基于提高混凝土耐久性探究

唐小平（四川电力建设三公司，四川　内江　641005）



基于提高混凝土耐久性探究

唐小平（四川电力建设三公司，四川内江641005）

混凝土是建筑工程当中一个非常重要的材料，混凝土的耐久性将会直接影响到工程建筑在投入使用以后的安全程度与稳定程度，混凝土的耐久性将会受到诸多因素的干扰，本文首先探讨了增强混凝土耐久性的设计原则及其影响因素，并提出了提高混凝土耐久性的改善措施。

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1　引言

长久以来，人们都知道混凝土是一种耐久性非常好的建筑材料，但是却忽视了混凝土的耐久性问题，使得混凝土结构耐久性的发展比较落后，并且为此付出了非常大的代价。即使在很多国家的设计规范当中都已经规定了混凝土结构的耐久性规定，然而，该宗旨并没有很好的表现在具体的设计规范当中，导致在过去乃至当今的工程设计当中普遍存在注重强度设计却忽略耐久度设计的状况。针对影响混凝土耐久性的因素进行限制，对于提升工程质量具有指导性的意义。

2　混凝土耐久性的基本要求

（1）提升混凝土本身的耐久性是改善混凝土结构耐久性的条件与基础。混凝土的耐久性重点是决定于混凝土的材料构成，在这当中水灰比、强度等级以及水泥用量等都会对耐久度有着比较大的影响。2004年出台的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》在总则当中有增强耐久度的设计要求，明确规定了在不同的使用条件下，结构混凝土的基本规定，对于影响混凝土耐久性的最小水泥用量，最低强度等级、最大水灰比、最大氯离子含量以及碱含量给出了限制要求，并要求应该结合所在环境开展耐久性的设计。

（2）除去选取级配良好的集料以及在施工过程当中确保水泥充分水化以及混凝土充分捣实之外，水灰比同样也是影响混凝土密实度的重要因素。为了确保混凝土具备充足的耐久性，控制好水泥用量也是非常关键的。因为单位水泥用量比较高的混凝土，混凝土拌合物是均匀的，可以降低混凝土捣实过程当中产生的局部缺陷。混凝土抵抗冻融的水平跟它的含气量有紧密关联。所以，具有抗冻规定的混凝土需要加入适量的引气剂。

3　混凝土耐久性设计原则

混凝土结构的耐久性取决于混凝土材料本身的特点与结构的使用条件，跟结构设计、施工以及养护管理紧密相连。结合国内外的研究成果与工程经验，通常是从下面三个方面来改善混凝土的耐久性：

（1）采取高耐久性的混凝土，强化混凝土的密实度，提升混凝土本身的抗破坏能力。

（2）改进排水与防水设计，改进混凝土结构的环境条件。

（3）改善混凝土结构的设计，其中包含增加混凝土的保护层厚度；加强构造钢筋，避免控制裂缝的发展；采取具备防腐效果的钢筋，比如环氧涂层钢筋、无粘结应力钢筋等。

4　钢筋混凝土结构耐久性影响因素

4.1混凝土的碳化

混凝土的碳化指的是空气当中的CO2气体渗入到混凝土的内部当中，跟水泥当中的碱性物质产生化学反应，使得混凝土的机能下降，碱度降低的反应过程，又被称作是混凝土的中性化。混凝土的碳化对于混凝土自身并没有什么破坏作用，甚至能够在某些程度上提升混凝土的耐久性。它对钢筋混凝土的危害重点是破坏了钢筋外表对于钢筋具备保护效果的致密钝化膜，降低了钝化膜对于钢筋的保护作用，加快钢筋锈蚀的过程，最后导致钢筋混凝土结构的开裂与破坏。除此之外，混凝土的碳化将会加快混凝土的收缩变形，导致钢筋混凝土结构的破坏。

4.2冻融破坏

混凝土的重点材料就是水泥砂浆以及粗骨料，这也决定了其结构的毛细孔多孔体的特点。在混凝土的水泥发生化学反应之后，其余的水量游离在混凝土内部的毛细孔当中；此外，水泥的水化反应也将会在混凝土的内部形成占有一定体积的胶凝孔。在低温条件下，混凝土当中的游离水极易产生冻结，导致体积增加，对于混凝土结构产生冻胀破坏；除此之外，混凝土结构处在饱水状态的时候，胶凝孔当中还没有冻结的水分将会向毛细孔方向渗透，使得内部毛细孔膨胀，与此同时，毛细孔之间的渗透梯度还会导致渗透压力的产生。如果膨胀与渗透的共同作用到达或者超过钢筋混凝土结构的抗拉强度，结构将会产生剥落、开裂与破坏，反复的孔融循环将会加剧结构的失效过程。

4.3碱骨料反应

碱-骨料反应通常指的是水泥的碱与骨料当中的活性硅产生反应，生成碱-硅酸盐凝胶，并且吸收水分产生膨胀压力，引起混凝土的开裂。碱-骨料反应所产生的对于混凝土的破坏程度，比其他耐久性的发展更为迅速，后果也更加严重。碱-骨料反应如果发生了，将会是难以控制的，通常不到两年就会使得结构产生明显的开裂，因此，有的时候也称碱-骨料反应是混凝土结构的“癌症”。

5　提高混凝土耐久性改善措施

5.1增强抗碳化能力

提升混凝土结构抵抗碳化能力最为简单而有效的方法就是增加钢筋的混凝土保护层厚度。除此之外，改进混凝土的配合比，比如减少水灰比、加大水泥用量、添加减水剂等可以有效的降低混凝土的碳化速度。通过采取隔离或者减缓二氧化碳在混凝土当中渗透的手段也可以在一定程度上加大混凝土抵抗碳化的水平。

5.2防止混凝土冻融破坏

抗冻性指的是混凝土在吸水饱和之后，抵抗外界反复冻融的过程，混凝土结构不会受到破坏的性能。抗冻性的影响因素比较多，比如成分的构成状况、配合比、养护的温度湿度以及孔隙率等等。因为渗透压力的存在，导致混凝土当中的裂纹发展，在反复的冻融循环当中，裂纹发展为连通的裂缝，降低了混凝土的强度。因此，引起冻融反应的因素有以下几个：①外界温度的正负温度变化，将会直接引起混凝土的空隙率加大，破坏混凝土的抗冻性；②混凝土的饱水情况下，使得混凝土胀裂与崩裂。从该两方面能够看到，避免混凝土不受到冻融破坏，需要降低混凝土的开口孔隙率，利用吸水率比较低的材料，调整好混凝土的配合比，改进养护条件，提升密实度；在添加矿物外加剂的时候，引气剂应该控制在大约5%；要调整好排水通道，防止水分跟混凝土的大面积接触，降低吸水环节；添加高效的减水剂，添加众多微小的完整气泡，能够提升混凝土的抗冻性，而且不会影响到混凝土的强度。

5.3加强混凝土结构的防水设计

混凝土结构的防水层具备非常重要的防护作用，一定要经过精心的设计和施工。比如，桥面的铺装层需要采取密实度比较好的C30以上等级的混凝土，混凝土的铺装层当中需要布设钢筋网，避免混凝土开裂。采取复合纤维混凝土，在混凝土当中添加水泥基渗透结晶材料，都可以收到比较好的防水作用。桥面铺装层顶面需要设立防水层，尤其是连续梁或者悬臂梁的负弯矩段更加需要非常注重防水层的设计。强化泄水管的设计，应该尤其注意泄水管周围的构造细节处理。强化伸缩缝位置处的排水设计，避免水分从伸缩缝渗进梁中。

5.4提高混凝土抗碱-骨料反应

碱-骨料反应是胶凝材料当中的碱性物质跟骨料当中的活性二氧化碳产生反应，历经多年的反应之后，进而生成碱硅酸凝胶体，跟水分接触之后，产生了膨胀物，使得混凝土发生变形破坏，这是混凝土的癌症，如果发生了是无法补救的。因此，应该采取以下措施来防止该情况的发生：①增加掺合料，减少砂石当中的二氧化硅；②减少原料当中游离石灰的含量，降低材料的孔隙；③严格约束外加剂当中的碱性物质；④限制跟水分的接触，减少膨胀物的产生；⑤当使用的水灰比低于0.38的时候，可以减缓碱-骨料发生的速度。

5.5提高混凝土抗渗性

抗渗性指的是在不相同的压力作用下，流体经过其内部的难易程度。混凝土是经过水泥水化反应产生众多的晶体与胶体而形成的复合材料，该材料的当中含有胶孔以及水分蒸发的毛细孔与空洞，三者之间如果相互连通，会形成连续状，将会导致多孔材料的抗渗性能降低。经过研究可以发现，引起混凝土抗渗性的因素是水等化学侵蚀物质与孔隙，化学侵蚀物质利用孔隙的渗透作用，进入混凝土的内部，进而对钢筋产生腐蚀，导致水泥石跟钢筋的连接界面产生破坏，进而导致混凝土的耐久性降低。

5.6加强施工管理

依据规定的配合比，制备工作性能优质的混凝土，严格控制施工当中的搅拌、运输、浇筑、振捣以及养护，因为混凝土的用水量少，切不能由于失水而影响其强度，及时利用塑料布进行养护覆盖。为了减少裂纹的发生，降低混凝土的内外温度差，避免表面温度因为环境影响而产生各种变形，比如体积收缩、温度收缩等。在拆模之后，今早开展养护，可以采取洒水、浇水等措施。混凝土在养护当中，应该对其内外温度开展监测并进行详细的记录，结合养护制度，确定岗位责任制。

6　结语

自从混凝土诞生以来，混凝土的强度等级在不断提升，越来越多的国家利用高强度混凝土，但是在使用过程当中也出现了一些问题，比如混凝土的耐久性。混凝土的耐久性是一个牵涉到材料、设计、环境以及施工等多种因素的复杂问题，要想解决好这个问题应该开展多方面的工作。从原材料以及外加剂的选取，综合工程的具体状况选取配合设计比，利用适当的工艺对其进行管理与维护，只有这样才可以确保与提升混凝土结构的耐久性。

［1］陈福明.影响水泥强度检测准确性的因素及对策［J］.科技信息，2007 （06）.

［2］陈改新.混凝土耐久性的研究、应用和发展趋势［J］.中国水利水电科学研究院学报，2009（02）.

［3］章永龙.浅析影响混凝土耐久性的因素及其防治措施［J］.商情（教育经济研究），2008（06）.

唐小平（1971-），女，汉族，高级工程师，本科学士，主要从事火电厂建筑施工技术和管理及土建检测、各种性能混凝土配制等工作。

TU528

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2095-2066（2016）19-0172-02

2016-6-20