浅述混凝土耐久性影响因素及提高耐久性的关键措施

徐德利

（新疆昌吉职业技术学院建筑工程分院，新疆 昌吉 831100）

一、研究背景

近年来，我国经济进入飞速发展的快车道，在建筑领域混凝土因为其强度高、建筑原材料来源广泛而被广泛使用[1]，而混凝土通常是建筑结构中直接与外部环境接触的部分，易收到外部环境的侵蚀作用，这些外部侵蚀都会极大地降低混凝土的耐久性，从而直接影响混凝土结构的使用寿命。因此，混凝土结构耐久性成为混凝土强度之外另一个必不可少的研究核心。

二、混凝土破坏机理

（一）冻融循环破坏机理。混凝土的生产过程中水是必不可少的物质，尽管混凝土硬化过程中会将部分水分吸收，但是混凝土中仍然会存在孔隙水，混凝土冻融循环破坏机理认为当混凝土结冰时，混凝土中孔隙水会受冻膨胀，产生冻涨压力，冻涨压力会导致孔隙水迁移，迁移又会产生液体压力，当压力超过混凝土的强度时，混凝土就会产生局部破坏，表面会出现局部裂缝；而当温度较高水分解冻时，混凝土新产生的空隙因毛细现象吸水，水分会通过裂缝进一步渗透进混凝土空隙中，到下一次冰冻时，水的冻涨力和液压力又会使混凝土内部孔隙增大和贯通，加剧混凝土的破坏，如此冻融循环，会连续损伤混凝土强度。

（二）混凝土碳化破坏机理。混凝土的原材料主要是水泥、砂、石子、水以及一些外加剂，其中水泥的主要成分是氧化钙（CaO），该物质和水分应会生成氢氧化钙（Ca（OH）2），氢氧化钙一部分会溶于混凝土的孔隙水中，大部分氢氧化钙（Ca（OH）2）在混凝土中都是以结晶状态存在的，此时混凝土呈现高碱性；当混凝土暴露在空气中时，空气中的二氧化碳（CO2）通过混凝土中未完全冲水的毛细孔道与孔隙水中的氢氧化钙（Ca（OH）2）反应，生成碳酸钙（CaCO3），碳酸钙（CaCO3）在水溶液中的溶解度极低，会堆积于空隙中。

孔隙水中的氢氧化钙（Ca（OH）2）消耗完后，孔隙周围结晶状态的氢氧化钙（Ca（OH）2）会继续溶于水，而氢氧化钙（Ca（OH）2）又继续与二氧化碳（CO2）反应，直至孔隙水的PH值降为8.5～9.0左右时，这种中和反应才停止，而此时混凝土已碳化，碳化使混凝土中的碱性的氢氧化钙（Ca（OH）2）生成中性的碳酸盐，因此碳化也被称为中性化或碳酸盐化。这种生产的碳酸盐质地疏松，极易破坏，混凝土表面保护层的破坏，会使钢筋暴露在外部环境中，使钢筋也遭到锈蚀，从而导致结构遭到破坏，降低了结构的人使用寿命。

（三）混凝土渗透破坏破坏机理。混凝土渗透破坏主要是液体压力和毛细孔表面的表面张力会使水向混凝土内部迁移。混凝土的抗渗透性能一方面取决于孔隙率，另一方面取决于孔隙的结构类型，因为虽然混凝土会必不可少的产生孔隙和裂缝，但并非所有的裂缝均是渗水通道，因此混凝土抗渗性能还取决于孔结构。

（四）碱骨料反应破坏机理。碱骨料反应机理是混凝土中水泥含有一定数量的可溶性碱性氧化物，例如氧化钠（Na20）或氧化钾（K20），这些碱性氧化我会与混凝土中活性骨料在有水的条件下，发生碱骨料反应，这种反应比较缓慢，初期较难发现问题，而当碱骨料反映发生后，会生成一直体积膨胀的凝胶体，这种凝胶体也具体很强的吸水性，吸水后还会进一步膨胀，体积膨胀使混凝土内部膨胀应力增大，导致已硬化的混凝土开裂，严重的甚至会引起结构整体崩溃。

三、防治措施

（一）选材方面。针对混凝土冻融循环破坏等各种破坏形式，其共同的主要防治措施是设计合适的配合比，要提高混凝土的密实度，降低混凝土的孔隙比；另一方面，针对混凝土冻融循环破坏，可在混凝土中可掺入引气剂，引气剂的使用会使混凝土产生许多互不联通的气泡，可以容纳自由水的迁移，能够有效缓解冻融循环产生的冻涨压力；针对碱骨料反应，在混凝土的制作过程中，严格控制骨料中的碱含量，可有效保证混凝土的耐久性。

（二）结构设计方面。针对碳化和化学侵蚀等破坏形式，可以针对不同的侵蚀环境，设计不同的混凝土保护层厚度。混凝土规范中，为保证混凝土的耐久性，有比较完善的相关规定。同时，规范对于不同的环境类别，规定了混凝土结构最小的保护层厚度，以保证混凝骨头结构的耐久性。

（三）施工方面。除了在选材方面和结构设计方面以保证混凝土的耐久性之外，施工管理也是保证混凝土结构耐久性的重要措施。要按照设计要求，严格控制施工配合比，充分搅拌和振捣，混凝土成型后严格落实养护要求。

四、结论

混凝土耐久性是影响建筑结构使用寿命的关键问题，它是一个涉及混凝土材质、结构设计以及施工多方面影响的综合性问题。在建筑领域，如何提高混凝土耐久性具有重要的意义。针对混凝土的各种侵蚀破坏，要因地制宜，充分考虑侵蚀介质、环境温度、混凝土自身应力等各种因素对耐久性的影响，以及严格控制混凝土施工质量，通过混凝土制作过程的全过程控制，以保证混凝土结构的耐久性。