對混凝土的抗凍耐久性的研究

謝云鵬

摘要：本文分別對混凝土的抗凍性、抗滲性的機理及改善措施進行了深入的研究和介紹，并著重探討了混凝土的耐久性即耐磨性、碳化、鋼筋銹蝕等作用機理和改進措施，全面的分析了混凝土的幾種性能，并為混凝土在施工過程中的使用提供了參考，以保障混凝土的質量，提高工程安全性和使用性。

關鍵詞：混凝土;抗凍性;抗滲性;耐久性

通常所說混凝土結構的耐久性，就是指混凝土結構在自然環境、材料內部因素以及使用環境的作用下保持其自身工作能力的性能。這里自然環境、材料內部因素以及使用環境的作用指的是化學或是物理作用。

一、混凝土耐久性的概念以及重要性

將混凝土抵抗環境介質作用并一直保持其良好的體積穩定性以及使用性能，然而維持混凝土結構的安全，正常使用的能力俗稱為耐久性。依據工程事故的調研以及有關試驗的分析，混凝土結構的耐久性失效主要分以下大概這幾類：滲透、鋼筋的銹蝕、堿—骨料反應、凍融、混凝土的碳化以及化學腐蝕等。其他還有摩擦損傷、疲勞、生物腐蝕、鋼筋反應腐蝕等。

混凝土耐久性重要性強度以及耐久性一直就被看作是混凝土的兩大基本性能。在水上又或是海上建筑中耐久性通常比強度更為重要。因為下列原因混凝土耐久性通常都被重視：1.大多數的混凝土建筑物的破壞原因是與耐久性有關，而單獨因為荷載又或是種種原因的就很少。提高混凝土的耐久性，延長了建筑物的使用期限，減少維修工作，能夠節約大量經費以及能源，收到巨大的經濟效益。2.水泥混凝土近期可以發展的新用途對于耐久性都會有更高的要求。3.在建筑物使用期間，強度受到耐久性的影響發生變化。作為安全保證的強度，也是耐久性影響下的強度，而不是原來的混凝土設計強度。

二、混凝土耐久性的影響因素

2.1混凝土的抗滲性

混凝土的抗滲性與混凝土結構的密實度及孔隙的大小息息相關，混凝土抗滲性用抗滲等級表示，分P4、P6、P8、P10、P12共五個等級。

在混凝土結構的配合比設計中，滲透性是一個十分關鍵的指標，與混凝土中的孔隙結構有著密切的關聯。混凝土的孔隙結構包含集料中的孔隙、水泥石漿體孔隙等，施工方法不當也會導致部分蜂窩結構。一些可溶性有害物質、液體、以及氣體會造成混凝土的鋼筋銹蝕、抗凍融能力下降、碳化等現象。

2.2混凝土的碳化

碳化是混凝土耐久性的隱形殺手，其作用機理是CO2氣體與其堿性物質起化學反應后生成水和碳酸鹽物質，降低混凝土的堿度稱之為混凝土碳化，其化學反應的方程式為：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。由此可見，碳化作用會間接引起其混凝土性能的劣化，使混凝土結構物的耐久性和使用性能及安全性能大大降低。

2.3混凝土的抗侵蝕性

混凝土的抗侵蝕性包括氯離子侵蝕、硫酸鹽侵蝕等，當混凝土所在環境中含有侵蝕性介質時，要求混凝土具備抗侵蝕的基本能力。

氯離子侵蝕是一種最有害的侵蝕現象，會導致混凝土快速被損壞。漿體孔液中含有大量的堿，其pH只可達13，因漿體孔液的化學性質，混凝土基本表現為強堿性。但氯鹽溶液具有較強的酸性，侵蝕作用的大小則取決于氯離子與結合的陽離子種類及氯鹽溶液濃度。氯離子對于橋梁板面和水泥混凝土路面具有明顯的破壞作用，還包括對鋼筋內部的銹蝕。

自然界存在各種硫酸鹽，硫酸鹽溶液會進入到混凝土基體中或與混凝土結構接觸，進而使混凝土結構的完整性和穩定性降低。

2.4混凝土的堿-集料反應

堿集料反應是近年來專家們研究的熱門話題，被稱為混凝土的癌癥，是指原材料中的活性物質與堿性成分發生化學反應，生成膨脹物質而引起混凝土內部應力而開裂損壞的現象。這類化學反應造成的損壞既難以阻止，又難以預防，一旦發生此類化學反應，會對混凝土結構物造成極大的損壞。所以日常要嚴格控制砂石料等原材的檢測，避免發生堿-集料化學反應。

2.5混凝土抗凍性

混凝土的抗凍性也是影響混凝土的耐久性關鍵指標之一，用抗凍等級表示，共九個等級，分別是F10、F15、F25、F50、F100，F150，F200，F250和F300。F50以上的混凝土簡稱抗凍混凝土。工程上一般采用摻加引氣劑的方法來增加混凝土內部的氣泡，氣泡空間會消除冰晶的擴張，極大的消除了孔壁產生的脹壓力。

2.6養護條件

養護對混凝土的耐久性有著至關重要的作用，混凝土在凝結硬化時，存在著收縮現象，從而影響混凝土結構的緊密性，大大縮短混凝土結構的使用壽命。不同施工條件下的混凝土養護方式也是不同的，對于地下施工部分的混凝土養護，大多采用蓄水的養護方法，對于地上部分混凝土結構大多采用覆蓋并保濕養護。養護條件對混凝土結構的耐久性影響深遠，其中保濕養護和保溫養護更是重中之重，如果前期結構物養護不好，會很容易造成混凝土開裂，給工程帶來難以估量的損失。

三.混凝土裂縫控制措施

為了有效的加強對于混凝土裂縫控制工作，混凝土工程相關工作人員需要重點關注溫度的控制、在高溫環境下澆筑混凝土時需要對其進行分段、分層，一般來說應當將澆筑長度劃分為10m左右最為合理。除此之外，為了有效的實現澆筑層面散熱的目的，混凝土澆筑應當安排在早晨或者是夜間進行，從而防止高溫的影響。除此之外，混凝土工程相關工作人員還可以在混凝土內部鋪設水管，借助冷水從而達到快速實現澆筑層面散熱的目的?；炷凉こ滔嚓P工作人員除了關注高溫天氣，還應當關注低溫天氣的澆筑情況，當氣溫出現驟降時，混凝土工程相關工作人員需要及時對其表面進行保溫，防止混凝土表面由于急劇的溫度變化而導致出現混凝土裂縫等問題。

結語

綜上所述，開展混凝土工程耐久性的分析與研究工作是非常有必要的，只有不斷的深入進行研究，才能夠發現混凝土工程耐久性存在的問題，并采取針對性的解決措施。

參考文獻

[1]張云清.氯化物鹽凍作用下混凝土構件的耐久性評估與服役壽命設計方法[D].南京航空航天大學，2015.

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