用或重建费用将十分巨大，所以提高混凝土的耐久性，提高混凝土结构安全使用寿命，必将成为我国近期混凝土技术的主要发展方向，由此也可减少造成修补或拆除的浪费，减少建筑垃圾，减少环境污染，意义重大。

三、影响混凝土耐久性的因素

其影响因素大致可分为以下几点：一是，混凝土工程中为了满足混凝土的施工要求，用水量大、水灰比高，因而导致混凝土的孔隙率很高，约占水泥石总体积的25%-40%，特别是其中毛细孔占相当大部分，而毛细孔是水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳及其它有害物质进入混凝土内部的通道，会引起混凝土耐久性的不足；二是，水泥石中的水化物稳定性不足也会对耐久性产生影响。三是，水化物中还存在数量很大的游离石灰，由于其强度极低、稳定性极差，在侵蚀条件下，它是首先遭到侵蚀的部分。因此要提高混凝土的耐久性，就必须降低混凝土的孔隙率，特别是毛细管孔隙率，减少或消除游离石灰这些稳定性低的组分。

四、改善混凝土耐久性的方法

（一） 掺入高效减水剂的作用：在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减少水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅度降低。当加入减水剂的定向排列，水泥质点表面均带有相同电荷，在电性斥力的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。许多研究表明，当水灰比降低到0.38以下时，消除毛细管孔隙的目标便可以实现，而掺入高效减水剂，完全可以将水灰比降低到0.38以下。

（二）掺入高效活性矿物材料的作用：普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的不足，是混凝土不能超耐久的另一主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料中含有大量活性Si02及活性Al203，它们能和波特兰水泥水化过程中产生的游离石灰及高硷性水化矽酸钙产生二次反映，生成强度更高、稳定性更优的低硷性水化矽酸钙，从而达到改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的，使水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透路。此外，还能改善集料与水泥石的界面结构和界面区性能。这些重要的作用，对增进混凝土的耐久性及强度都有本质性的贡献。

（三）消除混凝土自身的结构破坏因素：除了环境因素引起的混凝土结构破坏以外，混凝土本身的一些物理化学因素，也可能引起混凝土结构的严重破坏，致使混凝土失效。例如，混凝土的化学收缩和干缩过大引起的开裂，水化性过热过高引起的温度裂缝，硫酸铝的延迟生成，以及混凝土的碱骨料反映等。因此，要提高混凝土的耐久性，就必须减小或消除这些结构破坏因素。限制或消除从原材料引入的碱、S03、C1- 等可以引起破坏结构和侵蚀钢筋物质的含量，加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生，以提高混凝土的耐久性。

（四）加强施工管理。严格控制施工配合比，搅拌必须均匀，振捣必须到位，要严格遵守养护制度，可以用表面养护剂来改善养护条件，提高保水性，加速表面硬化。混凝土构件的侵蚀病害都是从表面开始的，在混凝土终凝前做好原浆抹面压光，增强表面密实度，也可采用表面浸渍和表面涂覆的手段来降低混凝土表面渗透性。

（五）防止混凝土冻融破坏的影响。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。

（六）拌合及养护用水的影响。混凝土拌合及养护用水，应考虑其对混凝土强度的影响。水灰比的大小很大程度影响混凝土强度值的大小。拌合水应检查其杂质情况，防止影响砂浆及混凝土生成时杂质影响其耐久性。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，除了对水泥石有腐蚀作用外，对钢筋的腐蚀也有影响，因此在腐蚀环境中的混凝土不宜采用海水拌制和养护。

（七）不同环境设计不同的保护层厚度。如一类环境(室内正常环境)，设计使用年限为100年的结构混凝土应符合下列规定：混凝土保护层厚度应按规范的规定增加40％；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。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。

五、结 语

总之，提高混凝土的耐久性是混凝土发展的必然趋势，而混凝土结构的耐久性又是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的综合课题，而正确的结构设计、材料选择以及严格的施工质量是保证钢筋混凝土结构耐久性必要环节，同时应注意对其在使用阶段实行必要的管理和维护。只有这样，才能保证和提高混凝土结构的耐久性，才能保证我国建筑事业的可持续高效发展。

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