清水混凝土耐久性的影响因素及措施分析

郭 峰

(阳泉煤业集团吉成建设工程检测有限责任公司，山西 阳泉 045000)

·建筑材料及应用·

清水混凝土耐久性的影响因素及措施分析

郭 峰

(阳泉煤业集团吉成建设工程检测有限责任公司，山西 阳泉 045000)

介绍了清水混凝土的特点，从抗渗性、抗冻性、抗风化性、抗污染性等方面，分析了影响清水混凝土耐久性的因素，并从工程设计与施工工艺两个角度，提出了有效的解决措施，旨在延长清水混凝土建筑的使用年限。

清水混凝土，耐久性，抗渗性，施工工艺

1 清水混凝土耐久性的主要影响因素

清水混凝土因其具有装饰效果，又被称为装饰混凝土，它属于一次浇灌成型，不需要其他任何装饰，直接应用自然表面效果作为装饰面，其特点是平整光滑、没有蜂窝状孔洞、无明显气泡、色泽均匀，几乎可达到零污染、零破损，且棱角分明，尺寸准确。相比于普通混凝土，清水混凝土体现出的是本质的美感，朴实无华，十分天然却也不失稳重，因此，清水混凝土的发展不仅体现在建筑领域，同时也涉及到了艺术领域。此外，正因为清水混凝土外表面没有其他修饰，使其直接暴露在空气中，直接受到空气、温度、水分以及不同天气情况的影响，因此对清水混凝土耐久性的要求更加严格。耐久性是指结构物体在使用的过程中，受到内在或外在的，人为或自然的，可抗或不可抗等因素作用下，结构物在使用年限内能够保持自身工作能力或抵抗被侵蚀和破坏的一种性能，具有耐久性的清水混凝土应在使用年限内保持原有的形状、质量、功能和适用性等。清水混凝土耐久性的主要影响因素如下。

1.1 清水混凝土的抗渗性

如图1所示，硫化物、碱骨料反应、钢筋锈蚀、碳化、冻融循环等外界因素都会对清水混凝土的耐久性产生影响，尤其是硫化物、碱骨料反应与钢筋锈蚀，虽然不会在一开始便对清水混凝土产生破坏作用，但是随着使用时间的延长，其破坏程度将急剧增加。

虽然因素众多、机理复杂，但这些因素的共同点是：腐蚀作用都与清水混凝土的渗透性有关。图2说明了渗透性对混凝土耐久性影响。

因此，清水混凝土的抗渗性对耐久性的影响最大，被人们看作是评价清水混凝土的最重要的综合指标信息，也是目前人们研究最多的一个影响因素。外界的腐蚀性物质首先要渗透进入混凝土内部与混凝土的某些组分发生反应才能产生破坏作用。清水混凝土的抗渗性包括抗透气性和抗透水性，直接受到混凝土抗碳化性、抗泛白(返碱)性、增白(防盐)性、护筋性及抗腐蚀性等的影响。

1)抗渗性对抗碳化性的影响。清水混凝土的碳化指的是空气中的二氧化碳和某些酸性物质进入混凝土间隙的氢氧化钙溶液中，并与其发生化学反应，从而引起清水混凝土pH值降低的一种现象。实验表明，清水混凝土只有在碱性条件下才能在表面产生一层致密的氧化膜而起到保护作用，使钢筋不被锈蚀进而增加清水混凝土的耐久性，由于混凝土发生碳化pH值降低，使钢筋表面不能形成保护膜或保护膜遭到破坏，导致钢筋表面锈蚀，体积膨胀，进而导致包裹在钢筋外部的清水混凝土受到内部钢筋膨胀的支撑的力，使清水混凝土表面出现裂痕甚至直接破裂，不仅降低了清水混凝土的建筑美观性，还降低了混凝土的质量和安全性。因此提高清水混凝土的抗碳化性对于提高抗渗性，进而增加清水混凝土的耐久性有着重要的意义。

2)抗渗性对抗泛白(泛碱)性的影响。清水混凝土可分为初次泛白和第二次泛白，初次泛白是泛碱，出现在整个表面，第二次泛白是水分溶解氢氧化钙，会不均匀的出现在表面某个局部区域。

清水混凝土表面泛白也可称为泛碱或起霜，通常认为水泥处于水化过程时，即硅酸三钙与硅酸二钙水化生成C-S-H凝胶时，会形成大量的氢氧化钙，氢氧化钙在水中极易溶解，水化初期时存在于混凝土的游离水中，当清水混凝土开始凝结硬化时，处于混凝土结构内部的含氢氧化钙浓度较高的游离水会随着混凝土的干燥而逐渐从内部向外迁移，目的是补充在清水混凝土表面蒸发掉的部分水分，也就将溶于游离水中的氢氧化钙带出，并滞留在清水混凝土表面，此外氢氧化钙还会与空气中的二氧化碳和水发生化学反应，产生不溶于水的碳酸钙白色沉淀，附着在清水混凝土表面上，这种硬化过程中的泛碱就称为初次泛白。随着时间的延长，清水混凝土的硬化速度逐渐下降，经过不同温度、气候等的影响，水分会进入清水混凝土的内部，将残余的氢氧化钙溶解，当混凝土的外表面水分减少时，内部的游离水会再一次的将氢氧化钙带到清水混凝土的表面，形成第二次泛白。二次泛白并不会出现在清水混凝土的整个表面，而是局部出现，这就证明二次泛白与水泥比例、用量、密度、吸水率和孔隙率等因素有关，也就是在清水混凝土的表面粗糙且容易积水的部位或内部结构疏松多孔导致吸水率过大的部位容易产生多次泛白。提高清水混凝土的抗渗性可以有效的防止内部水分向外部迁移，防止外部的水分渗入结构内部，从而减少泛白的发生。

3)抗渗性对抗腐蚀性的影响。清水混凝土的腐蚀性主要原因在于硫酸根离子和氯离子。硫酸根离子溶于水，随着水分通过毛细渗透作用渗入到清水混凝土的内部结构中与某些可溶性的盐或碱反应，生成难溶性的盐，使清水混凝土的内部体积膨胀增大，对清水混凝土的表面的应力超过了混凝土的承受范围，导致清水混凝土表面出现裂纹或开裂进而影响清水混凝土的耐久性。同样，氯离子也可以溶于水，通过毛细渗透等形式渗入到清水混凝土内部，但与硫酸根离子的作用不同，氯离子并不是生成难溶性盐，而是直接吸附在钢筋的表面，破坏钢筋的氧化膜或找到氧化膜薄的地方而穿过氧化膜，直接接触钢筋，造成钢筋腐蚀，体积膨胀，使清水混凝土表面出现裂纹。提高清水混凝土的抗渗性，可以有效的阻止硫酸根离子和氯离子进入清水混凝土内部，减少钢筋腐蚀，增加清水混凝土的耐久性。

此外，实验结果表面，混凝土表层的渗透性可以分为3个级别，渗透系数越大，清水混凝土的表层渗透性越差，清水混凝土的抗渗性越好，耐久性越好，如表1所示。

表1 混凝土表层渗透性分级表

1.2 清水混凝土的抗冻性

由于我国国土面积大，包括多种不同温度带，如热带、亚热带、温带等，温带中还包括暖温带和寒温带，这就使清水混凝土面临着大幅度温度差异的挑战，尤其是在寒冷地区，水分进入清水混凝土的间隙，冷冻成冰，在毛细孔内与未冰冻的水分形成渗透压，使未冰冻的水分向冰冻区域流动，同时，冰冻的水分由于体积膨胀，增加了对清水混凝土的应力，而未冰冻的水分由于表面张力使泥石产生收缩趋势，当清水混凝土中的水分不断的冷冻融解，清水混凝土内部受到连续的膨胀力和收缩力，最终导致清水混凝土出现裂痕甚至开裂破碎，降低其耐久性。

1.3 清水混凝土的抗风化性

清水混凝土表面没有装饰和保护，直接暴露在空气中，受到空气中二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等的影响，清水混凝土表面的氢氧化钙会与其发生化学反应，生成酸性的二水硫酸钙或三水硫酸钙，为防止水分的流失，这些酸性物质会与清水混凝土中的碳酸钙发生反应生成可溶性物质，再随着气候的变化，造成清水混凝土的风化，降低清水混凝土的耐久性。

1.4 清水混凝土的抗污染性

其污染性是由于清水混凝土中的含硫杂质会产生易吸附粉尘的硫酸钙，这些粉尘杂质会随着硫酸钙的流动而流动，最后滞留在清水混凝土的表面，直接影响清水混凝土的外表面质量。

2 解决措施

提高清水混凝土耐久性要综合考虑多种因素对耐久性的影响。

第一，在工程设计措施方面，要充分考虑环境的因素，比如温度、光照、空气、水分等，其次是要有合理的构件形式和配筋方式，如构件过小，则无法保证保护层厚度，还会导致清水混凝土不易振实而疏松多孔，增加了渗透性，降低了耐久性，构件外形也以简单为宜。配合比设计合理，在集料的品种和粒径的选择中，在符合建筑条件的情况下，结合具体的实践，通过试验找出最合理的砂率；对于水泥的选择也应慎重，因为不同厂家生产的水泥各有不同，尤其是在标准稠度的用水量方面；水灰比在很大程度上会影响清水混凝土的抗渗性能，应在保证清水混凝土的质量前提下，尽量降低水灰比，从而降低清水混凝土的密实度，减少混凝土的空隙，增加抗渗性，进而增加耐久性；通过掺入高效减水剂降低用水量，使水泥处于相对稳定的状态，降低毛细管孔隙率，此外还可以在水泥表面形成一层保护膜，有利于增加其耐久性；加入高效活性矿物掺料可增加水泥石中水化物的稳定性，加入足量的阻锈剂可有效的抑制氯离子的作用，起到抗腐蚀的保护作用。

第二，在施工工艺措施方面，一是要有足够的保护层厚度，这一点对清水混凝土的耐久性有着关键性的作用，保护层厚度越大，其耐久性越好，但是，当对清水混凝土有保持外表美观的要求时，要注意保护层的厚度，不可随意增加；二是对原材料的控制，实际使用的原材料必须与设计的配合比高度一致，集料在应用前需进行严格的筛选清洗，控制泥量，降低含水量差异；三是拌和浇筑过程的控制，做好浇筑前准备工作，严把清水混凝土运输关，在浇筑过程中保证均匀性，可引入适量的微细气泡以增加抗冻性；最后是对新浇清水混凝土的养护，控制好养护的时间、技术，尽可能增加日后清水混凝土的使用寿命。

3 结语

由于耐久性的影响因素复杂繁多，所以应从不同方面，多角度，综合性的解决其耐久性问题，增加清水混凝土的耐久性，不仅是增加建筑使用寿命、节约建筑成本的手段，更是保证建筑安全的重要条件。

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Analysis on the influence factors and measures for the durability of fair faced concrete

Guo Feng

(JichengConstructionEngineeringDetectionLimitedLiabilityCompany,YangquanCoalIndustryGroup,Yangquan045000,China)

This paper introduced the characteristics of fair faced concrete, from the impermeability, frost resistance, weathering resistance, anti pollution and other aspects, analyzed the factors influence of the durability of fair faced concrete, and from engineering design and construction technology two aspects, put forward some effective measures to prolong the service life of fair faced concrete construction.

fair faced concrete, durability, impermeability, construction technology

1009-6825(2017)05-0148-02

2016-12-06

郭 峰(1982- )，男，工程师

TU528

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