关于清水混凝土耐久性的相关研究

刘献通

摘 要：作为混凝土施工控制的关键环节，混凝土耐久性试验对于保证混凝土的使用寿命及质量具有重要作用。文章首先介绍了清水混凝土耐久性试验，然后探讨了清水混凝土耐久性控制措施，以期为相关技术与研究人员提供参考。

关键词：清水混凝土；耐久性；研究

清水混凝土耐久性指的是清水混凝土结构在正常使用周期内避免自身或外界破坏侵蚀影响而保持其外观及性能不受侵害的能力。在建筑工程建设中，选用外观耐久性能较高的清水混凝土模板材料及配合比，虽然会增大混凝土土建筑物的成本及施工难度，但由于其使用寿命较长，可大幅度延长建筑物的正常使用年限，减少建筑维护成本，经济效益相对显著。

1 清水混凝土耐久性试验

研究选用对比实验方法。先是对比某施工单位提供的两类配合比方案（A1，A2）耐久性指标，找出其差异性；为优化比较清水混凝土的经济型和耐久性，试验又选取由相同原料、各自添加粉煤灰或矿渣粉掺和料、使用不同高效减水剂，依照C50标准设计了另外三组混凝土配合比（A3，A4，A5）。不同组清水混凝土的配合比如表1所示，不同配合比下拌合物的和易性均符合泵送标准。[1]（表1）

表1 每组清水混凝土配合比及拌合物流动性

1.1 清水混凝土抗钢筋锈蚀与抗碳化试验

（1）试验方法：先在设定浓度CO2气体介质下检测混凝土试件的碳化程度，用于评估混凝土的抗碳化性能；随后测定静快速碳化试验后混凝土内部钢筋的锈蚀程度。（2）结果分析：研究选用碳化箱加速碳化方法，测定五组混凝土在3个月碳化影响后的碳化深度，并检测设定条件下混凝土内钢筋的锈蚀程度，以分析不同配合比混凝土对钢筋的保护情况。在3个月碳化后，A1碳化深度测定为4.5mm，另外四组则为0mm。通常而言，在温度、适度及二氧化碳浓度给定条件下，混凝土孔结构与水泥碱度是决定碳化速率的主要因素。高强混凝土内虽添加了煤灰、矿渣粉等掺和料，其碱度稍微降低，但因混凝土密实度较高，水汽与二氧化碳进入浆体内部的难度增加，造成碳化过程难以进行，碳化速度较慢。依据钢筋重量损失率分析，每组混凝土的钢筋损失率均保持低于0.15%。这说明各组混凝土的抗钢筋锈蚀性能与抗碳化性能均比较好。

1.2 清水混凝土抗渗试验

（1）试验方法：依据相关标准加工制成标准实验，养护28d晾干后，将一层融化的密封材料涂抹在其侧面，随后将其放入到螺旋加压装置的试件套内。待冷却后解除其压力，采用抗渗仪进行试验。（2）结果分析：经过抗渗试验后，五组混凝土都未出现透水问题，说明各组混凝土抗渗性能均高于3MPa。另外检测其渗水高度，发现各组混凝土均具有较低的渗水高度。由此可表明：减水剂的不同可导致混凝土密实度出现差异，进而影响其渗水性能，相比使用萘系减水剂的试件，选用聚羧酸类高效减水剂的试件具有更好的抗渗性能；掺加20%的矿渣粉与粉煤灰不仅能降低水化热，还可增强混凝土的抗渗性。

1.3 清水混凝土干缩试验

（1）试验方法：试验选用100×100×515mm的试验，在标准条件下进行养护并测试，1d脱模后测定其初始长度，随后在不同龄期测量样品长度，统计收缩率。（2）结果分析：结果显示选用纯硅酸盐水泥配制的混凝土具有更低的收缩性能。原因为添加掺和料后增大了A3、A4组的早期干燥收缩水平，而选用聚羧酸类高效减水剂的A5收缩反而减小。可表明使用聚羧酸类高效减水剂制成的混凝土可避免干缩裂缝问题。

1.4 清水混凝土抗冻试验

（1）选定冻结温度为-15～-20℃，冻结时间在4h以上。冻结后的试件即刻放入15～20℃的水槽内进行4h的融化。试验共进行400次循环冻融过程。（2）结果分析：结果显示各组混凝土时间平均重量随冻融次数的增加而略微升高。原因为该清水混凝土轻度较高，其具有较密实的微观结构和较低的孔隙率，使得混凝土水渗透系数相对较小。在试验次数增加时，水分缓慢渗入到试件内会稍增大试件重量。

2 清水混凝土耐久性控制措施

2.1 做好原料控制

（1）调整水灰比：过高的水灰比会直接影响混凝土的耐久性，因为水灰比会影响混凝土的孔隙率、混凝土钢筋的锈蚀程度和混凝土碳化速率、空气内腐蚀性物质在孔隙内的扩散程度等。控制恰当的水灰比还可保证成型后的混凝土渗透性较低，冻融破坏程度较小，避免结构发生破坏。所以建筑工程中单方混凝土胶结材料的总量应控制在550kg/m3以内。（2）选用恰当骨料：清水混凝土配制使用的骨料，应确保具有较低的碱活性、稳定的化学性质，级配优良，质量坚硬，且满足色泽要求。（3）不同种类的减水剂可对清水混凝土的耐久性产生不同程度的影响。相比萘系減水剂，聚羧酸类高效减水剂具有更优良的作用效果。（4）添加矿渣、粉煤灰等矿物掺和料可深度增强清水混凝土的耐久性。实际配制过程中可依据相应使用环境条件选用恰当的矿物掺和料。（5）清水混凝土的配制应依照添加活性掺和料、选用高效减水剂、优化配合比参数等设计原则。利用水泥水化产物的改善、水灰比与孔隙率的降低、水泥石与集料界面的增强和密实度的提高来实现高耐久性与高性能。（6）种类不同的水泥可不同程度影响混凝土结构强度、抗渗性、耐冻性与耐腐蚀性。实际配制中应尽量选用含碱量较低和水化热低的水泥，如火山灰水泥和普通硅酸盐水泥，或选用具有掺和料的硅酸盐水泥。

2.2 施工管理

（1）充分振捣：混凝土振捣可大幅度增强混凝土的密实性，减小混凝土渗透性。在混凝土浇筑时应重点确保混凝土保护层稳定，所以在浇筑前应仔细检查保护层位置放置的精确性和垫块尺寸的正确性。（2）做好保护层：增大混凝土保护层厚度可有效延缓腐蚀因子侵入到钢筋表面的试件，其能改善对钢筋锈蚀膨胀的抵抗力。钢筋垫块，应选用水泥砂浆或细石混凝土进行制备，部分情况下应尽量选用定型的塑料垫块，应避免使用石子或短钢筋制作垫块。

2.3 加强养护

新浇清水混凝土应注重做好早期养护工作，且应从养护材料、时间及方法等方面综合考虑，以确保混凝土早期尽量少地出现裂缝。重点应控制构件的湿润养护，若为大体积混凝土，应选用流水或蓄水养护，养护时间应控制在14～28d。

3 结束语

清水混凝土的耐久性将直接关系着建筑结构的稳定性和安全性，因此，相关人员应加强有关清水混凝土耐久性的研究，总结耐久性影响因素及控制措施，以逐步提升混凝土制备水平。

参考文献

[1]曹峰，计昕昶，岳景亮.关于混凝土耐久性若干问题的讨论[J].林业科技情报，2013，5（35）：57-58.