提高混凝土结构耐久性的措施

摘 要：混凝土的耐久性是影响混凝土工程使用功能的主要因素，影响混凝土耐久性的根本因素是其自身材料的结构，本文在分析影响混凝土耐久性的主要因素的基础上，从原材料选用、设计、施工、使用等方面提出了相应的提高混凝土耐久性的措施。

关键词：混凝土;耐久性;措施

混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。即结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。耐久性指标一般包括：混凝土的碳化、混凝土中钢筋的锈蚀、碱-骨料反应、混凝土冻融破坏、氯离子侵蚀等。

由于混凝土材料具有较好的和易性和可塑性、较高的强度、取材方便等优点，混凝土已经成为用量最大的建设工程材料，广泛应用于各种建筑结构中，我国的基础设施建设工程规模宏大，每年高达2万亿元人民币以上。目前，钢筋混凝土结构工程的设计使用年限多在50年以上，如果混凝土的耐久性不足，将会引起结构提前失效，带来巨大的经济损失，造成极为沉重的社会负担。尤其是在我国，建设工程受行政干预过多、不按建设规律办事的情况很多，混凝土的耐久性不良的情况更为严重，因此，通过分析和研究混凝土的耐久性，通过适当措施提高混凝土的耐久性已成为我国建筑行业面临的一个重大课题。

1 影响混凝土耐久性的主要因素

影响混凝土耐久性的因素很多，但混凝土自身的内部结构是影响其耐久性的根本原因。

首先，为了便于施工，满足混凝土的和易性要求，在配制混凝土时所加的水量约是水泥水化反应所需水量的3倍左右，即约三分之二的水用来满足混凝土的施工工作性能要求，从而混凝土的水灰比就比较大，等混凝土凝固后，这些多余的水蒸发后留下很多孔隙，因而导致混凝土的孔隙率很高，存在很多毛细孔，约占水泥石总体积的30%-40%，而毛细孔又是水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳及其它有害物质进入混凝土内部的通道，引起混凝土耐久性的不足。

其次，水泥石中的水化物稳定性不足。水泥水化反应后会产生很多碱度较高的化合物，如水化硫酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等。此外，在水化物中还有数量很大的游离石灰，它的强度极低，稳定性极差，在侵蚀条件下，是首先遭到侵蚀的部分。由于这些稳定性不足的物质的存在，导致混凝土很容易受外界因素的影响从而降低其使用功能，因此要提高混凝土的耐久性，就必须减少或消除这些稳定性低的组分，特别是游离石灰。

2 提高混凝土耐久性的技术途径

根据以上分析，要提高混凝土的耐久性，其根本措施是降低混凝土的孔隙率，特别是毛细管孔隙率，同时改善其外部工作环境，正确选用原材料，提高混凝土的密实度。根据工程情况，可从以下几方面采取有效措施。

2.1 混凝土原材料的选用

1、水泥。混凝土的原材料基本组成有砂、石、水泥和水，其中影响混凝土耐久性的组分主要是水泥，由于混凝土的强度和工作性能是通过水泥砂浆的凝结硬化而形成的人工石，所以一旦水泥石出现问题，混凝土的耐久性肯定会受到影响，因此在混凝土的组分中，水泥的选择非常重要，应根据工程的具体使用情况，即考虑水泥的强度，还要注重水泥的工程性能，选择水化热比较低、含碱量小、干缩性小、抗腐蚀和抗冻性好的水泥。

2、集料。集料的选择应考虑其碱活性，防止发生碱骨料反应。碱骨料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与骨料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。

对重要工程的混凝土用砂，应根据混凝土结构的使用条件和要求，按规定方法对砂子进行碱活性检验。工程实践和研究表明，在混凝土中掺加适量的粉煤灰、矿渣和硅粉能有效抑制混凝土的碱骨料反应，是提高混凝土耐久性的有效措施。

3、掺合料

由于水泥石中水化物稳定性的不足是影响混凝土超耐久的一个主要因素，因此可以通过在混凝土中掺入活性矿物，改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。由于活性矿物掺料(矿渣、粉煤灰等)中含有大量活性SiO2及活性Al2O3，它们能和水泥水化过程中产生的游离石灰及高碱性水化硫酸钙产生二次反应，生成强度更高，稳定性更优的低碱性水化硫酸钙，从而达到改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的。并且如果掺加的是一些超细矿物，它还能填充混凝土中的孔隙，不仅使混凝土更为密实，还可阻断孔隙通道，减少混凝土受水、气的影响，从而提高其耐久性。

4、外加剂选用

为了改善混凝土自身的结构，即保证施工所需的和易性，又能减少混凝土的孔隙率，特别是毛细管孔隙率，就要尽可能降低用水量，减小水灰比，但混凝土的和易性和水灰比是矛盾的，可通过掺加减水剂保证二者同时能实现。

施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂后，减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝状的絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。

2.2 保证混凝土的强度

混凝土的强度和耐久性是两个不同的概念，便二者之间又有必然的联系。一般来讲，在满足施工和易性的前提下，混凝土的水灰比越小，混凝土的强度越高，同时由于混凝土的孔隙率较低，其耐久性也越好；另外在同等条件下，混凝土的强度越高，其密实度也越好，孔隙率也会降低，则其耐久性也就越好。所以通过活性矿物材料，提高其致密性，加强混凝土的施工振捣，保证混凝土的密实度，提高混凝土的强度，也是改善混凝土耐久性的措施之一。

2.3 混凝土工程施工应考虑的耐久性

为了提高混凝土的密实度，在混凝土拌制过程中，可以通过二次搅拌法、裹砂法、裹砂石法等工艺，在保证其和易性的前提下，降低混凝土的用水量，从而提高其强度和密实度，改善其耐久性。在大体积混凝土施工过程中，应严格控制混凝土的温度裂缝，可采取分层浇注的方法，并做好测温控制工作，建立混凝土的浇注振捣制度，提高其密实度和强度。混凝土工程施工完毕后，应及时做好养护工作，防止其表面开裂或缺水，特别是在冬雨季期间，要根据天气情况做好混凝土的好养工作。

2.4 混凝土工程设计应考虑的耐久性

注重在设计阶段提高混凝土的耐久性是提高其耐久性的重要环节，如果此阶段设计不良，后期施工也很难提高和改善。

在构件的设计上，要根据混凝土的使用环境和部位，设计好混凝土的保护层厚度，防止钢筋受外界介质的侵蚀。同时加强混凝土结构构件的节点设计，保证混凝土结构的整体性；对于处在高温高湿环境条件下的构件或对混凝土裂缝有严格要求的构件应进行裂缝宽度验算。在混凝土的配合比设计方面，应在满足混凝土和易性的前提下，尽可能降低水灰比，适当掺加一些活性掺和料，提高混凝土的密实度和强度，从而提高其耐久性。

2.5 混凝土工程使用分阶段应考虑的耐久性

混凝土结构投入使用后，要保证其受力不能超过设计荷载，做好结构的日常检测和保养工作，若出现设计没有考虑的情况时，应及时进行检测和评估，做好修理工作。

3 结语

混凝土的耐久性是决定混凝土工程使用年限的重要条件，对工程的功能和国计民生都有较大影响，在混凝土工程的设计、施工、使用过程中，应合理选择原材料、适当掺加活性矿物质、尽量降低水灰比、提高其强度等措施来提高混凝土的密实度，减少混凝土内部孔隙率，减少体积收缩，提高耐久性。

参考文献

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