混凝土耐久性的提升技術及措施

周光富　程卓　向龍　余謙

摘 要：鋼筋混凝土一向被認為是耐久性較好的建筑材料。但是有大量的鋼筋混凝土結構提前失效，達不到預定的服役年限。因此，如何提升混凝土耐久性就成了施工企業亟待解決的一個問題。本文首先提出了混凝土耐久性的概念，并分析了影響混凝土耐久性的因素，進而提出提高混凝土耐久性的一些措施。

關鍵詞：混凝土；耐久性；技術；措施

1 混凝土耐久性的概念

所謂混凝土的耐久性，是指在使用過程中，在內部或外部，人為或自然的因素作用下，混凝土保持自身工作能力的一種性能。或者說結構在設計使用年限內抵抗外部環境或內部本身所產生的侵蝕破壞作用的能力。

2 混凝土耐久性的影響因素

影響混凝土耐久性的因素主要有以下幾個方面：

1.混凝土的碳化

混凝土的碳化是指環境中的二氧化碳與混凝土中的堿性物質發生復雜的多相物理化學反應，使混凝土的pH值下降，當達到一定數值時，混凝土中的鋼筋鈍化膜就會被破壞，從而使混凝土保護的鋼筋銹蝕，同時還會對混凝土收縮起到加劇的作用，導致混凝土結構出現裂縫，降低混凝土的耐久性。混凝土的碳化是衡量混凝土耐久性的重要指標。

2.混凝土的凍融破壞

混凝土的凍融破壞是一個比較復雜的物理變化過程。在澆筑混凝土時為了得到必要的和易性，用水量往往會比水泥水化反應所需的水多一些，這些多余的水以游離的形式滯留于混凝土毛細孔中，遇到低溫就會結冰膨脹，引起混凝土內部結構的破壞。這些游離狀態的水就是造成混凝土遭受凍融破壞的主要因素。

3.混凝土鋼筋的銹蝕

混凝土中鋼筋的銹蝕是一個電化學反應的過程，當鋼筋表面的鈍化膜被破壞后，鋼筋處于活化狀態，在有足夠的水和氧化劑的條件下就會發生導致銹蝕的電化學反應。電化學反應所產生的銹蝕物質比腐蝕鋼筋的體積要大得多，由于銹蝕產物最終形式不一，一般可達銹蝕鋼筋體積的2-4倍。銹蝕產物體積膨脹使得鋼筋對周圍的混凝土產生環向拉應力。隨著銹蝕的發展，體積膨脹也越來越大，當產生的環向應力大于混凝土的抗拉強度時，混凝土就會沿順筋方向產生裂縫，直至鋼筋的混凝土保護層剝落。嚴重的會影響結構或構件的正常使用。

3 提高混凝土耐久性的技術措施

提高混凝土耐久性的技術措施主要有材料、外加劑和結構設計三個方面。

1.合理選擇混凝土材料和配合比

配制耐久性良好的混凝土所用的水泥應為品質穩定的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，其強度應與混凝土的強度相匹配，且不低于32.5級。硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥宜與礦物摻合料一起使用；混凝土的集料宜選擇合理：一般要求集料的強度應大于混凝土強度，其質地應該堅硬。除此，骨料還必須有穩定的物理化學性質；在摻合料方面：摻合料必須品質穩定、來料均勻、來源固定，其摻量應根據對混凝土各齡期強度、混凝土的工作性、耐久性及施工條件的要求而定。配制高耐久性混凝土，使用兩種或兩種以上摻合料合成的超細礦物摻合料，其效果常常由于使用單一礦物摻合料，不同的環境條件應采用不同的摻合料及相應的摻量，并通過實驗來確定最優配比；優化控制混凝土的水膠比和水泥用量：控制混凝土中的水膠比可以減少其拌合物凝結后多余的水溢出所產生的毛細孔隙和孔道、減少混凝土的滲透性，從而防止凍融破壞。控制水泥的用量是為了保證混凝土的密實性，通常規定為混凝土在某一環境使用條件時的最低水泥用量。為了提高混凝土的耐久性，應該優化混凝土的配合比，確定最佳的水膠比和水泥用量。

2.使用性能良好的外加劑

混凝土密實性的提高和滲透性的降低可以提高其的抗侵蝕能力。混凝土的滲透性控制著侵蝕性液體或氣體以及水滲入其內部的速率，同時，還能抑制水泥漿體中的毛細傳遞作用，因此，混凝土的耐久性與滲透性有著最為密切的關系，大幅度的提高混凝土的抗滲性是改善其耐久性的關鍵。使用一些高效的外加劑，可以較大幅度地提高混凝土的抗滲性。引氣劑的使用可以在混凝土中形成一些均勻分布、穩定而密閉的小氣泡，這能很有效的提高混凝土的抗凍性，也能在一定程度上提高混凝土的抗滲性和抗腐蝕性，從而該善混凝土的耐久性。引氣劑生成的密閉微小氣泡在混凝土澆筑與攪拌過程中，還會起到一定的潤滑作用，提高拌合料的流動性，在保證混凝土質量的前提下，可以減少水的用量和水膠比，從而提高了混凝土的耐久性；減水劑的使用可以改善混凝土的和易性，方便施工，在保證混凝土工作性能及不改變水泥用量的條件下，可以減少水的用量，從而提高混凝土的抗滲性，也增加了混凝土的強度和耐久性；

3.合理的結構設計和構造設計

設計時要對混凝土結構所處的使用環境考慮周全及采用有效的構造措施。在設計時應保證有足夠混凝土保護層厚度，混凝土保護層可以有效的阻止水、侵蝕性介質以及氧氣滲入，這種保護作用與保護層的混凝土厚度和密實度及抗滲性密切相關。因此，保護層厚度應滿足以下兩方面的要求：一是保護層要有良好的抗滲性，要有抵抗引起鋼筋銹蝕的侵蝕性物質對混凝土侵入要求的厚度；二是要滿足構件在設計基本周期內的碳化深度。結構的設計及構造應合理，對于容易發生耐久性問題的結構及一些部位，應該通過合理的結構設計及構造措施來克服。比如，合理的采用一些沉降縫、伸縮縫等構造措施來防止一些裂縫的產生，從而來提高混凝土結構的耐久性。

4 提高混凝土耐久性的施工管理措施

施工是結構設計后影響結構安全和使用功能的又一重要環節，其質量的高低直接影響混凝土結構的耐久性能。在原材料方面必須把好質量控制關，根據原材料性能檢測結果，選取優質原材料。混凝土的配合比在施工現場要進行復驗，檢驗其工作性能及施工性能。混凝土配合比在一定范圍調整時應滿足以下原則：在滿足施工性能的條件下，盡可能地減少膠結料和水泥用量。而在澆筑混凝土前應檢查和控制模板、鋼筋及保護層、預留預埋等的尺寸、規格、數量和位置，其偏差應符合國家標準的規定。模板必須具有足夠的強度、剛度和穩定性，還要拼縫嚴密以防漏漿，和裝拆方便以利周轉。混凝土的澆筑應該采用科學合理的方法，保證混凝土結構的均勻性，減少結構混凝土局部不均勻收縮而產生裂縫，從而提高混凝土結構的耐久性。

5 小結

影響混凝土結構耐久性的因素繁多而復雜，并且不同的環境其耐久性的差異也很大，其一般均是由多種因素的綜合作用造成的，因此，從混凝土的原材料、配比設計、施工等多方因素綜合考慮，工程中應根據具體情況，有針對性地采取相應措施，提高混凝土的耐久性。

參考文獻

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