提高混凝土耐久性的主要措施

(四川大學 水利水電學院 水利水電工程專業, 成都 610065)

提高混凝土耐久性的主要措施

盧愈容

(四川大學 水利水電學院 水利水電工程專業, 成都 610065)

用于各種建筑物的混凝土不僅要求具有足夠的強度，保證能承受設計荷載，還要求具有良好的耐久性，即混凝土所處環境和使用條件下經久耐用的性能。本文從滲透作用、凍融作用、堿骨料反應、碳化作用的作用機理出發，分析混凝土耐久性的影響因素，從材料、結構、施工三個方面論述提高混凝土耐久性的主要措施。

混凝土；耐久性； 材料；結構；施工;

混凝土是目前用量最大的土木工程結構材料，具有成本低、可模性好、抗壓強度大、適應性強、綜合能耗低等優點。然而，混凝土材料性能會隨著時間不斷劣化，逐漸不能滿足預定功能，造成安全威脅和經濟損失。因此，加強混凝土結構耐久性研究、提高混凝土材料耐久性能、延長結構使用壽命是一個重要的課題。

1 混凝土耐久性的主要內容及作用機理

混凝土的耐久性是指混凝土所處環境和使用條件下經久耐用的性能?；炷恋目節B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化作用、抗堿骨料反應、抗沖磨性等都是耐久性研究的主要內容。

混凝土的抗滲性是指其抵抗有壓水滲透作用的能力?；炷翝B水主要源于其內部存在滲水通道。這些滲水通道除產生于振搗不密實外，主要是水泥漿多余水分蒸發及泌水而形成的孔隙和微裂縫。

混凝土的抗凍性是指混凝土在吸水飽和狀態下能經受多次凍融作用而不破壞，也不嚴重降低強度的性能?；炷恋蜏仄茐牡母驹蚴瞧鋬炔靠紫端膬鋈谘h。水結冰時的體積膨脹，對孔壁形成擠壓力，當水壓大于混凝土的抗拉強度極限時，毛細孔壁產生裂隙，混凝土構件強度不斷降低直至完全破壞[1]。

混凝土的堿骨料反應是指在混凝土內部水泥凝結體中的堿性氧化物含量較高時，在有水的條件下，它會與骨料中的活性SiO2發生化學反應，生成堿-硅酸鹽凝膠，吸水后會產生體積膨脹導致混凝土開裂破壞的現象。

混凝土的碳化是指空氣中的CO2通過混凝土中的毛細孔隙，在濕度相宜時，與Ca(OH)2反應生成CaCO3的過程。一方面減弱了混凝土對鋼筋的保護作用；另一方面會增加混凝土的收縮，引起混凝土的表面產生拉應力而出現微細裂縫。

2 提高混凝土耐久性的主要措施

雖然混凝土在遭受水壓力、冰凍、碳化等作用時的破壞過程各不相同，但對提高混凝土的耐久性措施卻有很多共同之處?？蓮牟牧稀⒔Y構和施工三個層次提高混凝土耐久性（圖2）。

圖2 提高混凝土耐久性主要措施框架圖Fig.1 The main measures to improve the durability of concrete

2.1 材料層次

材料層次的研究是混凝土結構耐久性最基礎的部分?；炷僚浜媳仍O計時，各國規范都制定了強度和耐久性方面的雙重標準。 材料層次上可從以下三方面措施提高混凝土耐久性。

（1）嚴格控制水灰比和水泥用量

在混凝土配合比設計中，除了按強度要求確定混凝土的水灰比和水泥用量外，還應受國家和各行業規范規定的滿足耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量的控制。

（2）把好組成材料的質量關

根據工程所處環境及對混凝土耐久性要求的特點，合理選擇水泥品種，嚴格控制砂、石材料的有害雜質含量，選擇級配良好的骨料。

（3）適當摻用減水劑和引氣劑

適當摻用減水劑和引氣劑，改善混凝土和易性和空隙結構，提高其密實度，是提高混凝土抗滲性和抗凍性的有力措施。

2.2 結構層次

混凝土結構體系的耐久性包括兩部分：對未建混凝土結構進行耐久性設計和對服役混凝土結構進行耐久性評估。

（1）耐久性設計

環境作用下的混凝土結構耐久性設計應考慮多個方面的因素，包括設計使用年限，結構所處環境對鋼筋和混凝土的腐蝕作用，減輕或延遲材料劣化的結構構造措施，保證結構耐久性的施工質量控制以及使用年限內的定期維修與檢測等[2]。在混凝土結構耐久性設計時應綜合安全性、實用性和可修復性三大功能對進行結構設計。

（2）耐久性評估

通常使用的鋼筋混凝土結構耐久性的評估方法有：外觀調查評估法、專家經驗評估法、基于設計規范的方法、現場荷載試驗法、層次分析法、基于可靠度理論的方法[3]。我國2010年12月實行的TB10005-2010《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》[4]比較全面地對混凝土原材料、裂縫寬度限值、設計使用年限、構造設計、保護層厚度、摻合料以及施工工藝等作了明確規定，對指導和規范我國混凝土橋梁耐久性評估產生了積極的意義。

2.3 施工層次

施工因素，如澆筑條件、養護條件和模板工程等是影響耐久性的一個重要方面。好的施工條件對改善和提高混凝土結構的使用壽命具有非?，F實的意義。

（1）混凝土的澆筑

混凝土結構及構件以整體澆筑，不宜留施工縫。當必須有施工縫時，其位置及構造不得有損于結構的耐久性[5]。保護層厚度對混凝土的耐久性也有重要影響。若保護層厚度過小，會縮短鋼筋的脫鈍時間；如果保護層過厚，構件表面則容易出現較大的收縮裂縫和溫度裂縫[6]。

（2）加強施工養護

對采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，澆水養護不得少于7d，對于摻用緩凝型外加劑或有抗滲要求的混凝土，不得少于14d[7]。即使在工期等方面原因的約束下，也應保證混凝土結構有足夠的養護時間，不能隨意改變。

（3）提高模板工程質量

模板工程作為建筑工程中極為重要的一部分對混凝土耐久性有重要影響。在模板制作與安裝方面，多層模板支架相比于傳統的單層支架能夠有效提升建筑工程的質量[8]。在模板的拆除與維護方面，混凝土構件澆筑一段時間后，對其進行質量驗收，其強度達到了一定要求后，才能將模板拆除掉，否則會影響混凝土強度的發展，造成結構的整體變形。

結語

提高混凝土的耐久性的主要措施主要有材料、結構和施工三個層次。材料層次的研究是混凝土結構耐久性最基礎的部分，也是在耐久性研究方面最成熟的部分，在材料方面提高混凝土耐久性一方面應控制混凝土配合比、提高組成材料質量，更重要的是對新型摻和材料的研究；我國在混凝土結構層次上的研究尚不深入，應加強混凝土耐久性設計、耐久性評估方面研究，制定標準、明確規范；施工層次上，混凝土工程的施工往往受技術、經濟和工期的限制，要在施工層次上提高混凝土的耐久性，除了應嚴格按照規范規定進行施工還應注意施工技術的改進。

[1]陳麗英,肖盛燮. 混凝土凍融破壞機理及抗凍措施初探[J]. 西部交通科技,2014,(10):5-7.

[2]陳肇元. 混凝土結構的耐久性設計方法[J]. 建筑技術,2003,(05):328-333.

[3]徐斌. 鋼筋混凝土橋梁結構耐久性的評估方法研究[J]. 中國建材科技,2011,(01):10-13+16.

[4] TB10005-2010 鐵路混凝土結構耐久性設計規范[S].北京:中國鐵道出版社,2010．

[5]周元清,黃慎江. 混凝土耐久性研究及其工程施工中應用[J]. 工程與建設,2006,(03):225-227.

[6]張建榮,黃鼎業. 鋼筋混凝土保護層厚度的誤差分析及構造技術建議[J]. 工業建筑,1999,(11):24-27.

[7]邱玉深. 對混凝土養護方法的思考與建議[J]. 混凝土與水泥制品,2009,(02):5-9.

[8]王文勝. 混凝土建筑結構模板施工技術[J]. 建筑知識,2016.

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