关于混凝土耐久性技术的研究

　　【摘要】我国建设工程规模宏大，每年高达2万亿元以上，约30年～50年后这些工程也将进入维修期，所需的维修费用或重建费用将更大。所以混凝土的耐久性问题是基础设施建设必须面临的问题。另外，从影响耐久性的因素来看，混凝土向高性能混凝土方向发展是解决混凝土结构耐久性的必由之路。

　　【关键词】混凝土,耐久性研究

　　一、混凝土耐久性的概念

　　把混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和体积稳定性，从而维持混凝土结构的安全，正常使用的能力称为耐久性。

　　根据工程事故的调研和有关试验的分析和研究，混凝土结构的耐久性失效主要分以下几类：钢筋的锈蚀，渗透，冻融，碱—集料反应，混凝土的碳化，化学(氯盐，硫酸盐)腐蚀等。其他还有疲劳、摩擦损伤、生物腐蚀、钢筋反应腐蚀等

　　二、影响混凝土耐久性的因素

　　1钢筋的腐蚀

　　2001年，著名专家梅塔教授(P.K.Mehta)以“21世纪建筑结构的耐久性”为题，发表了重要观点“钢筋腐蚀是钢筋混凝土结构破坏的主要原因。”国内外大量的实践证明，就环境而言，腐蚀是影响钢筋混凝土基础设施耐久性的主导因素之一，甚至是关键因素。钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀主要是电化学腐蚀，在电化学腐蚀反应中阴极生成的氢氧化铁体积膨胀，当超过混凝土的极限拉应变，混凝土被胀裂。裂缝处裸露的钢筋与空气接触加速了腐蚀速度，从而加速了混凝土的破坏。

　　2冻融

　　混凝土凝固硬化后遗存的游离水和通过孔隙渗透进入的水都存留在内部的各种孔隙中。当周围气温下降时，孔隙中的水受冻结冰，体积膨胀，破坏材料的内部结构。如果孔隙中有部分空气，未冻结的水被冰的冻胀力压入其他孔隙，从而减小了膨胀压力。如果孔隙中的水处于饱和状态，毛细管中的水结冰时，产生较大的压力。但此时，由于凝胶孔中的水并未结冰，如果其蒸汽压力超过冰的蒸汽压力时，向毛细管中冰的界面渗透，产生了渗透压力。毛细孔承受膨胀压力和水的渗透压力，超过混凝土的细观强度后，破坏孔壁结构，使混凝土开裂。经过反复的冻融循环后，每次冻融循环产生的损伤累积，裂缝延伸并相互贯通，导致混凝土强度下降。

　　3渗透

　　混凝土的渗透性，指液体通过混凝土的流畅性。混凝土的抗渗性，指抵抗压力水渗透的能力。显然混凝土阻碍液体向其内部流动的能力越好，混凝土的抗渗性能越好。混凝土的耐久性与水和有害液体流入内部的数量、范围等有关，因此抗渗性能高，混凝土的耐久性高。

　　4碱—集料反应碱—集料反应可以归纳为两类反应：一类是碱—硅反应(al-kali-silicareaction)，另一类是碱—碳酸盐反应(alkali-carbonatere-action)。碱—硅反应是非石英质系结构不稳定的硅矿物中的活性硅和水泥中的碱在高碱性的环境下发生的反应。这种反应在水泥浆和集料之间的界面上发生，形成一个硅碱凝胶薄层，然后这种反应向着粒子内部进行，凝胶层厚度增大，未反应核逐步消耗。由于硅碱凝胶吸水膨胀，当这种凝胶生成量超过某一限值时，导致混凝土开裂。碱—碳酸盐反应是孔隙溶液中的碱离子与集料中的白云石的反应。但是，到目前为止，仍没有一种在实际工程中切实可行的抑制碱—碳酸盐反应膨胀的措施。

　　5碳化

　　混凝土的碳化是指混凝土中的成分(主要是氢氧化钙)与渗透进混凝土中的二氧化碳和其他酸性气体如二氧化硫、硫化氢等发生化学反应的过程。碳化也就是混凝土的中性化。碳化的有利面就是碳化物使混凝土的体积变小，变得更密实，抗压强度有所提高。但是碳化的不利面起主要作用，随着碳化的进行，混凝土的pH逐渐降低到8～9，当碳化层厚度深及钢筋表面，此时由于钢筋失去了碱性环境的保护，表面的钝化膜破坏而使钢筋生锈，从而导致了混凝土裂缝的出现和粘结力的下降，甚至于钢筋保护层的脱落。

　　三、提高耐久性的技术措施

　　1水灰比

　　适当的控制混凝土的水灰比及水泥用量，水灰比的大小是决定混凝土密实性的主要因素，它不但影响混凝土的强度，而且也严重影响其耐久性，所以必须严格控制水灰比。

　　2砂、石集料

　　选择质量良好，技术条件合格的砂、石骨料，是保证混凝土耐久性的重要条件，改善粗细骨料的粒径级配，在允许的最大粒径范围内尽量选用较大粒径的粗骨料，可以减小骨料的孔隙率和比表面积，也有助于提高混凝土的耐久性。

　　3掺入引气剂或减水剂

　　引气剂可以缓冲孔隙水冻融时产生的冻融破坏，减水剂可以在保证流动性的前提下，降低水灰比，减小孔隙率，提高密实度。

　　4耐久性失效的特点

　　4.1在所处的环境条件下，耐久性失效是由于外界介质或材料内部对混凝土的化学和物理作用的结果。耐久性失效的主要原因有：空气中的二氧化碳，海水或除冰盐中的氯离子，水泥中的碱质等与混凝土或钢筋的化学作用，多次温度升降或冻融循环使混凝土交替地膨胀和收缩的物理作用等，造成混凝土内部细观结构的破坏，引发性能的退化。

　　4.2耐久性失效是个缓慢积累的过程。结构所受的荷载增大至极限值后，即时出现承载力失效，是以小时计，甚至分秒计的短期现象。而结构的耐久性失效则是一个由于外界环境因素和材料内部对混凝土和钢筋的缓慢作用后，材料的损伤和材性的退化由小扩大、由表及里的逐渐积累过程，是以月、年计，甚至难以制定一个确定的失效标准和失效时刻。

　　5对于耐久性的认识

　　5.1对于恶劣环境条件下工作的混凝土，可以用高强高性能混凝土代替普通混凝土。混凝土的耐久性取决于微观结构，尤其是浆体的孔隙率，高强高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，因此浆体中的水或侵蚀介质传送过程的有关物理和化学腐蚀作用便被削弱，所以高强高性能混凝土更具耐久性。

　　5.2严格控制施工过程，提高施工质量，确保构件达到预期的耐久性，必要时对技术负责人、设计、施工人员进行培训，大力宣传混凝土结构构件腐蚀的危害和耐久性问题。

　　四、结语

　　混凝土要提高性能的核心就是耐久性。耐久性不足带来的影响是巨大的，产生的后果有时也不是人力可以承担的，更会对社会的未来加重负担，因此，提高混凝土的耐久性成为重中之重。本文作者结合自己的经验对混凝土的耐久性技术做了阐述，如有弊端，请广大读者予以斧正。

　　参考文献：

　　[1] 吴桂芹. 骨料对混凝土工程耐久性的影响[J]. 福建建材. 2006(02)

　　[2] 雷海英,姚宏刚. 普通混凝土配合比浅析[J]. 福建建筑. 2007(07)

　　[3] 陈剑毅,肖烨,胡明玉,李建平. 复杂环境下混凝土改性问题研究[J]. 混凝土. 2011(05)

《关于混凝土耐久性技术的研究》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 关于混凝土耐久性技术的研究

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-21021