关于混凝土耐久性的研究

张 瑾

(中核新能核工业工程有限责任公司，山西 太原 030012)

关于混凝土耐久性的研究

张 瑾

(中核新能核工业工程有限责任公司，山西 太原 030012)

从混凝土材料自身因素、制作工艺、外界环境等方面分析了影响其耐久性的主要因素，并通过实验研究了不同环境下的混凝土耐久性，提出了掺入有机硅防水剂、高效活性矿物材料、使用纤维增强复合材料等提高混凝土耐久性的预防措施。

混凝土，耐久性，影响因素，预防措施

0 引言

随着建筑行业的高速发展，混凝土已经成为当代土木建筑材料中最为广泛应用的材料之一。混凝土主要由水泥、骨料、水，以及一些其他的外加剂组成，这些材料在搅拌、浇捣、养护之后形成抗压强度很高的密实型人工材料。混凝土的应用范围非常广，包括造船业、基建工程、海洋工程等领域，因此研究混凝土耐久性就非常重要，特别是重要的结构部位，对结构安全产生很大影响。

1 混凝土耐久性的影响因素

混凝土的耐久性受很多因素影响，例如钢筋锈蚀、冻融、高温、化学侵蚀等，所以混凝土的耐久性是一个综合性的问题。影响混凝土耐久性的因素有主要以下几个方面。

1.1 材料自身因素

材料自身的问题是影响混凝土耐久性的重要因素。建筑构件大部分由混凝土与钢筋组成，因而这两种材料的质量对混凝土的耐久性有决定性意义。如果混凝土中的水泥强度等级不够、骨料级配较差等，混凝土硬化后的抗压强度将受到严重影响，另外钢筋作为混凝土结构的骨架如果存在质量问题，也将对混凝土整体结构的强度和稳定性产生不良影响。

1.2 制作工艺因素

构件的制作工艺也是混凝土耐久性的一个重要影响因素。因为在制作的过程中由于外界因素的影响混凝土的内部结构会产生一些变化，这些材料内部的变化将导致混凝土整体性变差。例如在混凝土搅拌过程中骨料的分配不均匀，可能产生“蜂窝”等现象，最终导致混凝土的局部承载力降低，混凝土的耐久性也随之下降。又如混凝土内部的钢筋在绑扎、焊接时存在质量问题会造成混凝土后期的使用中结构失稳整体破坏。

1.3 环境因素

混凝土结构所处的环境很大程度上对耐久性的影响是最直接的，而且想防止环境因素对耐久性的影响比其他因素要困难的多。大体可以把环境因素分为三类：

1)温度。

温度对混凝土的影响是最显著的，因为随着温度的变化不同混凝土将发生膨胀和收缩变形，从而在混凝土内部产生温度应力，在构件节点部位也将产生不同程度的变形，结构的整体性发生破坏。

2)水。

外部环境中的水分对混凝土的影响也很明显。首先降雨等会直接对混凝土表面产生冲刷，使构件表面材料破坏。另外外部环境中的水将与混凝土中的化学物质发生缓慢的水化作用使结构内部发生变化，承载力降低。

3)外界化学物质。

外界化学物质对耐久性的影响是最严重的。化学物质会与钢筋混凝土材料发生化学反应，例如外界的氯元素的存在会使钢筋发生锈蚀，钢筋与混凝土之间的握裹力减小，承载力变小，整体结构的强度和刚度都降低，耐久性变差。

2 不同环境下混凝土耐久性的研究

2.1 氯盐环境下耐久性研究

通过采用室内电通量法，观察不同条件下混凝土中的氯离子扩散系数情况。通过实验过程的记录和观察发现，氯离子的扩散系数与混凝土制作过程中的水灰比及单方水泥用量有很大关系。实验显示当水灰比从0.3增大到0.5时，混凝土的电通量和氯离子的扩散系数也随着水灰比的增加而增大，另外增加水泥用量，电通量和氯离子的扩散系数也随着增大。在混凝土中加入部分粉煤灰后28 d与56 d龄期试件表现出的变化不同，养护28 d龄期的试件电通量增加，氯离子的扩散系数随着电通量的增加而增大，反观56 d龄期的混凝土试件则出现全部降低的现象。结合以上分析得出：除含有特殊成分的混凝土外，不同龄期的电通量和氯离子的变化情况有很大的相似性，另外因为粉煤灰会降低混凝土的电通量，所以用电通量作为研究混凝土中氯离子的指标时其结果往往不太可靠。

2.2 碳化环境下混凝土耐久性的研究

对碳化环境下的混凝土研究是通过室内实验使混凝土快速碳化，然后进行性能测试。通过实验过程的记录和分析得出：混凝土的碳化程度与材料中的水灰比和含气量有关联。通过观察发现当含气量超过8%时，混凝土的碳化深度加深，当掺入的粉煤灰量小于20%时随着矿渣粉的增加混凝土的碳化深度逐渐减小。另外混凝土的强度和渗透性也是影响混凝土碳化的主要因素。

2.3 冻融环境下混凝土耐久性的研究

冻融环境下的混凝土耐久性的研究是在冻融环境下做多个不同条件下的冻融试验，评价混凝土抗冻性的依据为耐久性系数。通过实验发现水灰比、单方水泥的用量、含气量、活性物质的掺合量是影响冻融性的主要因素。实验显示混凝土的含气量在4%～9%之间时抗冻性较好，这也就表明含气量是混凝土抗冻性的决定性因素。另外实验还得出混凝土的抗冻性与电通量和渗透性没有必然的联系，对混凝土的影响不大。

3 提高混凝土耐久性的预防措施

通过以上得出影响混凝土耐久性的主要因素是存在于混凝土内部的水分以及外界环境中的化学有害物质。所以想要提高混凝土的耐久性要从提高混凝土的密实度，防止空气中的有害物质及水分对混凝土进行侵蚀入手，根据以上分析可以通过如下方法提高混凝土的耐久性。

3.1 适当掺入有机硅防水剂

有机硅防水剂的主要功能是可以阻止外界的氯离子侵入到混凝土内部。混凝土构件使用一段时间后出现腐蚀，在表面产生裂缝，这些裂缝的存在为氯离子进入混凝土内部破坏内部结构提供了便利条件，对混凝土的耐久性产生很大影响，而有机硅防水剂的存在可以阻断外部水分和氯离子等等进入混凝土内部，可以有效的提高其耐久性。

3.2 掺入高效活性矿物料

提高混凝土耐久性的根本方法是解决混凝土中的孔隙问题，孔隙率减小混凝土的密实度提高，并且可以阻碍外界有害物质进入混凝土内部产生破坏。可以在混凝土的搅拌过程中掺入具有活性的矿物材料，其产生的胶凝物质可以提高混凝土的强度并且可以提高抗渗性、抗冻性、抗水性等性能，继而也可以提高混凝土的耐久性。

3.3 纤维增强复合材料的使用

所谓纤维增强复合材料是当今应用的一种新型复合材料，主要由连续纤维和树脂基体复合构成，性能方面具有抗腐蚀性、抗渗透性的优秀能力，不但可以有效的增强混凝土的结构性能，并且可以使混凝土更加密实，阻止了有害物质的侵入，能够有效提高混凝土耐久性。

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Research on the durability of concrete

Zhang Jin

(CNNCXinnengNuclearEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

By itself from the concrete material factors, production process, the external environment and other factors set forth the main factors affecting the durability. Through experimental research of concrete durability under different circumstances, put forwards a incorporating silicone waterproofing agent, efficient incorporation of active mineral material, the use of fiber-reinforced composite materials such preventive measures of inprove concrete durability of improve concrete durability.

concrete, durability, influencing factors, precautions

1009-6825(2015)07-0105-02

2014-12-25

张 瑾(1987- ),男，助理工程师

TU528

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