混凝土耐久性问题浅析

时福军

摘要：众所周知，混凝土耐久性是影响工程使用寿命的主要问题，本文通过对影响混凝土耐久性主要因素的分析，实时提出了几种预防应对措施，其目的是用来增强混凝土的耐久性，尽量避免及减少混凝土受到伤害。

关键词：混凝土；耐久性；防止；破坏

中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）02-0001-02

引言

在建筑工程施工中，混凝土结构是应用非常广泛的一种结构形式，其强度在不断提高的同时，耐久性也愈来愈被人們关注。由于其结构自身和使用环境的特点，使得混凝土存在严重的耐久性问题。

1.耐久性混凝土的概念

1.1耐久性混凝土

在预定作用和预期的维护与使用条件下，能在预定的期限内维持其所需的最低性能要求能力的砼。

1.2控制指标

混凝土的抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性及抗碱一骨料反应性。

1.3需要做试验项目

混凝土的电通量、混凝土的抗裂性应通过对比试验、钢筋混凝土保护层厚度、混凝土的抗碱一骨料反应性

1.4原材料的组成有

水泥、掺和料、细集料、组集料、外加剂、水。

2.设计方面应考虑以下因素

2.1环境

环境条件对耐久性的影响很大，设计时应正确区分不同构件所处环境情况，当结构物处于海水、使用除冰盐、工业污染和土中环境时，防护等级应予以提高。

2.2混凝土材料的选择及配合比

为了提高混凝土的抗腐蚀能力，选择合适的水泥品种是十分重要的，水泥的化学成分不同，对不同腐蚀介质的腐蚀性能也不同，如矾土水泥抗各种腐蚀能力强，而火山灰硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能。因此，在防腐蚀设计中，必须选用与腐蚀环境相适应的水泥品种。

在混凝土配合比设计中，应控制混凝土骨料的最大粒径，降低水灰比，重防腐区可适当提高混凝土的强度等级，或采用掺矿物掺和料和化学外加剂的方法提高混凝土的密实性和抗氯盐渗透能力。

2.3保护层厚度及密实性

保护层的作用是保证钢筋不被锈蚀起着至关重要的作用，对于钢筋混凝土及预应力混凝土结构，它们的耐久f生指标主要取决于钢筋是否被腐蚀，钢筋一旦被腐蚀，不仅钢筋的有效截面积减小，而且因腐蚀物膨胀使周边混凝土剥落。更加速钢筋的腐蚀。

若混凝土的密实性差，周围环境恶劣，氯化物、氧和水分很容易会侵蚀到钢筋表面，引起腐蚀，钢筋锈蚀物使混凝与钢筋产生隔离，久而久之，使混凝土沿钢筋长度劈裂剥落，钢筋裸露，从而大大缩短结构的使用寿命。

2.4阻锈剂

混凝土中只要含有足够量的钢筋阻锈剂，就能有效抑制其内氯离子的活化作用。钢筋阻锈剂作为混凝土外加剂的品种之一，在国内外已有广泛的应用，我国的钢筋阻锈剂已有许多品种被纳入国家规范‘工业建筑防腐蚀设计规程》（GB50046-95），并有行业标准‘钢筋阻锈剂使用技术规程》《YBJ231.91）可执行。

2.5涂层

对于需重度防护的混凝土结构。可采取在混凝土表面涂层和采用环氧树脂涂层钢筋的方法，阻隔有效物质的侵入和腐蚀。

2.6采用高性能混凝土

高性能混凝土是解决结构耐久性最有效和最经济的途径。它具有高强度、高耐久性和高工作性三个特点，其核心是保证耐久性。混凝土达到高性能最重要的技术手段是使用新型高效减水剂和矿物掺和料。前者减少混凝土中的用水量，降低了水灰比，提高混凝土的强度，并赋予优异的施工性能；后者减小了骨料与凝胶材料间的孔隙率，改善混凝土的渗透性，提高混凝土的密实性和耐久性。高性能混凝土在硬化过程中体积稳定、水化热低、温升小，冷却时的温度收缩小，干燥收缩小，硬化后不易产生宏观及微观的裂缝。因此，采用高性能混凝土可以大大提高混凝土的耐久性。

3.影响混凝土耐久性问题的原因分析

混凝土耐久性问题，即所为的耐久性失效，耐久性失效的原因很多，有抗冻失效，碱一集料反应失效，化学腐蚀失效，钢筋锈蚀造成结构破坏等。

3.1混凝土冻融破坏

混凝土冻融破坏，是由于混凝土中的水受冻结冰后体积膨胀，在混凝土内部产生应力，由于反复作用或内应力超过混凝土抵抗强度致使混凝土破坏。结构处于冰点以下环境时，部分混凝土内孔隙中的水将结冰，产生体积膨胀，导致混凝土的破坏。混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落，严重时可以露出石子。

3.2碱骨料反应

碱骨料反应也叫碱硅反应，是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应，引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象。因为碱骨料反应时间较为缓慢，短则几年，长则几十年才能被发现。碱骨料反应的因素在混凝土内部，其危害作用往往是不能根冶的，是混凝土工程中的一大隐患。

3.3混凝土的碳化

混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。对于钢筋混凝土来说，碳化会使混凝土的碱度降低，同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。

3.4钢筋锈蚀

因为构件的混凝土保护层破损或脱落而露出钢筋导致钢筋锈蚀，这是一种结构损伤，会严重影响结构的使用寿命，应采取加固修补措施。钢筋锈蚀，一方面会使钢筋有效截面减小，另一方面，锈蚀产物体积膨胀使混凝土保护层胀裂甚至脱落，钢筋和混凝土之间的粘结作用下降，破坏他们共同作用的基础，从而严重影响混凝土结构物的安全性和耐久性

4.提高混凝土耐久性的措施

通过对混凝土耐久性问题的原因分析，我们知道影响混凝土耐久性的的主要因素，如何提高混凝土的耐久性，保证混凝土长期使用的安全，这是我们要解决的主要问题，在实际工程中应根据具体情况，有针对性地采取相应措施，提高混凝土的耐久性。

4.1混凝土材料的选择

要重视选材，水泥是混凝土的重要组成部分，其性质对混凝土结构性有重要影响。根据腐蚀环境的不同，合理选择水泥品种有利于提高混凝土的耐久性。外加剂、掺合料、钢筋料的选用也很重要。

4.1.1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。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。

4.1.2增强混凝土的抗渗性。掺加高效减水剂，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，减小水灰比，改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成，使水泥石结构更为致密，有效地阻断可能形成的渗透通道，提高混凝土强度，增强混凝土自身抵抗环境侵蚀破坏的能力等。

4.2结构设计和生产过程的控制

4.2.1避免或减轻碱骨料反应。当混凝土使用有碱活性反应的骨料时，必须从配合比出发，严格控制混凝土中的总碱含量以保证混凝土的耐久性。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。混凝土構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。

4.2.2提高混凝土抗碳化能力。碳化对混凝土结构耐久性影响主要是使混凝土碱度降低，进而钢筋脱钝、锈蚀。钢筋外留下足够的混凝土保护层厚度是简单有效的方法；混凝土配合比将影响碳化速度，足够的水泥用量、降低水灰比、采用减水剂都可减缓碳化速度。此外，提高混凝土密实性、增强抗渗性、对混凝土采用覆盖面层等措施可减缓或隔离CO，向混凝土内部渗透，大大提高混凝土抗碳化能力。

4.2.3钢筋锈蚀的预防。常用的方法有环氧涂层钢筋，采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面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。此外，在混凝土表面涂层也是简便有效的方法，还可研究新技术，开发新产品，如耐锈钢筋、阻锈钢筋等。

4.2.4预防侵蚀性介质的腐蚀。在我国侵蚀性介质对混凝土结构危害最严重的应是氯盐的影响。提高混凝土抗氯离子渗透能力的措施是限制水灰比，保证最低水泥用量以确保碱度，掺入适量优质掺和料（粉煤灰、磨细矿渣、硅灰）等。首先是要重视干湿交替环境下的混凝土耐久性设计，重视关于混凝土裂缝控制等级和钢筋保护层厚度，还要注意钢筋阻锈剂的使用，其次是地基处理，污染土的处理及地下污染水的处理、设置基础隔离墙等，以避免碱性污染，保证基础的耐久使用年限。

4.3工方面应考虑以下因素

4.3.1混凝土拌和。机械拌和的各种计量器要准确，骨料的含水率要根据实际情况进行现场测算、调整并时刻注意拌和物的颜色是否均匀，现场经常检查拌和物的坍落度，确保混凝土拌和物拌和均匀。

4.3.2混凝土运输。运输能力应适应混凝土的凝结速度和浇筑速度的需要，使混凝土运倒浇筑地点时仍能保持均匀性和坍落度，运输车运至浇筑地点后发生离淅，严重泌水或坍落度不符合要求时，应进行二次拌和，如必须加水时，应加入同比例的水泥，保持水灰比不变，否则不得使用。

4.3.3混凝土浇筑。严防混凝土离淅，应按一定的厚度和顺序分层浇筑和振捣，施工缝流设应在施工前确定，宜留在结构受力和弯矩较小的部位。

4.3.4混凝土的养护。在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土。有条件时宣采用蓄水或流水养护，养护时间为14-28天。

4.3.5混凝土冬期施工。耐久性混凝土应严格按照冬期混凝土施工的要求进行拌和、运输和养护。

5.结语

影响混凝土结构耐久性的因素繁多而复杂，而通常又是多种影响因素的叠加，应该从混凝土的原材料、配比设计、施工养护和结构的维护等多方因素综合考虑，工程中应根据具体情况，有针对性地采取相应措施，提高混凝土的耐久性。

混凝土结构的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的复杂问题，要解决好这个问题需要进行多方面的工作，如正确的结构设计、材料选择以及严格的施工质量，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发展，这也是建筑行业实施可持续性发展战略的关键。

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现代物业杂志社

2020-03-27