对混凝土的抗冻耐久性研究

马冬梅 李海燕

摘 要：本文以混凝土结构抗冻耐久性的意义为基础，着重分析了影响耐久性能的主要因素，以实际为出发点对提高混凝土耐久性的途径进行了探讨。

关键词：混凝土；架构；抗冻性；耐久性.

一、前言

混凝土是由粗集料架构、砂浆和界面过渡区组合而成，耐久性是混凝土结构的重要指标之一，关系着结构物的使用寿命。本文就对混凝土的抗冻耐久性进行了研究。

二、混凝土结构抗冻耐久性的意义

据有关部门统计，我国既有的近的城镇建筑有50%进入老化阶段，其中约有（10^20）x10xmr需维修加固才能使用，同时最近每年用于基础设施工程的投资额度高达20000亿元人民币以上，而且以惊人的速度增长。美国学者用"五倍定律"形象地说明了混凝土结构耐久性设计的重要性，特别是设计耐久性方面的重要性。它的意思是说对新建项目在钢筋防护方面节省1美元，就意味着发现钢筋锈蚀时采取措施需多追加维修费5美元，钢筋开裂时需多追加维修费25美元，严重破坏时将需多追加125美元。

对在役混凝土结构进行耐久性评定与剩余使用寿命预测，不仅可以揭示潜在危险，及时作出维修或拆除的决策，避免重大事故的发生，而且研究成果可以直接用于指导结构设计。因此，混凝土结构耐久性问题是一项具有重大实际意义和社会经济效益的研究。

2、关于混凝土耐久性的认识

混凝土耐久性是指混凝土在设计寿命周期内，在正常护下，必须保持适合于使用，而不需要进行维修加固，即指混凝土在抵抗周围环境中各种物理和化学作用下，仍能保持原有性能的能力。混凝土耐久性主要包括以下几方面：一是抗渗性。即指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。二是抗冻性。混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下，经受多次抵抗冻融循环作用，能保持强度和外观性的能力。在寒冷地区，尤其是在接触水又受冻的环境下的混凝土，要求具有较高的抗冻性能。三是抗侵蚀性。混凝土暴露在有化学物质的环境和介质中，有可能遭受化学侵蚀而破坏。四是碱集料反应。如前分析，不论是上述哪一种因素主导着混凝土的劣化过程，其共同点是混凝土内有充足的水分和其他有害物质的侵入。

三、影响耐久性能的主要因素

影响混凝土结构耐久性能的因素很多，主要有内部和外部两个方面。

1、内部因素

主要有混凝土的强度、密实性、水泥用量、水灰比、氯离子及碱含量、外加剂用量、保护层厚度等。

2、外部因素

主要有环境条件，包括温度、湿度、CO2含量、侵蚀性介质等。

3、最主要因素

（一）、混凝土的碳化

碳化是混凝土中性化的常见形式，碳化可使混凝土的PH值降至10以下。碳化对混凝土本身是无害的，其主要的问题是当碳化至钢筋表面时，将会破坏氧化膜，钢筋有锈蚀的危险，此外会加剧混凝土的收缩，可导致混凝土开裂。这些均给混凝土的耐久性带来不利影响。

（二）、钢筋的锈蚀

混凝土碳化至钢筋表面使氧化膜破坏是钢筋锈蚀的必要条件，含氧水分侵入是钢筋锈蚀的充分条件。钢筋锈蚀有相当长的过程，先是在裂缝较宽处的个别点上"坑蚀"，继而逐渐形成"环蚀"，同时向两边扩展，形成锈蚀面，使钢筋截面削弱。

4、混凝土的抗冻性

通过大量社会实践证明，影响架构混凝土抗冻性因素：架浆比、掺合料和起裂荷载。在一定范围内（1.12～1.34），架浆比越小，混凝土抗冻性越好。但根据架构理论，架浆比越大，表明混凝土中粗骨料越多，混凝土越密实，抗冻性越好，但前提是，混凝土中砂浆必须有足够的强度和耐久性保证自身及界面不提前发生冻融破坏；在混凝土中掺加粉煤灰和硅灰，能有效提高混凝土的抗冻耐久性，硅灰效果要优于粉煤灰；起裂应力越大，混凝土抗冻性越好。

四、提高混凝土耐久性的途径

为满足结构耐久性要求，要求混凝土满足：抗渗等级不低于P8；水胶比不大于0.4；钢筋混凝土中钢筋的净保护层厚度不小于30mm；浇注在混凝土中并部分暴露在外的吊环、紧固件、连接件等铁杆与混凝土中的钢筋隔离，并采取对该杆进行除锈及防锈的措施，以消除其可能锈蚀对构件承载力的影响；实测混凝土中的氯离子含量不超过胶凝材料中的0.1%，56d龄期时氯离子渗透值小于1200库仑。

1、原材料质量控制

选用P.042.5以上的抗水性好、泌水性小、水化热低、并具有抗侵蚀性的水泥，不使用过期结块和不同品种标号复合的水泥；选用良好级配的砂石料，石子粒径小于40mm，含泥量不大于1%，砂子采用中粗砂，含泥量小于3%；选用拌合用水除符合《混凝土拌合用水标准》的有关规定外，在掺用引气剂时严格控制引气量；掺用优质粉煤灰或其他优质活性混合材料。

2、混凝土配合比设计

根据工程要求、所处环境、原材料情况、施工方法通过试验选定混凝土的配合比，最大水胶比0.4。

3、混凝土拌和运输

混凝土采用搅拌站拌合。砼各组成材料的计量按重量计，各种材料的称量允许偏差：水泥、水、外加剂、掺合料为1%，砂石骨料为2%。施工中自动计量设备，并及时测定骨料的含水率，每工作班至少一次，当含水率有显著变化时，增加测定次数，依据测定结果及时调整用水量和骨料用量，保证配合比的准确性。根据搅拌机类型和混凝土的坍落度现场确定最佳搅拌时间，但不得少于90s。各种计量器具定期进行检定。

采用混凝土输送搅拌车运输混凝土。运输途中，搅拌筒保持慢速转动，保证混凝土不产生离析。若出现坍落度损失过大，防碍卸料和泵送时，采取往搅拌筒内加入一定量的水和水泥（与配合比相同水灰比）的措施，直到坍落度符合要求。避免往筒内直接加水的做法。

混凝土采用输送泵泵送入模。泵送混凝土之前先适量的水润湿泵的料斗、活塞及输送管的内壁等与混凝土直接接触的部位，再泵送0.5m3水泥浆或水泥砂浆。润滑用的水、水泥浆和水泥砂浆分散布料，避免集中浇注在任一部位。在高温季节对泵管用湿麻袋包裹，并经常喷洒冷水降温。在寒冷季节对泵管包裹保温。严格控制混凝土入机质量，在料斗上设置金属格栅，防止大粒径骨料或其他异物进入。泵送速度先慢后快，逐步加速。泵送过程中受料斗内混凝土料面超过搅拌轴线，以防吸入空气。泵送結束后，及时清理料斗及管道。混凝土泵送工作坚持信息化施工，加强供料、运输、泵送及浇注工作面上操作人员之间的联系、协调，使施工进度正常，出现问题能及时处理。

4、混凝土的浇注与养护

混凝土入模后，采用插入式振动器振捣密实。在浇注过程中，经常检查模板、钢筋、支撑、预留预埋件的位置是否正确，如发现情况有异，迅速处理。振捣器在每一振点的延续时间以混凝土不再明显沉落，表面出现浮浆为度，不漏振，也不过振。混凝土浇注时水平、分层、连续进行。混凝土拆模后立即进行洒水养护，洒水频率必须保证混凝土表面保持湿润。

5、混凝土工程施工应考虑结构耐久性

混凝土的拌制尽量采用二次搅拌法，裹砂石法等工艺，提高混凝土拌合料的和易性，保水性，提高混凝土强度，减少用水量；大体积混凝土的浇筑振捣应控制混凝土的收缩裂缝，施工裂缝，温度裂缝，建立混凝土的浇筑振捣制度，提高混凝土密实度和抗渗性，重视混凝土振捣后的表面工序，并加强养护，以减少混凝土裂缝。

五、结束语

混凝土耐久性研究是一个复杂的问题，混凝土结构广泛应用于各类工程结构中，保证混凝土结构满足耐久性的要求，是一个十分重要的问题，因此我们应不断的研究和创新。

参考文献

[1]范磊，曾艳华，何川，程小虎.寒区硬岩隧道冻胀力的量值及分布规律[J].中国铁道科学，2014

[2]GBJ82--85，普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法[S]

[3]赵铁军，刘淑梅.活性掺合料混凝土的研究[J].青岛建筑工程学院学报，2014

[4]王立久，艾红梅等.粉煤灰胶凝系数研究[J].大连理工大学学报，2014