提高混凝土耐久性的主要措施

(四川大学 水利水电学院 水利水电工程专业, 成都 610065)

提高混凝土耐久性的主要措施

卢愈容

(四川大学 水利水电学院 水利水电工程专业, 成都 610065)

用于各种建筑物的混凝土不仅要求具有足够的强度，保证能承受设计荷载，还要求具有良好的耐久性，即混凝土所处环境和使用条件下经久耐用的性能。本文从渗透作用、冻融作用、碱骨料反应、碳化作用的作用机理出发，分析混凝土耐久性的影响因素，从材料、结构、施工三个方面论述提高混凝土耐久性的主要措施。

混凝土；耐久性； 材料；结构；施工;

混凝土是目前用量最大的土木工程结构材料，具有成本低、可模性好、抗压强度大、适应性强、综合能耗低等优点。然而，混凝土材料性能会随着时间不断劣化，逐渐不能满足预定功能，造成安全威胁和经济损失。因此，加强混凝土结构耐久性研究、提高混凝土材料耐久性能、延长结构使用寿命是一个重要的课题。

1 混凝土耐久性的主要内容及作用机理

混凝土的耐久性是指混凝土所处环境和使用条件下经久耐用的性能。混凝土的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化作用、抗碱骨料反应、抗冲磨性等都是耐久性研究的主要内容。

混凝土的抗渗性是指其抵抗有压水渗透作用的能力。混凝土渗水主要源于其内部存在渗水通道。这些渗水通道除产生于振捣不密实外，主要是水泥浆多余水分蒸发及泌水而形成的孔隙和微裂缝。

混凝土的抗冻性是指混凝土在吸水饱和状态下能经受多次冻融作用而不破坏，也不严重降低强度的性能。混凝土低温破坏的根本原因是其内部孔隙水的冻融循环。水结冰时的体积膨胀，对孔壁形成挤压力，当水压大于混凝土的抗拉强度极限时，毛细孔壁产生裂隙，混凝土构件强度不断降低直至完全破坏[1]。

混凝土的碱骨料反应是指在混凝土内部水泥凝结体中的碱性氧化物含量较高时，在有水的条件下，它会与骨料中的活性SiO2发生化学反应，生成碱-硅酸盐凝胶，吸水后会产生体积膨胀导致混凝土开裂破坏的现象。

混凝土的碳化是指空气中的CO2通过混凝土中的毛细孔隙，在湿度相宜时，与Ca(OH)2反应生成CaCO3的过程。一方面减弱了混凝土对钢筋的保护作用；另一方面会增加混凝土的收缩，引起混凝土的表面产生拉应力而出现微细裂缝。

2 提高混凝土耐久性的主要措施

虽然混凝土在遭受水压力、冰冻、碳化等作用时的破坏过程各不相同，但对提高混凝土的耐久性措施却有很多共同之处。可从材料、结构和施工三个层次提高混凝土耐久性（图2）。

图2 提高混凝土耐久性主要措施框架图Fig.1 The main measures to improve the durability of concrete

2.1 材料层次

材料层次的研究是混凝土结构耐久性最基础的部分。混凝土配合比设计时，各国规范都制定了强度和耐久性方面的双重标准。 材料层次上可从以下三方面措施提高混凝土耐久性。

（1）严格控制水灰比和水泥用量

在混凝土配合比设计中，除了按强度要求确定混凝土的水灰比和水泥用量外，还应受国家和各行业规范规定的满足耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量的控制。

（2）把好组成材料的质量关

根据工程所处环境及对混凝土耐久性要求的特点，合理选择水泥品种，严格控制砂、石材料的有害杂质含量，选择级配良好的骨料。

（3）适当掺用减水剂和引气剂

适当掺用减水剂和引气剂，改善混凝土和易性和空隙结构，提高其密实度，是提高混凝土抗渗性和抗冻性的有力措施。

2.2 结构层次

混凝土结构体系的耐久性包括两部分：对未建混凝土结构进行耐久性设计和对服役混凝土结构进行耐久性评估。

（1）耐久性设计

环境作用下的混凝土结构耐久性设计应考虑多个方面的因素，包括设计使用年限，结构所处环境对钢筋和混凝土的腐蚀作用，减轻或延迟材料劣化的结构构造措施，保证结构耐久性的施工质量控制以及使用年限内的定期维修与检测等[2]。在混凝土结构耐久性设计时应综合安全性、实用性和可修复性三大功能对进行结构设计。

（2）耐久性评估

通常使用的钢筋混凝土结构耐久性的评估方法有：外观调查评估法、专家经验评估法、基于设计规范的方法、现场荷载试验法、层次分析法、基于可靠度理论的方法[3]。我国2010年12月实行的TB10005-2010《铁路混凝土结构耐久性设计规范》[4]比较全面地对混凝土原材料、裂缝宽度限值、设计使用年限、构造设计、保护层厚度、掺合料以及施工工艺等作了明确规定，对指导和规范我国混凝土桥梁耐久性评估产生了积极的意义。

2.3 施工层次

施工因素，如浇筑条件、养护条件和模板工程等是影响耐久性的一个重要方面。好的施工条件对改善和提高混凝土结构的使用寿命具有非常现实的意义。

（1）混凝土的浇筑

混凝土结构及构件以整体浇筑，不宜留施工缝。当必须有施工缝时，其位置及构造不得有损于结构的耐久性[5]。保护层厚度对混凝土的耐久性也有重要影响。若保护层厚度过小，会缩短钢筋的脱钝时间；如果保护层过厚，构件表面则容易出现较大的收缩裂缝和温度裂缝[6]。

（2）加强施工养护

对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，浇水养护不得少于7d，对于掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14d[7]。即使在工期等方面原因的约束下，也应保证混凝土结构有足够的养护时间，不能随意改变。

（3）提高模板工程质量

模板工程作为建筑工程中极为重要的一部分对混凝土耐久性有重要影响。在模板制作与安装方面，多层模板支架相比于传统的单层支架能够有效提升建筑工程的质量[8]。在模板的拆除与维护方面，混凝土构件浇筑一段时间后，对其进行质量验收，其强度达到了一定要求后，才能将模板拆除掉，否则会影响混凝土强度的发展，造成结构的整体变形。

结语

提高混凝土的耐久性的主要措施主要有材料、结构和施工三个层次。材料层次的研究是混凝土结构耐久性最基础的部分，也是在耐久性研究方面最成熟的部分，在材料方面提高混凝土耐久性一方面应控制混凝土配合比、提高组成材料质量，更重要的是对新型掺和材料的研究；我国在混凝土结构层次上的研究尚不深入，应加强混凝土耐久性设计、耐久性评估方面研究，制定标准、明确规范；施工层次上，混凝土工程的施工往往受技术、经济和工期的限制，要在施工层次上提高混凝土的耐久性，除了应严格按照规范规定进行施工还应注意施工技术的改进。

[1]陈丽英,肖盛燮. 混凝土冻融破坏机理及抗冻措施初探[J]. 西部交通科技,2014,(10):5-7.

[2]陈肇元. 混凝土结构的耐久性设计方法[J]. 建筑技术,2003,(05):328-333.

[3]徐斌. 钢筋混凝土桥梁结构耐久性的评估方法研究[J]. 中国建材科技,2011,(01):10-13+16.

[4] TB10005-2010 铁路混凝土结构耐久性设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2010．

[5]周元清,黄慎江. 混凝土耐久性研究及其工程施工中应用[J]. 工程与建设,2006,(03):225-227.

[6]张建荣,黄鼎业. 钢筋混凝土保护层厚度的误差分析及构造技术建议[J]. 工业建筑,1999,(11):24-27.

[7]邱玉深. 对混凝土养护方法的思考与建议[J]. 混凝土与水泥制品,2009,(02):5-9.

[8]王文胜. 混凝土建筑结构模板施工技术[J]. 建筑知识,2016.

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1007-6344（2017）08-0345-01