浅谈如何提高混凝土结构的耐久性

摘要：影响混凝土耐久性的因素是多方面的，本论文从工程特点、环境条件、设计、施工质量和管理等方面来综合分析了影响混凝土耐久性的原因，并提出了相应的对策。

关键词：混凝土;耐久性 ; 影响因素;对策

一、绪论

随着混凝土施工技术的逐步发展、渐渐地涌现出高强混凝土、高性能混凝土、自浇混凝土等新型的品种，成为基础设施建设的主要建筑材料，而这些基础设施未到设计使用年限就过早地出现裂缝或破坏。如楼房楼板出现裂缝、地下室渗水等现象。耐久性问题引起人们越来越多的关注，这主要是由于大量基础设施的翻修需要耗费巨额的资金，因此与更新相比，延长提高现有的混凝土的耐久性，其经济意义就更为重大。

二、混凝土的早期发展分析

混凝土寿命第一阶段：凡是组成良好并经适当浇筑和养护的混凝土，只要内部孔隙和微裂尚未形成相互连接而表面没有裂缝，则基本上是水密性的，使用时期结构的荷载以及环境条件的影响，可能这些内部微裂缝会发展并传播。

混凝土寿命第二阶段：混凝土湿水密性，变成水饱和，有害离子浸入，由于有害离子作用而连续膨胀、收缩、开裂等严重破坏混凝土内部结构，从而渗透性增加，但修补加固后仍后使用。

混凝土寿命第三阶段：上述过程反复进行自行修补后不能重合时则废弃。混凝土是一种非均质的复杂多相复合材料，当混凝土内部产生拉应力超过其抵抗强度时，就会产生裂缝。

（一）变形

引起开裂的变形主要是收缩，影响最大的几种收缩如下：

1、干缩

停止养护后，环境相对湿度低于100%，混凝土即开始干缩；在干燥的空气中，收缩会持续进行，甚至在28d后仍能观察到一些变化。对于普通混凝土，28d收缩约40%，90d收缩约60%，180d收缩约70%，1年平均收缩75%，完全收缩的时间可长达20年。完全干缩值为10000微应变，E.M.Lee曾实测到4000微应变，影响收缩的主要因素是骨料的品种和用量。当骨料品种一定时，单方混凝土中骨料用量越大，即浆骨比越小，则干缩越小。骨料的“骨架”作用即在于此。当水泥或水胶比，以下同（越大时，浆骨且越大，干缩也越大）。

2、温度收缩

随着水泥实际强度的提高，比表面积的增大，水化热也相应较大，再加上因要求混凝土具有较高早期强度而使用较大的水泥用量，使厚度仅300的混凝土构件也需控制内部温度的变化。混凝土温度下降15℃时，收缩约150微应变。当混凝土表面因接触较高的环境温度而硬化较早时，混凝土内部温度升高，在约束下产生压应力，会使外部先行硬化的部分（表面）产生拉应力。

3、自收缩

自收缩是在与外界无水分交换的情况下因水泥水化消耗浆体内部自身的水分而产生的。自收缩从混凝土初凝就开始产生，在1d以内发展最快，3d以后减慢，此后就发展得很缓慢了。

所以控制早期裂缝很重要，但是控制早期混凝土内部应力则更加重要，因为早期即使因施工的努力能控制住可见裂缝的发生，但在混凝土内部积蓄的应力仍然存在。混凝土的干燥收缩期很长，使用阶段环境条件的骤然变化（例如干湿、冷热）会增加内部的应力，促使已有的微裂缝发展成可见的裂缝，所以早期不裂不等于后期也不裂，根本上前办法是控制早期内部应力以减少内部微裂和应力的积蓄。

（二）防裂变措施

1、对建设者，从观念上、计划上改变追求高早强，尽量控制减小2d内强度增长速率，对竣工时间长的大型工程（如高层建筑的底层结构），尽量延迟强度验收期限。

2、对设计，尽量避免复杂的几何形状，以减少应力集中，尽量减小约束的作用，不仅从受力而且从有利于抗裂的角度确定配筋。如欲使用膨胀剂，则应按膨胀效能验算配筋。

3、对施工单位来说，应制订各阶段的施工详细进度计划，避免为了赶工期而随随意缩短的养护时间，砼未达到一定的强度前堆放施工机具、原材、上人走动，导致砼内部受到扰动而产生不可逆转的缺陷，浇捣砼前应对操作人进行培训，考核上岗，在技术上保证砼顺利浇筑。尽量控制好水灰比，确保每盘砼的坍落度达到配合比的要求，砼浇筑过程中要求施工管理人员全程监督，随时纠正工人操作过程中不规范行为。

4、对原材料，选用开裂敏感性小的水泥（ 低C3A、C3S，低碱、低比表面积）、抗裂性好的矿物掺和料（如掺量小于70%的磨细矿渣，比表面积不超过40002/g），水泥的选择，根据地方多年的水泥生产情况，尽量选择质量保证强度波动小，供应稳定，大厂名牌的水泥作为本工程的长期供应商，水泥作为双控材料，进场使用前必须要求厂家提供出厂合格证，并经监理见证取样合格后，方可使用工程建设中，不要过分相信名厂名牌。水泥安定性是影响砼的耐久性的重要因素，国家强制性标准规定，水泥安定性不合格即判定水泥为废品，必须返工处理，所以水泥的选用必须建立在复检合格的基础上再投入使用。其次，钢筋原材的选择也要求具有出厂合格和进场后见证取样复检，尽量选用无锈平直新鲜钢筋。生锈弯曲变形的钢筋与砼共同工作后会产生握箍力变小，从而产生受力不均匀，砼受拉后钢筋未能发挥其应有的作用，导致砼产生变形，出现微裂缝，从而影响砼的耐久性，再有，骨料的选择，粗骨料的选择要求级配良好，无杂质，无尖锐颗粒，含沙尘少的骨料。细骨料要求筛余量少，杂物含量少的骨料。

5、对施工：首先为了满足砼的耐久性的密实性的要求，采用的水灰比和水泥用量还应满足最大水灰比＜0.75，最小水泥乃是（配筋）＞250公斤/m3。其次，重视采取正确的施工浇筑方法：（1）混凝土浇灌前，应对模板、支架、钢筋预埋件等进行细致检查，并作自检和工序交接记录。大型设备基础浇灌，尚应进行各专业综合检查和汇签。钢筋上的泥土、油污、模板内的垃圾、杂物应清除干净，木模板应浇水湿润，缝隙应堵严，基坑积水排除干净。（2）混凝土自高处倾落时，其自同倾落高度不宜超过3m，应设料斗、漏斗、串筒、斜槽、溜槽、溜管，在柱、墙模板上应留适当孔洞进行浇筑，以防止混凝土产生分层离析。（3）混凝土浇筑应分段、分层进行。（4）混凝土应连续浇灌，以保证结构良好的整体性。（5）混凝土灌筑后应用机械振捣，常用振捣设备有内部振动器、表面振动器、外部振动器。严格禁止违反操作规程的浇筑和振捣方式，重要工程应有在线测出定混凝土温度和应力的措施，避免横跨断面的温差。在混凝土降温阶段，无论夏季冬季，都要注意采取合理保温制度，以免混凝土内部降温太快。避免拆模时产生热振，要尽量早开始湿养护，并避免间断浇水，不得在混凝土内部湿度达到高峰时开始浇水。浇水周期既要足够，又不得随意延长。

三、结论

从以上几方面说明，根据建筑物所在环境和建筑物自身的结构，为提高砼耐久性，必须合理做好以下措施：

1、合理选择水泥品种

①在软水或浓度很小的一般酸蚀条件下的工程宜选用水化生成物中Ca（OH）2含量较少的水泥。

②在有硫酸盐环境中的工程，宜选用铝酸钙含量低于5%的抗硫酸盐水泥。

③大体积砼工程中，选用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥。

2、合理的施工方法

①砼浇筑连续性。如地下室底板和外墙、屋面板以及水池，尽可能一次连续浇筑，提高砼抗渗能力。

②施工缝留置正确，一般有错台型、凸缝型、止水板、膨胀止水条等，设在受力影响小合理位置。

③砼的温度膨胀系数均为1×10-5，即温度升高1℃，每1m膨胀0.01，对于大体积砼工程，应设法降低砼的水化热，如采用低热水泥、减少水泥用量、人工降温措施以及对表层加强保温等，减少温度变化，防止裂缝的产生和发展。

④适当控制砼的水灰比及水泥用量，选用质量良好的骨料，改善和细骨料的级配，改善砼的施工操作，严格控制施工质量，保证砼均匀的耐久性。

3、适当的掺加添加剂

①改善砼拌合物和易性的外加剂，如减水剂、引气剂和泵送剂。

②调节砼凝结时间、砼硬化性能。如缓凝剂、早强剂等。

③改善砼耐久性的外加剂、引气剂、防水剂。

4、适当保护措施

①砼的养护及时，高温时采用蓄水养护、遮盖养护等措施，提高砼的质量。

②浇筑砼后强度未达到1.2Mpa，不能对砼进行扰动。如拆模和其它施工操作等。

综上所述，从整体论角度来看，改善混凝土耐久性，延长结构使用寿命的关键，是要根据工程所处的环境条件，从结构设计角度，从混凝土选择原材料和配合比以及生产和加工过程（包括砼的搅拌、运送、浇筑、振捣、抹面、养护及拆模等各个环节），赋予混凝土早期具有“健康的基因”―坚实、匀质（尽量小的开裂趋势）的基体，或者说尽量小的内应力而提高混凝土结晶的耐久性。要做到这些，首先需要消除现今一个重要的误区，那就是混凝土“强度越高越耐久”的观念。以往混凝土以较大的水灰比配制，水泥的活性也低，硬化的混凝土体内仍有大量多余的自由水、毛细孔水，它们蒸发后留下大量的孔隙，渗透性（尤其是早期试验时）因而就比较大。现场施工的混凝土却因为前述原因早期开裂现象普遍而过早劣化或者很快需要修补。