建筑结构混凝土耐久性检测初探

雷小思

摘要：混凝土结构是建筑领域中不可或缺的结构形式。但是很多混凝土结构存在过早破坏问题，造成这一问题的主要原因就是都耐久性欠缺。因此，必须对混凝土结构耐久性进行检测。本文重点对混凝土耐久性检测方法进行了探讨。

关键词：混凝土；耐久性；抗渗性；抗冻性

一、建筑结构混凝土耐久性

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。混凝土耐久性是指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。简单地说，混凝土材料的耐久性指标一般包括：抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、混凝土的碳化（中性化）、碱骨料反应。

抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。它直接影响混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。影响混凝土抗渗性的主要因素是水灰比，水灰比越大，水分越多，蒸发后留下的孔隙越多，其抗渗性越差。

混凝土的抗侵蚀性与所用水泥的品种、混凝土的密实程度和孔隙特征有关。密实和孔隙封闭的混凝土，环境水不易侵入，故其抗侵蚀性较强。所以，提高混凝土抗侵蚀性的措施，主要是合理选择水泥品种、降低水灰比、提高混凝土的密实度和改善孔结构。

二、建筑结构混凝土耐久性检测方法

混凝土結构自身的耐久性分为结构层次、构件层次、材料层次以及环境层次这四个主要的方面。混凝土结构的工作环境包括工业环境、土壤环境、大气环境以及海洋环境，混凝土材料层次的耐久性主要包括钢筋锈蚀、碱-集料反应、冻融破坏、氯盐腐蚀、混凝土碳化等，构建层次耐久性包括钢筋锈后混凝土构件的承载力计算，混凝土结构层次耐久性包括对在役结构耐久性以及未建结构耐久性设计进行评估。

（一）混凝土结构构件检测

对混凝土构件进行检测，主要包括裂缝周围有无锈迹、混凝土结合面质量、裂缝、露筋、麻面、蜂窝、锈蚀产物、凝胶泌出物、孔洞、不密实区、夹渣、混凝土损伤层、实际截面尺寸、结构变形、构件变形等情况。对混凝土构件的外观缺陷进行检测，可以采用锤击检查、尺量以及目测等方法来实施。在检测表面沉积、表面侵蚀、蜂窝麻面、缺角、掉棱、露筋、剥落等表观损伤的时候，主要对深度和面积进行检测。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》来对混凝土结构外观缺陷进行检测和评定。

此外，在混凝土结构出现裂缝的时候，混凝土结构的承载力可能会有所欠缺，裂缝过大对混凝土结构耐久性极其不利，外界有害物质会沿着裂缝进入到混凝土构件的内部之中，对钢筋进行锈蚀，进而从本质上将混凝土结构耐久性降低，对混凝土结构裂缝检测的时候，主要检测裂缝的深度、宽度、长度、走向、部位、分布、数量等。

（一）抗渗性检测

衡量混凝土耐久性的指标之一是混凝土的抗渗性，而混凝土抗渗性试验过程中一个重要的环节就是对混凝土试件进行密封。研究混凝土抗渗性能有多种试验方法；有传统的水压力试验法，还有近年来越来越引起人们重视的抗氯化物渗透试验法，以及气体渗透性试验法等。气体渗透法比较适合在现场测试，在我国应用相对较少，试验室测试以前两种为主。传统的水压力试验法又分为稳定流动法、渗透深度法和抗渗标号法。

我国试验方法标准中采用的是所谓抗渗标号法，采用6个高度为180mm的圆台形试件从0.1MPa开始施加水压，每隔8小时水压增加011MPa，直至6个试件中有3个被压力水穿透，停止试验，记录此时的水压力值；通过一个简单的线性换算关系，将停止试验时的水压力值换算成一个整数，这个整数即所谓混凝土的抗渗标号；也可以认为抗渗标号法是渗透深度法的一种特例。该方法的特点是简单，适合工程上评价混凝土抗渗性能，但对于科学研究，该方法获得的数据太少。

近年来随着新型外加剂的不断出现，混凝土的水灰比越来越小，所测试的试件越来越密实，导致水压力试验法非常费时，而且渗透深度小，计算也易导致较大误差。人们希望有一种能加快试验速度的试验方法。因此，通电增加氯离子渗透速度的试验方法为许多研究人员采用。一般而言，抗氯化物渗透性好，往往就意味着抗水及抗气体渗透性好；反之亦然。当然，它们也非完全没有差别。因为抗氯离子渗透性能不仅仅反映材料的致密程度，而且反映混凝土成分与氯离子的化学反应，最能直接反映混凝土的耐久性能。

（二）抗冻性检测

混凝土建筑物经常受到冻融剥蚀的破坏，所以其混凝土结构的抗冻性是必须检测的主要指标。混凝土抗冻性检测一般采用钻芯法，检测时应注意以下问题：

1、试件尺寸对混凝土抗冻性的影响

混凝土试件尺寸不同，对混凝土抗冻性也有着明显的影响。一般来说，尺寸较小的试件在冻融过程中由于体积小，温度变化时能使试件内、外的温度差较小，试件内外温度在较短时间内容易达到平衡状态，因此，试件受到温度应力的影响较小，所以不会引起因温度应力及应力疲劳而导致的破坏；但是由于小试件相对冻、融面积较大，冻、融破坏比大试件严重。

2、不同试件成型方式对混凝土抗冻性的影响

不同试件成型方式对混凝土抗冻性也有明显的影响，试件成型方式分为直接成型和从同种混凝土大试件中钻取芯样两种形式。两种试件所用的混凝土配合比完全相同，混凝土拌合物性能一致。

直接成型的混凝土抗冻试件表面光滑平整，水泥砂浆包裹完整，能有效阻断水分进入试件孔隙内部，减少了混凝土冻融破坏，相应提高混凝土的抗冻性。而钻取的芯样试件表面由于骨料裸露，水分很容易通过骨料和砂浆的界面进入混凝土内部孔隙，在冻融试验时，孔隙中的水分体积循环膨胀、渗透，加速了混凝土的破坏。

（三）碳化检测

混凝土的碳化作用是二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程。因此，气体扩散规律决定了碳化速度的快慢。碳化引起水泥石化学组成及组织结构的变化，从而对混凝土的化学性能和物理力学性能有明显的影响，主要是对碱度、强度和收缩的影响。

混凝土的碳化检测有酚酞法、时差热重量分析法、X射线测定法、电气化学法、注射形电子显微镜测定法等。在现场一般采用酚酞法来测定混凝土的碳化程度，该方法简便而且精度较高。混凝土结构的碳化试验是在结构体不受影响的条件下选定适当的部位，钻出直径为15mm的试件并在试件表面上喷射酚酞溶液的办法来进行的。即在试件表面上喷射1%的酚酞溶液，呈无色时说明已被碳化，呈红色时则说明混凝土未碳化（pH>8.2）。用游标卡尺或深度测定仪测量的无色部分深度就是碳化深度。

（四）碱骨料反应

碱骨料反应是指硬化混凝土中所含的碱（Na2O和K2O）与骨料中的活性成分发生反应，生成具有吸水膨胀性的产物，在有水的条件下吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。混凝土的碱骨料反应表现为大范围的表面裂缝，裂缝往往呈"地图状"或"龙纹状"，伴随胶状物从裂缝中流出和表面崩裂、脱落，胶状物干后形成白色沉淀物。根据骨料中活性成分不同，碱骨料反应可分为碱硅酸（盐）反应、碱碳酸盐反应。主要检测项目有裂缝特征、反应产物形貌、成分、骨料种类与活性成分、混凝土中碱含量。在同一工程中潮湿部位要比干燥部位发展严重。

参考文献

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[2]杨维康，刘生辉，屈润材，周太郎.自密实混凝土抗冻抗渗性能研究现状[J].山西建筑，2014年25期.