淺述混凝土耐久性影響因素及提高耐久性的關(guān)鍵措施

徐德利

（新疆昌吉職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程分院，新疆 昌吉 831100）

一、研究背景

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入飛速發(fā)展的快車道，在建筑領(lǐng)域混凝土因?yàn)槠鋸?qiáng)度高、建筑原材料來(lái)源廣泛而被廣泛使用[1]，而混凝土通常是建筑結(jié)構(gòu)中直接與外部環(huán)境接觸的部分，易收到外部環(huán)境的侵蝕作用，這些外部侵蝕都會(huì)極大地降低混凝土的耐久性，從而直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性成為混凝土強(qiáng)度之外另一個(gè)必不可少的研究核心。

二、混凝土破壞機(jī)理

（一）凍融循環(huán)破壞機(jī)理。混凝土的生產(chǎn)過(guò)程中水是必不可少的物質(zhì)，盡管混凝土硬化過(guò)程中會(huì)將部分水分吸收，但是混凝土中仍然會(huì)存在孔隙水，混凝土凍融循環(huán)破壞機(jī)理認(rèn)為當(dāng)混凝土結(jié)冰時(shí)，混凝土中孔隙水會(huì)受凍膨脹，產(chǎn)生凍漲壓力，凍漲壓力會(huì)導(dǎo)致孔隙水遷移，遷移又會(huì)產(chǎn)生液體壓力，當(dāng)壓力超過(guò)混凝土的強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生局部破壞，表面會(huì)出現(xiàn)局部裂縫；而當(dāng)溫度較高水分解凍時(shí)，混凝土新產(chǎn)生的空隙因毛細(xì)現(xiàn)象吸水，水分會(huì)通過(guò)裂縫進(jìn)一步滲透進(jìn)混凝土空隙中，到下一次冰凍時(shí)，水的凍漲力和液壓力又會(huì)使混凝土內(nèi)部孔隙增大和貫通，加劇混凝土的破壞，如此凍融循環(huán)，會(huì)連續(xù)損傷混凝土強(qiáng)度。

（二）混凝土碳化破壞機(jī)理。混凝土的原材料主要是水泥、砂、石子、水以及一些外加劑，其中水泥的主要成分是氧化鈣（CaO），該物質(zhì)和水分應(yīng)會(huì)生成氫氧化鈣（Ca（OH）2），氫氧化鈣一部分會(huì)溶于混凝土的孔隙水中，大部分氫氧化鈣（Ca（OH）2）在混凝土中都是以結(jié)晶狀態(tài)存在的，此時(shí)混凝土呈現(xiàn)高堿性；當(dāng)混凝土暴露在空氣中時(shí)，空氣中的二氧化碳（CO2）通過(guò)混凝土中未完全沖水的毛細(xì)孔道與孔隙水中的氫氧化鈣（Ca（OH）2）反應(yīng)，生成碳酸鈣（CaCO3），碳酸鈣（CaCO3）在水溶液中的溶解度極低，會(huì)堆積于空隙中。

孔隙水中的氫氧化鈣（Ca（OH）2）消耗完后，孔隙周圍結(jié)晶狀態(tài)的氫氧化鈣（Ca（OH）2）會(huì)繼續(xù)溶于水，而氫氧化鈣（Ca（OH）2）又繼續(xù)與二氧化碳（CO2）反應(yīng)，直至孔隙水的PH值降為8.5～9.0左右時(shí)，這種中和反應(yīng)才停止，而此時(shí)混凝土已碳化，碳化使混凝土中的堿性的氫氧化鈣（Ca（OH）2）生成中性的碳酸鹽，因此碳化也被稱為中性化或碳酸鹽化。這種生產(chǎn)的碳酸鹽質(zhì)地疏松，極易破壞，混凝土表面保護(hù)層的破壞，會(huì)使鋼筋暴露在外部環(huán)境中，使鋼筋也遭到銹蝕，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)遭到破壞，降低了結(jié)構(gòu)的人使用壽命。

（三）混凝土滲透破壞破壞機(jī)理。混凝土滲透破壞主要是液體壓力和毛細(xì)孔表面的表面張力會(huì)使水向混凝土內(nèi)部遷移。混凝土的抗?jié)B透性能一方面取決于孔隙率，另一方面取決于孔隙的結(jié)構(gòu)類型，因?yàn)殡m然混凝土?xí)夭豢缮俚漠a(chǎn)生孔隙和裂縫，但并非所有的裂縫均是滲水通道，因此混凝土抗?jié)B性能還取決于孔結(jié)構(gòu)。

（四）堿骨料反應(yīng)破壞機(jī)理。堿骨料反應(yīng)機(jī)理是混凝土中水泥含有一定數(shù)量的可溶性堿性氧化物，例如氧化鈉（Na20）或氧化鉀（K20），這些堿性氧化我會(huì)與混凝土中活性骨料在有水的條件下，發(fā)生堿骨料反應(yīng)，這種反應(yīng)比較緩慢，初期較難發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，而當(dāng)堿骨料反映發(fā)生后，會(huì)生成一直體積膨脹的凝膠體，這種凝膠體也具體很強(qiáng)的吸水性，吸水后還會(huì)進(jìn)一步膨脹，體積膨脹使混凝土內(nèi)部膨脹應(yīng)力增大，導(dǎo)致已硬化的混凝土開裂，嚴(yán)重的甚至?xí)鸾Y(jié)構(gòu)整體崩潰。

三、防治措施

（一）選材方面。針對(duì)混凝土凍融循環(huán)破壞等各種破壞形式，其共同的主要防治措施是設(shè)計(jì)合適的配合比，要提高混凝土的密實(shí)度，降低混凝土的孔隙比；另一方面，針對(duì)混凝土凍融循環(huán)破壞，可在混凝土中可摻入引氣劑，引氣劑的使用會(huì)使混凝土產(chǎn)生許多互不聯(lián)通的氣泡，可以容納自由水的遷移，能夠有效緩解凍融循環(huán)產(chǎn)生的凍漲壓力；針對(duì)堿骨料反應(yīng)，在混凝土的制作過(guò)程中，嚴(yán)格控制骨料中的堿含量，可有效保證混凝土的耐久性。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面。針對(duì)碳化和化學(xué)侵蝕等破壞形式，可以針對(duì)不同的侵蝕環(huán)境，設(shè)計(jì)不同的混凝土保護(hù)層厚度。混凝土規(guī)范中，為保證混凝土的耐久性，有比較完善的相關(guān)規(guī)定。同時(shí)，規(guī)范對(duì)于不同的環(huán)境類別，規(guī)定了混凝土結(jié)構(gòu)最小的保護(hù)層厚度，以保證混凝骨頭結(jié)構(gòu)的耐久性。

（三）施工方面。除了在選材方面和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面以保證混凝土的耐久性之外，施工管理也是保證混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要措施。要按照設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制施工配合比，充分?jǐn)嚢韬驼駬v，混凝土成型后嚴(yán)格落實(shí)養(yǎng)護(hù)要求。

四、結(jié)論

混凝土耐久性是影響建筑結(jié)構(gòu)使用壽命的關(guān)鍵問(wèn)題，它是一個(gè)涉及混凝土材質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及施工多方面影響的綜合性問(wèn)題。在建筑領(lǐng)域，如何提高混凝土耐久性具有重要的意義。針對(duì)混凝土的各種侵蝕破壞，要因地制宜，充分考慮侵蝕介質(zhì)、環(huán)境溫度、混凝土自身應(yīng)力等各種因素對(duì)耐久性的影響，以及嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量，通過(guò)混凝土制作過(guò)程的全過(guò)程控制，以保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。