浅析水泥的耐久性检验

张植娟

（云南省建筑材料产品质量检验研究院 云南 昆明650106）

0 引言

所谓耐久性是指结构于化学，生物学或其他不利因素影响中，在预定时间内其材料性能的恶化不会导致结构失效的可能性不可接受。从工程理念上讲，足够的耐用性意味着该结构可以在正常维护条件下达到预期的耐用年限。使用水泥混凝土时，其所具有的抵抗周围环境影响并保持强度和质量的能力称为耐久性。目前对水泥混凝土耐久性的研究主要从水泥混凝土破坏的原因着重从环境条件、内部缺陷及组成材料特性出发，研究重点集中在气候、温度、湿度、腐蚀、磨蚀、碱-集料反应、渗透性、热应力等[1]。基于以上因素，可提出耐久性主要包括抗冻性、抗渗性、耐磨性、碱-集料反应以及抗蚀性5 个方面[2]。

1 水泥耐久性的分析

1.1 抗冻性

抗冻性是指水泥混凝土承受冻融循环破坏的能力，它是评估水泥混凝土耐久性的重要指标。其冻融破坏机理主要包括水冻结和过冷水。当其体积膨胀到9%时，就会发生水冻结。当水泥混凝土在水饱和态进行交替的冻融作用时，极有可能发生冻融破坏，例如表面侵蚀和冻胀裂纹。由于凝胶水不结冰以及各种水的冰点不同，水分迁移引起压力称之为过冷水机理[1]。为抗冻性所建立的评价指标为抗冻标号。在测试抗冻性的试验中，置入标养箱进行标养28 天后，将10cm×10cm×10cm 标准试件吸水饱和[4]，并在（-15～20℃）和（15～20℃）下反复冻融循环，结果为在对应的最大循环次数下，抗压强度下降≦25%（或相对动弹模下降≦60%）且质量损失≦5%。其抗冻等级共分为九级，分别为 D10、 D15、 D25、 D50、 D100、D150、D200、D250 和D300[3]。

2.2 抗渗性

抗渗性是指水泥混凝土对液体或气体渗透的抵抗力。侵蚀性介质主要包括酸、碱、盐和侵蚀气体，例如硫酸盐、Nacl2、CO2、Cl2[1]。渗入混凝土介质内部的侵蚀介质会造成严重破坏影响，例如使内部的钢筋生锈腐烂等等。

2.3 耐磨性

耐磨性指的是水泥混凝土抵抗表层摩擦损伤的能力。水泥磨损的具体表现为车辆轮胎表面层的磨耗和磨光以及高速水流对坝面、墩台等的冲刷，在此，将磨损量用作其评价指标。在测试水泥的耐磨性时，常将15cm3的试件标养27 天后，在的环境下烘干花轮磨头，加以200N 的负荷并磨削50r。磨损量用如下公式计算[4]：

式中：

Gc——单位面积磨损量，kg/m2

m1——初始质量，kg

m2——磨损后的质量，kg

0.0125——试件磨损面积，m2

水泥混凝土耐磨性能的影响因素主要有水泥品种、强度等级和集料硬度，其中，集料会产生较大的影响。通常，河砂，海砂，山砂或机加工砂具有优质的级配，其坚硬和干净的颗粒可以用作细骨料[5]。

2.5 抗蚀性

由于硅酸盐水泥熟料中硅酸三钙和铝酸三钙的含量很高，因此水合产物中氢氧化钙和水合铝酸三钙的腐蚀敏感性也很高，不应在带有腐蚀性介质（例如软水、酸和盐）的环境中长时间使用[6]。硅酸盐水泥混凝土的侵蚀主要包括物理腐蚀和化学腐蚀。其中，最广泛和最普遍的化学侵蚀形式是硫酸盐侵蚀。

硫酸盐侵蚀引起的危害包括水泥混凝土的整体开裂和膨胀以及水泥浆的软化和分解[7]。水泥内过多的C3A 会导致混凝土的硫酸盐腐蚀，这主要是由于从硫化铝酸盐中形成了钙矾石。

该反应伴随着固体体积增加55%，从而扩大了浆料的内部体积，同时产生内部应力，并最终产生裂纹[18]。微晶钙矾石也可能引起体积膨胀。硫酸盐腐蚀始于SO与Ca（OH）2的反应：

这种反应也称为石膏腐蚀，因为它会导致约120%的固体体积膨胀[6]。对于很高的硫酸盐浓度，10 年之内或更长的时间里，石膏腐蚀的重要性仍不如钙矾石晶体腐蚀重要。但是，即使接触硫酸盐很久，即使硅酸盐水泥中的铝酸盐浓度较低，石膏腐蚀也是其损坏的主要原因[7]。

3 结语

随着科学技术和人类文明的发展，人类生产活动的范围正在扩大。各种水泥混凝土项目均在公路桥梁、海洋工程、核反应堆、电站水坝等重大工程项目中使用。这些项目与国民经济和民生有关，因此具有高耐久性的水泥混凝土将发挥越来越重要的作用。