公路混凝土结构耐久性能技术探析

肖宏惠

摘 要：本文从影响公路混凝土结构耐久性能的影响因素进行分析，并提出了提高混凝土结构耐久性能的措施和养护对策；在公路混凝土结构耐久性能的检测方法方面，以现场调査检测和室内试验为基础，总结出混凝土耐久性能检测的主要指标，能够方便快捷的对混凝土工程的耐久性能进行有效的评估，为提高混凝土结构的使用年限和运营性能提供了理论依据。

关键词：公路；混凝土；结构；耐久性能

前 言：

相对于其他材料而言，混凝土材料最为经济和耐久，因此成为现在最为广泛使用的建筑材料之一川。然而，由于混凝土结构材料自身和使用环境的特点，使得混凝土结构仍不可避免地存在着耐久性的问题。大量的混凝土结构由于各种各样的原因没有达到预期的设计使用年限而提前失效，其中有部分是设计不当造成的，而更大部分则是源于混凝土结构本身的耐久性不足。

一、混凝土结构耐久性能的主要病害

1.碳化

当空气中的二氧化碳扩散到混凝土中与水作用生成碳酸，碳酸与碱性氢氧化物反应生成碳酸盐，在自由水的作用下碳酸I丐沉淀在混凝土内部的孔穴中，此时就发生了混凝土的碳化。

1.1碳化反应公式：

CO2+H2O—H2CO3

Ca（0H）2+H2C03—CaC03+2H20

C3S3H3+3H2CO3 — SCaCOs+SSiO2+6 H2O

1.2混凝土的碳化反应进程

水泥的水化产物对二氧化碳具有吸收与缓冲能力，在该能力未丧失之前，碳化反应的进行直到缓冲能力的丧失，二氧化碳气体将进一

步向混凝土内部扩散。

1.3混凝土碳化的影响因素

混凝土碳化速度取决于二氧化碳气体的扩散速度和二氧化碳与混凝土成分的反应速度。而二氧化碳氣体的扩散速度又受混凝土本身的组织密实性、二氧化碳气体的浓度、环境湿度、试件的含水率等因素的影响。

2.氯离子的渗透

氯离子只能在水中传输，它在混凝土中的传输方式有两种。一是不流动的水柱，由于氯离子的浓度差异引起的单纯离子扩散；二是在干燥材料的毛细孔中，含氯盐的水被毛管吸收。有很多措施控制混凝土中钢筋锈烛，如控制裂缝宽度，采取阴极防护，釆用钢筋保护涂层，此外就是限制混凝土中氯离子数量。所谓氯离子限值，就是指混凝土中氯离子的数量，超过这个数值并具备其锈烛条件例如有氧和水的参与下会发生不允许的钢筋锈烛。

氯离子能在于钝化膜引起钢筋锈烛，氯离子可从外界渗透混凝土内，混凝土材料在不同程度上均含有氯离子，掺加到混凝土内的氯化物与水泥矿物反应生成氯锅酸盐，要结合一部分氯，孔隙溶液中氯离子含量大约降为50%左右，但随着时间与环境条件，氯锡酸盐中的氯又会释放出来。

2.1混凝土的盐病害

在常见的病害物中，氯化物（氯盐，以下简称盐）是造成钢筋去钝化影响最严重的物质。盐对混凝土造成病害两种途径：一种是由混凝土原材料带进混凝土拌和物；另一种是混凝土硬化后，渗入混凝土的含盐环境介质。盐中含有大量的氯离子，氯离子渗透到混凝土内部，破坏钢筋表面的钝化膜，加速了钢筋的锈烛，氯盐是促使钢筋锈烛、威胁钢筋混凝土结构耐久性的最危险物质，

2.2盐析现象

混凝土中的石灰化合物析出，在某些条件下，可在混凝土的表面上形成盐的沉淀物，称为盐析。早期的盐析可用水刷洗除去，严重的沉淀物则可以在混凝土表面上进行酸洗处理。酸洗层的厚度（用海绵状物涂洗）一般应为0.5毫米，当酸溶液为1： 10时的用量应为200克/米2，所能除掉的混凝土厚度约为0.01毫米。酸继续发生反应也并不危险，因为它被与石灰的反应用掉。即然石灰为酸所除去，混凝土表面的颜色就变深了，为了避免局部混凝土为酸所侵烛，必须按照酸的浓度、用量和作用时间均勾酸洗。酸洗处理是一种十分精细的操作，因此在混凝土试样上预先进行试验成功是很重要的。

3.硫酸盐的侵蚀

3.1硫酸盐侵蚀的类型

硫酸盐侵烛主要在混凝土硬化后由水泥中的C3A和周围环境中的硫酸盐之间的反应引起的，绍酸三耗与硫酸盐反应生成硫招三韩（韩研石）引起膨胀，I丐巩石生长需要空间，在固体材料内的封闭环境中，牵丐巩石晶体生长可产生高达240MPa的压力，足以引起周围材料的破坏。根据硫酸盐离子来源的不同可以分为外部硫酸盐侵蚀和内部硫酸盐侵烛两种，课题组只研究外部酸的侵烛。

3.2受硫酸盐侵烛时的主要现象

混凝土在潮湿的条件下，大气中的S02、C02以及其他酸性气体，均可分解并

溶出部分凝固水泥而侵蚀混凝土，最终使混凝土表面松散。

二、混凝土耐久性能的预防措施

1.混凝土密实度的提高措施

所有环境因素对混凝土的物理一化学作用都是通过水介质进行

的，也就是说，水是环境对混凝土破坏的载体所以力求拒水于混凝土

之门外是提高耐久性的有效途径。提高混凝土密实度的措施固然很多，

但最终的措施降低水灰比，也即提高强度。

2.引气剂在混凝土中的使用

加引气剂能大大提高混凝土的抗冻性，引气混凝土的抗融耐久性系数比非引气的可高数十倍。引入微小空气泡不仅对消除或减少由冰冻引起的膨胀内应力有效，对其他因素引起的内应力如膨胀、结晶压引起的同样有效。掺引气剂的主要缺点是程度不同地降低混凝土强度，按引气量不同约降低5？15%。这在混凝土设计中须考虑的。把上面三种措施以混凝土各种类型耐久性破坏的影响。

3.新型水泥的研究

最新的研究成果表明，碱-矿渣、粉煤灰水泥、硫铝酸盐和铁铝酸盐系列水泥对提高混凝土抗化学侵蚀性有效。

4.改善混凝土结构、提高性能的技术途径

混凝土是由骨料、水泥（含掺合料）、水及少量外加剂组成的。混凝土的体积稳定性取决于其中水泥浆的数量与质量，在达到工作性的前提下，应降低水泥浆的数量，同时应改善水泥浆的组成，使其具有良好的结构粘度，使混凝土拌和物均匀，改善硬化混凝土的结构，普通混凝土中的骨料起骨架作用及稳定体积作用，应是级配良好，空隙率低，使混凝土在一定水泥浆用量下获得比较高的工作性。由这些观点出发，提高普通混凝土性能的技术途径归纳如下：

4.1合理的选择单方混凝土用水量

单方混凝土用水量185～175kg/m3的属于耐久性混凝土，用水量175kg/m3以下属于高耐久性混凝土。C20、C30混凝土采用18（Tl85kg/m3的用水量，C40、C50混凝土采用175kg/m3左右用水量，通过对外加剂的质量和 量进行调整，使混凝土拌合物的工作度满足要求。

4.2高耐久性混凝土 开发与应用

超高耐久性混凝土考虑的破坏因素主要有三方面：（1）大气中的C22和NOx等酸性气体，渗透混凝土中，使混凝土中性化，从而使内部的钢筋发生锈蚀；（2）靠近海岸地区，随海风吹来的cr及其他有害离子，扩散到混凝土内部，使内部钢筋锈蚀；（3）混凝土的收缩与水化热等因素，使混凝土开裂，有害离子侵入混凝土内部。上述三方面的因素对混凝土的破坏，采用一般的对策是不行的。为了达到耐久性，其途径是在混凝土中掺入耐久性改善剂。

总 结：

针对公路混凝土结构的主要耐久性能问题，提出了相应的预防措施和维修方案，为公路混凝土结构的安全运营提供了理论依据。从钢筋混凝土结构延长寿命，节约天然资源，减少混凝土废弃物，保存人类环境等方面出发，研制与开发超高耐久性混凝土，提高混凝土耐久性的技术越来越重要。

参考文献：

[1]魏新良，浅谈混凝土结构的耐久性[J].现代商贸工业，2011，（01）.

[2]刘海华，高速铁路混凝土结构耐久性措施探讨[J].铁道标准设计，2010，（05）.

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