提高混凝土耐久性的技术措施

皇甫秀丽

（忻府区云中河水利管理处 山西忻州 034000）

山西省忻州市某水库1号输水隧洞位于水库灌溉取水口下游500 m与进库道路交叉处，为单孔正圆形型隧洞，长度为58 m，采用模筑混凝土工艺成型，内径2.2 m，洞壁厚度为400 mm，混凝土设计强度为C30W8。混凝土作为输水隧洞的主要材料，对于工程的使用功能和使用寿命来讲非常重要，其耐久性是工程设计最重要的技术指标，提高混凝土耐久性就是要通过技术措施提高隧洞混凝土抗裂、抗渗、抗碳化、抗碱反应的能力，使混凝土工程具有高抗裂性、高抗碳化性、高抗渗性、高抗侵蚀性，从而满足工程使用功能和要求。本文论述在施工中满足其要求所应采取的技术措施。

1 碱-集料反应的预防措施

碱-集料反应是混凝土组成材料所含碱与集料化学反应的过程。混凝土所用水泥、外加剂等材料都含有一定的可溶碱，可溶碱在有水环境下与混凝土骨料中的一些组分产生化学反应，这种反应所产生的晶体具有一定的膨胀性，在混凝土内部产生较大的膨胀应力，严重时会导致混凝土构件产生裂缝，甚至被破坏。混凝土在满足几个基本条件时会发生碱集料反应，严重时会导致混凝土构件的破坏：第一，在混凝土中碱（主要为K2O，Na2O，其主要来自于水泥及外加剂）含量达到相当的数量；第二，混凝土集料所含碱反应物（吸水膨胀碱活性岩石或矿物质）含量也达到了相当的数量；第三，混凝土所处在有水或湿度较大的环境。所以，预防碱-集料反应主要从以上三个方面来进行技术控制。

1.1 选用低碱水泥和非碱（低碱）骨料

水工隧洞为了提高其抗渗性及抗冻性，一般选择硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。在具体选择水泥时，主要比较水泥看其K2O和Na2O含量。在水工混凝土中，所选水泥其C3A含量不应大于8%，Na2O含量不应大于0.6%。在骨料选择时，应采用非碱或低碱活性骨料。水泥、骨料在使用前必须严格对其碱含量进行检测。

1.2 优化混凝土配合比设计

在混凝土配合比设计时，在保证混凝土抗压、抗渗、抗冻指标的前提下，可适当掺入一定量的优质粉煤灰，不仅可以明显改善混凝土拌和物的工作性能，还可以起到抑制混凝土碱-集料反应的作用。优质粉煤灰掺入混凝土后，第一，可稀释水泥中的碱含量；第二，在掺入粉煤灰后，可优先生成碱-钙-硅胶凝体，可达到延缓碱-集料反应的速度，从而减小混凝土内部的膨胀应力。最后，需要特别说明的是掺入优质粉煤灰，其活性SiO2含量必须达到能够足以抑制或减缓碱-集料反应的要求。

1.3 对混凝土所含总碱量进行控制

混凝土中所含有的总碱量，是指在单位重量中所有组成混凝土所有材料，如水泥、外加剂以及骨料含碱总量，含碱总量大小对于混凝土碱-集料反应影响很大。但是，通过单位体积混凝土中含碱总量的计算以及对混凝土含碱总量的控制，可以有效抑制混凝土的碱-集料反应，保证混凝土构件不发生碱-集料反应破坏。其含碱总量可通过计算或查问相关标准来获取。

2 混凝土抗碳化的预防措施

混凝土碳化是指混凝土在水化过程中生成物Ca（OH）2与空气中的CO2再次反应生成CaCO3和水，导致水泥浆体中碱度下降和水的损失，从而引起混凝土开裂和钢筋锈蚀。引起混凝土碳化主要因素有组成混凝土的各种主要材料以及混凝土的配合设计。所以，在预防混凝土碳化的主要措施有：尽量减小水灰比，以减小单位体积混凝土的水泥用量；同时尽量选择低钙、低碳水泥和粉煤灰，降低混凝土的碳化反应；最后，应合理确定外加剂的掺量，使混凝土碳化影响减至最小。

3 混凝土裂缝的预防措施

混凝土裂缝是混凝土质量普遍存在的问题，浅表裂缝通常只影响混凝土外观质量，深层裂缝则直接影响着混凝土的结构安全。对于水工隧洞混凝土来讲，混凝土裂缝会使洞内水在压力作用下渗入缝隙内部，对混凝土钢筋产生锈蚀，严重时会影响隧洞的正常使用。还有，混凝土会因裂缝在该处形成较为集中的抗拉应力导致发展成为贯穿裂缝而破坏。最后，还会影响到隧洞的防水效果。混凝土预防裂缝的措施主要有以下几种。

3.1 采用较大的骨灰比，较小的水灰比

水泥在凝结硬化过程中会产生干缩，且与混凝土单位水泥用量呈正比关系，单位体积混凝土水泥用量越大其干缩程度就越大，反之则越小。同时与混凝土单位用水量也呈正比关系，单位体积混凝土用水量越大，刚干缩越严重，反之亦越小。所以，在混凝土配合比设计时应采用较大的骨灰比和较小的水灰比。

3.2 利用双掺降低单位体积水泥用量

混凝土在凝结硬化过程中，水泥在水化作用下，会释放大量的热量，混凝土外表温度会因为较低的外界温度而大幅降低，而混凝土内部会因为散热条件的限制产生高温，当混凝土内外温差较大时，就会产生较大拉应力而产生裂缝。所以为了降低混凝土内部温度，在混凝土配合比设计时，在满足混凝土强度和工作性能的前提下，可以掺入一定量的粉煤灰和减水剂来减少水化热，从而降低混凝土的内部温度。在该水工隧洞施工中，采用掺入水泥用量20%的Ⅰ级粉煤灰和TMS优质复合防水剂，来降低单方混凝土体积的水泥用量。

3.3 改善养护条件

混凝土浇筑完成后，表面水分会较早的被蒸发，从而影响混凝土的水化作用，导致混凝土表面产生干缩裂缝。所以在混凝土浇筑完成终凝以后，应对其表面进行洒水或者覆盖进行养护，使其表面保持湿润，以免发生干缩裂缝。

4 提高混凝土抗渗的措施

抗渗性是评价水工混凝土耐久性的重要指标，其抗渗性主要是能够抵抗水中的侵蚀介质侵蚀和腐蚀混凝土，从而影响水工混凝土的耐久性。所以在混凝土配合比设计时应降低水灰比，同时掺加高效减水剂，以减少和阻断混凝土内部水化剩水的外渗通道，从而提高混凝土的抗生性。

5 结语

通过技术措施提高混凝土的耐久性，使其更具有抗碱-集料反应、抗裂、抗碳化、抗渗的能力，以保证混凝土隧洞的正常使用，以及延长混凝土隧洞的使用寿命。本文通过对提高混凝土耐久性技术措施的简要阐述，可以为类似工程提供参考。