建设工程混凝土耐久性试验研究

【摘 要】混凝土耐久性指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理，保持其安全、使用功能和外观要求的能力。耐久性研究是世界性课题，也土木工程领域的关注重点。为保证建设工程质量，重点工程在设计施工前需要对混凝土的耐久性进行试验研究，以提升混凝土制品的整体性能，保证建设工程建设质量。

【关键词】混凝土；耐久性；试验

0.引言

近年来，随着我国基础设施建设投入力度的加大，大量建设工程项目的建设和运营支撑着我国经济的快速发展，同时，建设工程的成本管理、建设质量以及后期的运营维护工作对工程质量提出了更高要求。混凝土作为一种原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的土木工程材料，因其抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽，在建设工程中得到广泛应用。由于不同工程对混凝土的耐久性要求存在区别，因此，通过试验的方式，对大型建设工程混凝土的耐久性进行测试是很有必要的。

1.混凝土耐久性问题造成的损失分析

当前，混凝土因受钢筋锈蚀、冻害、侵蚀环境的物理和化学作用等原因造成混凝土耐久性不足，从而对建筑工程结构造成毁灭性损害的案例在世界各国广泛存在。在实际的施工和建筑后期维护过程中，由于混凝土耐久性不足的表现形式是混凝土桥梁、路面、停车场及海港等结构中的钢筋锈蚀。统计资料显示，美国60多万座桥梁中的40%因为混凝土耐久性不足，导致承载力严重下降，需要定期监测，进行修复和加固处理。在我国，有资料显示，现有和在建的近50亿平方米建筑面积中，约23亿平方米因为混凝土耐久性问题需分期进行鉴定加固，近10亿平方米急需维修加固。混凝土耐久性问题对建筑物的整体结构和稳定性都会造成直接的损坏，其修复和加固的成本高，技术工艺复杂，且加固的效果不是十分的理想，因此，从混凝土设计和施工过程中，提前考虑，尽早谋划，保证建设质量，对提升建设工程的整体质量水平意义重大。

2.影响混凝土耐久性的因素及特点

混凝土耐久性问题，是一个复杂的系统工程，诸多的影响因素、众多的人为原因，使得其控制、分析、处理、维护等工作的难度和工作量都巨大。造成混凝土耐久性失效的原因很多，有抗冻失效、碱-集料反应失效、化学腐蚀失效、钢筋锈蚀造成结构破坏等。按照目前的研究资料，当前，影响混凝土耐久性的因素有材料、设计、施工质量控制、使用、管理、维护等，这些因素主要分为两个方面，内在因素主要为选用的水泥和骨料种类、水胶比、密实度、所选用外加剂的类型、以及整个混凝土施工过程中所采用的浇注和养护的工艺、建筑工程前期设计过程中的结构的设计形状和构造型式、保护层厚度等。相对于内在因素而言，外在的环境因素主要包括混凝土配比时的环境温度、空气干湿度、冷热、干湿、冻融循环、化学介质、侵蚀、磨损、疲劳等多方面。不同的环境对混凝土耐久性的影响程度不尽相同，外在因素是通过内在因素而起作用的。

混凝土耐久性问题的特点主要有三个方面：首先是耐久性存在问题一般需要很长一段时间才能逐步表现出来，往往需要若干年甚至几十年的时间，也可能更久，同时表现出来的“症状”也是逐步从微弱到严重；其次，耐久性问题受多种因素同时影响的结果；最后是大多数耐久性损伤是由构件表面开始的，被称为建筑工程的“皮肤病”。

3.提高混凝土耐久性的技术和管理研究

为提高混凝土的耐久性，技术上需要从材料、外加剂和结构设计三个方面综合考虑。首先需要选择混凝土材料和配合比，合理选择水泥品种及混凝土的骨料，严格控制水胶比和水泥用量，选用优质掺合料，配置高耐久性混凝土，在选择和使用各种材料时，限制氯盐含量。不同品种的水泥对化学结合能力、混凝土抗渗性、强度的形成、耐腐蚀性、耐冻性和延缓碳化的能力有比较大的差别，一般情况下，水泥的品种选择低水化热和低含碱量的水泥，选择具有稳定的物理和化学性质，且质地坚硬和有足够的强度的混凝土骨料，严格控制影响混凝土的孔隙率水胶比，使用两种或两种以上的掺合料复合而成的超细矿物掺合料。其次使用性能良好的外加剂，在试验过程中，合理的配比减水剂、引气剂；最后是做好混凝土耐久性试验的规划准备工作，通过试验确定足够的混凝土保护层厚度，设计结构及构造。

4.混凝土耐久性试验方法研究

混凝土耐久性试验的依据主要有《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）、《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE30-2005）、《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JTG52-2006）、《混凝土强度检验评定标准》（GBJ 107-87）几个标准。试验主要从抗渗性、抗冻性对混凝土的耐久性进行测试检验，混凝土的冻融循环试验按照GBJ82-85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》中抗冻性能试验的“快冻法”进行。该方法适用于在水中经快速冻融来测定混凝土的抗冻性能。抗冻性能的指标可用能经受快速冻融循环的次数或耐久性指数来表示。本方法特别适用于抗冻性要求高的混凝土。根据冻融循环后的相对动弹模量和质量损失来确定最大循环次数和耐久性指数。

主要试验步骤首先是选材与配合比设计，选择合适的原材料，调整W/C、C、W0、Sp和外加剂，配制C60/F100/S8。其次对试验件进行成型和养护处理，在试验前一天取出养护试件，用钢丝刷刷去两端面水泥浆膜。在其侧面涂一层熔化的石蜡密封材料，放入烘箱预热过的试件套中。在压力机上将试件压入试件套中。连同试件套固定在抗渗仪上进行试验。打开抗渗机阀门，调整抗渗仪指针初读数，使水压为0.1Mpa。每隔8h增加水压0.1Mpa，并且随时注意观察试件端面的渗水情况。当第一块试件出现渗水时，关闭相应阀门。当第二块试件出现渗水时，关闭相应阀门。当第三块试件出现渗水时，即可停止试验，记下此时的水压值。（注：当加压至设计抗渗等级，经8h后第三个试件仍不渗水，表明混凝土已满足设计要求，也可停止试验。根据规定中的标准公式计算混凝土的抗渗等级。将试件劈裂，观察内部渗水情况。测量试件内部渗水高度，可进一步比较不同试件的抗渗性能，渗水高度越小，抗渗性能越好。

5.结论

混凝土的耐久性研究是世界性课题，也是土木工领域的关注重点。为保证工程质量，需要在设计、建设、施工、维护过程中，对混凝土的耐久性进行试验，对材料和配合比、水胶比、搅拌工艺及流程、环境温度等信息进行综合试验研究，测试不同因素影响下的混凝土制品的耐久性问题，为混凝土设计提供依据。本文在分析混凝土耐久性造成的损失、影响因素和提升措施的基础上，分析了混凝土耐久性试验的流程步骤，其结果对指导建设工程混凝土耐久性试验工作具有重要意义。■

【参考文献】

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