混凝土耐久性影響因素的研究

賈換

(西安思源學(xué)院，陜西 西安 710038)

混凝土耐久性影響因素的研究

賈換

(西安思源學(xué)院，陜西 西安 710038)

混凝土的耐久性是指在實際使用條件下，混凝土抵抗各種環(huán)境破壞，長期保持外觀完整性和強度的能力。本文主要從混凝土耐久性定義和對混凝土耐久性的影響因素兩方面進行研究。影響混凝土耐久性的因素較多，比如混凝土水灰比，集料的級配，水泥摻合料的性能，環(huán)境條件，施工工藝，配合比設(shè)計及長期荷載作用等。

混凝土；耐久性；影響因素

1 混凝土耐久性的概述

隨著混凝土與鋼筋技術(shù)的不斷改進，它們逐漸取代了石材、木材、鋼結(jié)構(gòu)在社會中的應(yīng)用，而且使用的時間相比較短，1824年，英國人J. Aspdin取得了波特蘭水泥發(fā)明專利，1872年，美國人Warder創(chuàng)作了第一個稱之為鋼筋混凝土構(gòu)件，至今也才有50年的歷史。全球每年有數(shù)座高樓大廈及超高建筑拔地而起，而最早興建的鋼筋混凝土進入老化階段，每年需要投入高額資金進行維修，據(jù)研究人員報道，在美國，現(xiàn)存大型混凝土建筑的總價值達 6萬億美元，而且每年的建筑橋梁房屋的維修花費高達300億美元；在加拿大，建筑基礎(chǔ)設(shè)備維修費用共計耗資5千億美元；在英國，混凝土碳化腐蝕占17%，氯鹽腐蝕占38%，冬季腐蝕占10%，堿骨料破壞占9%；在我國統(tǒng)計的一萬座橋梁中，每年的維修費用共計耗資38億元，而僅有 25%的資金落實到位。所以，在科技飛速發(fā)展的時代，我們不得不考慮混凝土耐久性的問題，可以讓其保持一兩百年甚至更久，在減少維修費用的情況下，保持原用建筑結(jié)構(gòu)性能，這將是我們所期待的。

混凝土耐久性指在長期環(huán)境作用下，對砼結(jié)構(gòu)造成一定侵蝕，或者由于其內(nèi)部原因被破壞，導(dǎo)致砼使用壽命縮短，砼保持良好的性能而對其產(chǎn)生一定抵抗的能力。對于規(guī)定年限，混凝土不需要額外的維修費用，并能保證建筑物的安全及正常使用等，這也說明混凝土耐久性能良好。如何提高當(dāng)前混凝土建筑工程的使用年限，且在特定土壤水分天氣環(huán)境下，保持其具有良好的使用性能，也就是如何提高混凝土耐久性的問題。提高混凝土的耐久性也成為一個比較熱門而又復(fù)雜的問題，至今也難以建立一個評定混凝土耐久性的確定指標(biāo)。

影響混凝土耐久性的因素可分為：物理破壞：長期同水直接接觸下，反復(fù)發(fā)生混凝土凍融環(huán)境作用。凍融破壞是影響混凝土耐久性最主要的問題之一。它是指混凝土在吸飽水作用下，經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用，能保持強度不顯著降低和外觀完整的性能。比如：凍融循壞和冬季除冰等，使混凝土產(chǎn)生剝落、分層等。這主要由于不一樣的膨脹系數(shù)導(dǎo)致水泥石同砂石之間產(chǎn)生較大裂縫。化學(xué)破壞：接觸海水氯化物，除冰鹽的橋梁、隧道等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，靠海的路上建筑外墻及室外構(gòu)件，海水游泳池壁，橋梁護欄、護墻，立交橋墩等。污水管道，化糞池等接觸腐蝕性氣體液體，大氣中酸雨霧霾等污染，水土中的硫酸鹽和酸類，含鹽大氣環(huán)境中，對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的腐蝕。這是因為混凝土中的堿性物質(zhì)和骨料中的活性物質(zhì)二氧化硅發(fā)生的反應(yīng)，生成堿硅酸凝膠，若在潮濕的空氣中，膠體產(chǎn)生膨脹，致使水泥石開裂，此被定義為堿骨料反應(yīng)。還有海水、工業(yè)廢料、生活污水、垃圾中硫酸根離子和混凝土中水化鋁酸鈣及氫氧化鈣晶體發(fā)生反應(yīng)，生成膨脹物質(zhì)，導(dǎo)致混凝土組分變質(zhì)，結(jié)構(gòu)的破壞，強度下降等破壞。

2 混凝土耐久性的影響因素

2.1 原材料對混凝土耐久性的影響

不同的水泥品種，凝結(jié)硬化時間不同，形成水泥石結(jié)構(gòu)的致密度和抗侵蝕的性能也不盡相同，當(dāng)水泥石受到破壞，混凝土的那就行就不言而喻。水泥石破壞的三大因素主要由于氫氧化鈣含量過多，水化鋁酸鈣的存在，水泥石結(jié)構(gòu)致密度差等，所以，選擇耐熱耐水，抗酸堿鹽侵蝕性好，選擇堿含量少，收縮性小的水泥，并結(jié)合實際情況，不同水質(zhì)砂石選用合適的水泥品種。除此之外，水泥強度等級必須同混凝土強度相適應(yīng)，若水泥強度過高，水泥原料不夠，骨料必然外露，造成配比不合適，骨肉分離；若水泥強度太低，水泥原料過多，除了包裹砂石之外，多余的水泥漿在振搗過程中，易形成泌漿現(xiàn)象，所以，在建筑工程中，根據(jù)工程要求選擇相適應(yīng)的水泥強度顯得更為重要[1-2]。

為了抑制混凝土癌癥的發(fā)生，在選擇混凝土原料中，第一，考慮水泥中堿性物質(zhì)的減少，大量使用摻有混合材料的水泥；其次減少骨料中活性成分的數(shù)量；第三，合理選用骨料級配，提高混凝土的流動性，改善混凝土的密實性能，抑制堿骨料反應(yīng)的發(fā)生。

2.2 配合比設(shè)計對混凝土耐久性的影響

應(yīng)滿足工程強度需求，工作性能要求，還考慮盡量節(jié)約水泥，保護環(huán)境，減少成外本，同時還用考慮混凝土的耐久性問題。采取措施如：降低水泥水化熱，避免內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，增強混凝土密實度；采用外加劑，減水劑減少水量，外加劑提高混凝土流動性抗凍性；摻入混合材料，提高混凝土抗侵蝕能力；對鋼筋采取保護措施，增加混凝土保護層厚度，其目的為了提高混凝土耐久性。

2.3 施工工藝對混凝土耐久性的影響

冬季攪拌混凝土前，用加熱水將原材料預(yù)熱，達到合適的溫度以便入模；及時將入模的混凝土均勻振搗，且不得過振或者漏振，不宜超過三十秒；利用混凝土二次攪拌法施工，其和易性和強度都得到提高；攪拌時，先是砂，水泥和外加劑進行攪拌，再加用水量均勻拌合，最后石子進行攪拌；對于大體積工程，在澆筑振搗時嚴(yán)格按照規(guī)定制度，加強施工質(zhì)量管理，避免混凝土收縮和施工裂縫的產(chǎn)生，提高混凝土密實度。

2.4 化學(xué)腐蝕對混凝土耐久性的影響

鋼筋混凝土在堿性環(huán)境下，可以避免氯離子對它的腐蝕，但是如果堿性環(huán)境一旦破壞，氯離子通過細(xì)孔進入到混凝土內(nèi)部，就會同鋼筋發(fā)生反應(yīng)，鋼筋發(fā)生鈍化，破壞混凝土結(jié)構(gòu)，造成混凝土與鋼筋產(chǎn)生一定應(yīng)力，兩者之間的裂紋加大，造成鋼筋萎縮，結(jié)構(gòu)強度變差，鋼筋混凝土耐久性降低；鋼筋同氯離子反應(yīng)生成一定的氫氣，造成混凝土內(nèi)部存在缺陷，產(chǎn)生壓力，這會造成鋼筋發(fā)生脆性斷裂。硫酸根離子的存在也會對混凝土的耐久性產(chǎn)生影響。硫酸根離子同水泥中氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鈣，及石膏。隨著時間延長，石膏會同水泥水化的產(chǎn)物水化硫酸鈣發(fā)生反應(yīng)，生成我們常見的鈣礬石，及水化硫鋁酸鈣，它的存在會導(dǎo)致水泥石產(chǎn)生2.5倍的體積膨脹，降低混凝土強度，結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞。強堿對混凝土的的腐蝕，是氫氧化鈉會同水泥石中間的水化鋁酸鈣發(fā)生反應(yīng)，生成沒有粘結(jié)力的水化鋁酸鈉，它也是一種膨脹物，造成混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

2.5 其他因素對混凝土耐久性的影響

抗壓強度是衡量混凝土力學(xué)性能的重要指標(biāo)。提高水泥強度等級和水泥摻量，才能達到混凝土的高強度，但是，高強度水泥必然導(dǎo)致水泥高反應(yīng)，高放熱，從而引起混凝土嚴(yán)重收縮，產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋，降低混凝土的密實度，其混凝土的耐久性也就出現(xiàn)了問題。

3 總結(jié)

總之，用高性能混凝土代替普通混凝土，將會大大提高混凝土的耐久性，而且有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展.其實到目前為止，高性能混凝土的報道還比較少，對于混凝土抗壓強度超過80MPa的各方面規(guī)定還不夠完善，對于如何檢測高性能混凝土的耐久性，以及高性能混凝土的耐久性相關(guān)的國家規(guī)定的細(xì)則也很少。

[1]劉玉娟,文靜,王海蕾. 淺談混凝土耐久性[J]. 科技信息,2012, 24(7):21.

[2]馮乃謙.混凝土及混凝土結(jié)構(gòu)物的耐久性[J]. 施工技術(shù),1995,(7):35-37.

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1007-6344（2015）08-0026-01