混凝土的耐久性问题

李晓敏 时泽俊 高新安

（1、2.山东科技大学土木工程与建筑学院，山东青岛266590；3.山东一顺建设有限公司，山东济宁272200）

混凝土因其高耐久性、良好的完整性和高抗压强度而广泛应用于高层建筑、桥梁工程、港口和海洋工程以及特殊结构，可以说任何现代建筑项目都离不开混凝土。与其他常见的建筑材料相比，水泥混凝土生产具有能耗低、原料与工艺简单、生产成本低、耐用性强、耐火性强、适应性强、使用方便、来源广等特点。

1 混凝土耐久性的基本理论

混凝土结构处在大气、海洋、土壤以及工业等不同情况的环境中，耐久性能就是混凝土结构在不同的环境中仍能保持自己的工作能力，混凝土的承载能力、安全性、实用性能满足工作要求。影响混凝土耐久性的主要因素是混凝土的配合比、碱骨料反应、钢筋、不渗透性和混凝土抗冻性腐蚀的碳化。

2 影响混凝土耐久性的因素

2.1 混凝土结构优良的配合比

正确合适的配合比是混凝土结构保证耐久性的重要前提，不同环境、不同工程中所用的混凝土配合比是不同的，没有一种确定的配合比是适合于所有工程的，环境的不同所需要的外加剂也存在着差异，因此，在每个建筑项目开工前都需要根据现场情况做配合比试验并进行验收，如在东北地区冻融交替的环境中，就需要考虑加入加气剂，以此提高混凝土结构冻融交替的次数。

2.2 碱骨料反应

碱骨料反应是指水泥原料中氧化钠与氧化钾在混凝土制备过程中与水元素共同作用，形成氢氧化钠与氢氧化钾两种易分解化学物质，并且这两种物质与骨料中的活性二氧化硅结合形成了碱硅胶和碱。该凝胶迅速扩大，在水的存在下最终导致混凝土结构的整体强度降低。因此，为了避免碱骨料反应，可以采用含碱量低的水泥或者在水泥中掺入火山灰质的添加剂，亦或直接采用火山灰硅酸盐水泥吸收混凝土结构中的活性钠离子和钾离子，与飞灰、炉渣、硅粉末和其它外加剂减少混合制备混凝土，以此减少碱骨料反应的发生。

2.3 钢筋锈蚀破坏

钢筋外边面保护层较小会使钢筋与外部的酸性物质发生电化反应，从而使钢筋的抗拉性能降低，若混凝土再开裂，会形成水与氧通路，更加速钢筋的锈蚀过程，最终碳化的钢筋会与混凝土结合形成的氧化铁薄膜（强化钝化膜）被破坏并产生锈，促进混凝土裂缝的快速发展。

⒉4 抗渗性

混凝土结构的渗透性在耐久性能中起到了极为重要的作用。抗渗性是指混凝土结构抵抗水渗入混凝土孔隙的能力，这种孔洞是由于在混凝土硬化期间混凝土的蒸发，以便在配制混凝土时获得一定程度的结构流动性。一般而言，具有良好不渗透性的混凝土具有高密实性和良好的混凝土耐久性。

⒉5 抗碳化

碳化作用就是空气中的二氧化碳不断进入混凝土内部，与混凝土中的碱性物质发生中和反应，明显降低混凝土的PH值，环境、工程、物质等因素都是造成混凝土碳化的主要因素，在实际操作中混凝土的搅拌、振动以及维护都会影响其碳化。

⒉6 抗冻性

混凝土的抗冻性是指在使用过程中经历多次冻融作用反应后，混凝土没有明显破裂并且强度没有明显降低。空洞率越大，孔洞中的水越能达到饱和性，进而抗冻性能就会越差。造成这一现象的原因往往就是冷冻冻结后，孔洞中的水体积膨胀，所产生的压力对结构会产生破坏，多次反复发生冻融作用，混凝土的强度将逐渐降低,最终导致损坏。混凝土的抗冻性主要与水泥石的含水状态、水泥石的透水性、冷冻速度、内部孔的分隔距离等因素有关。

3 提高混凝土耐久性的途径

3.1 技术途径

3.1.1 掺入高效减水剂

水泥和水以一定比例混合后通过搅拌产生絮凝物质，其中的混合水大量被胶封，造成混凝土结构的可加工性明显降低。在电排斥的作用下，水泥—水系统不仅处于相对稳定的悬浮状态，而且处于水泥颗粒中。

3.1.2 消除混凝土自身的结构破坏因素

混凝土结构除了在环境因素中会产生结构破坏以外，其自身的化学因素也可能导致混凝土结构的物理和化学反应，造成混凝土结构严重破坏，导致混凝土的和易性损失。因此，提高混凝土的耐用性是必要的，以减少或消除这些结构失效的因素。从原料引入限制或消除二氧化硅可导致结构损坏和腐蚀钢的内容，加强结构控制，避免收缩和温度破解，并提高混凝土的耐用性。

3.1.3 保证混凝土的强度

在混凝土内部形成主要影响的就是强度和耐久性两种因素，这与水灰比密切相关。在混凝土结构完全凝结硬化后，会随着水灰比的降低，出现孔隙率明显降低的现象，并且混凝土结构的强度也在不断增加，同时随着孔隙率的降低，混凝土的抗渗性也得到改善。另外，在消除内部损伤因素的条件下，随着混凝土强度的增加，其抵抗环境侵蚀因子的能力更强。

3.2 施工途径

3.2.1 原材料的选用

①过期、受潮、生产不合格的水泥不能参与使用结构，保证有出厂合格证，并在监理工程师的见证下按照说明书的要求来样和复试。

②结构中的细集料采用中砂，石头由硬砂砾制成。不同批次使用的粗骨料和细骨料应平均送至专业部门检验。严格禁止不符合要求的抽样指标。

③水、外加剂水使用饮用水。

3.2.2 配合比确定

为了确定混凝土结构合适的配合比，应委托专业实验室进行详细的计算和试验，并根据实际试验结果对配合比进行合适的调整。由于环境的不断变换，对砂石含水量造成了严重影响，因此，应及时测定砂石的含水率，以确定实际的加水量，控制混凝土的水灰比。当气候正常时，需要每隔台班测量水含量。如果下雨，应加密测量。混合混凝土的实际加水量是扣除骨料本身的含水量后的值，比例为0.5，以确保混凝土的强度。

3.2.3 严格计量控制

材料用量的允许偏差标准是应准确测量混凝土配合比。砾石必须超重,允许偏差≤3%；对水泥进行取样和称重,计算每袋的平均重量,偏差≤2%,耗水量和外加剂允许偏差≤2%。所用的水量和混合量可以根据事先调整的实际量来制定。严格要求将手推车运送到每辆车,秤由专业人员测量,以确保准确的重量测量。混合时间由专人监督,主要部分报告监督站进行监测。

3.2.4 混凝土拌制

①拌制第一盘混凝土时，首先加水至混合器几分钟,充分润湿混合器管，倾倒剩余的水。第一盘混凝土搅拌由于砂浆粘筒壁而损失，因此，石的用量应按配合比减小。从第二盘开始，根据混合比投料，馈送顺序为：石—水泥添加剂—砂。

②在混凝土加工过程中，应保证混凝土的搅拌时间在120秒以下，并且混凝土混合时间不大于180秒。

③雨季(天)施工应测量砂石的水分含量，并调整水的消耗和粗、细骨料在任何时间的量。混凝土浇筑应在暴雨期间停止。

3.2.5 混凝土运输

混凝土搅拌完成后，通过输送泵输送到浇注点，在输送过程中保证其流动性。

3.2.6 混凝土浇筑

混凝土浇筑后要避免太阳直射，用遮阴膜盖住。

4 结语

通过以上对混凝土耐久性的研究，可见混凝土的耐久性能需要从选择合理的水泥品种、选择质量良好的砂石骨料、控制水灰比及保证足够的水泥用量、掺入减水剂或引气剂等措施改善混凝土结构，提高混凝土的抗渗性和抗冻性，改善施工操作,保证施工质量。