浅谈混凝土结构耐久性

杨锦林

【摘要】混凝土结构因具有可塑性较强、整体性较好以及后期需要的维修费用较少等优势而备受青睐，被广泛应用在建设工程中。本文概述了混凝土的结构耐久性，并对影响混凝土结构耐久性的混凝土的碳化、冻融破坏以及碱集料反应、钢筋的锈蚀这四个方面进行了详细分析，在此基础上提出了一些提升混凝土结构耐久性的措施。

【关键词】混凝土结构;耐久性;影响因素

【中图分类号】TU528.7

【文献标识码】B

【文章编号】1671-3362（2020）11-0126-02

当前出现大量的混凝土结构提前失效的情况，混凝土耐久性达不到预期指标，带来大量维修以及重建费用，使国家的财政压力增加。因此，对影响混凝土结构耐久性的各种因素深入分析，并有效提高混凝土结构的耐久性，是当前亟待解决的问题。

1.影響混凝土结构耐久性的因素及分析

1.1混凝土的冻融破坏影响

当混凝土处在饱水状态或外界潮湿的情况下，环境温度在0℃上下波动且变化有一定幅度，会导致混凝土出现内部松弛，产生疲劳应力，冻融的循环反复致使混凝土从外表逐渐到内里出现剥蚀脱落，这就是混凝土的冻融破坏。混凝土的冻融破坏作用会持续累积，由表面向内部延伸破坏混凝土的结构，甚至使裂缝相连，使混凝土的强度大幅度降低。对混凝土冻融破坏的主要影响因素可概括为三方面：（1）混凝土的水灰比，其水灰比大就有较大的混凝土孔隙率，使混凝土很高的吸水率，会造成严重的混凝土结构破坏。（2）孔结构以及孔隙的特征，若是连通毛细孔比较容易吸水出现饱和状态，就会使混凝土严重冻害。若孔隙密闭，很难吸水，则会产生程度很小的冻害。（3）饱水度的高低，若是混凝土的孔隙不是完全吸水饱和的状态，冰冻压力会使水分转移到其他空隙处，使膨胀应力有效降低，混凝土就会受到较小的破坏作用[1]。

1.2混凝土的碳化影响

1.2.1混凝土碳化反应的结果

混凝土的碳化反应会出现两种结果：（1）所生成的碳酸钙等固态物质会将混凝土的孔隙堵塞，降低了混凝土的孔隙率，同时有效抑制二氧化碳的扩散，大幅度提高了混凝土的密实度。（2）混凝土孔隙中的二氧化钙浓度和pH值降低，致使钢筋出现锈蚀情况影响其安全性。

1.2.2影响混凝土的碳化的因素

概括来说，混凝土碳化主要有两方面的影响因素：（1）混凝土的材料因素，水泥不同，其矿物组成等成分就会有差别，会对水泥中活性以及混凝土的碱度产生直接影响，从而影响了碳化的速度。混凝土的碳化速度会因为水泥较多熟料而减慢。若材质较为致密坚实，且骨料混凝土级配好，能使碳化速度减慢。（2）环境条件因素，当外界温度大幅度降低时，混凝土的表面就会因收缩而产生一定的拉力。若超过混凝土的抗拉强度，表面会开裂，会使更多的二氧化碳和水分掺入，使混凝土碳化的速度加快。当温度增高时，同样也会使碳化速度加快。

1.3混凝土碱集料反应影响

1.3.1碱骨料反应种类

碱骨料反应有三种：（1）碱与硅酸反应，此反应分布最广且对其研究也最多。碱硅酸反应是混凝土的碱组分和骨料中活性强的二氧化硅间发生反应，致使出现侵蚀骨料的情况。在反应过程中会有碱硅酸凝胶生成，能吸收周围的水分而使混凝土膨胀开裂。（2）碱硅酸盐反应，混凝土的碱组分和硅酸盐矿物质间发生化学反应致使混凝土开裂。碱与硅酸盐反应实质是骨料的白云石和孔溶液中的碱在骨料颗粒的内部中发生反应，水镁石中的氢氧化镁晶体排列和黏土吸水膨胀两方面的压力导致混凝土内部出现应力，出现开裂。（3）碱与硅酸盐反应，混凝土中的碱和部分骨料具有层状结构的硅酸盐间发生反应，致使层间距变大，骨料出现膨胀情况，混凝土开裂。

1.3.2影响混凝土碱集料反应的因素

站在碱骨料反应发生的条件的角度考虑，主要有三方面的影响因素造成混凝土出现开裂膨胀的情况：（1）活性骨料因素，混凝土具有碱活性的骨料是导致混凝土碱集料反应的主要因素。所以应尽可能选择无碱活性的骨料应用于施工中。（2）活性掺合料因素，混凝土中掺用硅灰、矿渣等活性掺合料，能有效抑制碱骨料反应。其中活性掺合料和混凝土结构中的碱发生反应的产物，会在混凝土中分散比较均匀，而非在骨料表面集中。所以其膨胀就不会破坏混凝土，还能使混凝土的含碱量有效降低，起到较好的抑制作用。（3）水分因素，若碱骨料反应中没有水分参与，就会使其大幅度减少，甚至出现完全停止的情况。所以，应采取有效的措施防止混凝土结构中掺入外界水分[2]。

1.4钢筋的锈蚀影响

当混凝土中钢筋的钝化膜遭到破坏，会在有足量的水和氧气时出现电化腐蚀。混凝土中钢筋表面因锈蚀疏松，锈蚀物会向混凝土孔隙扩散，详见图1。混凝土的钢筋锈蚀不仅会减小钢筋有效截面，还会使混凝土保护层出现膨胀开裂和脱落的状况，使钢筋和混凝土间的黏合作用明显降低。当混凝土中钢筋表面的钝化膜遭到破坏后，主要有三方面因素会影响钢筋锈蚀：（1）混凝土液的pH值会对钢筋锈蚀速度较大影响。混凝土液的pH值小于4，钢筋锈蚀速度就会增加。（2）混凝土密实度以及保护层厚度，若混凝土较密实会使破坏性介质难以进入，会抑制钢筋腐蚀。保护层厚度越大会有效减少钢筋锈蚀，但保护层厚度也有严格的规定。（3）水泥品种以及掺合料，粉煤灰等矿物掺合料能够使混凝土的碱性降低，对钢筋锈蚀破坏产生影响[3]。

2.提升混凝土结构耐久性的措施

2.1科学选择混凝土结构的组成材料

2.1.1合理选用混凝土材料，减水剂适量掺入

（1）合理选用混凝土各组成材料以及钢筋，按照相关规范规定严格检验进场的原材料，并对颗粒及配比进行合理改善，有效保障混凝土的密实性。水泥类的材料中水泥砂浆的凝结硬化程度决定了其强度以及工程性能。混凝土的耐久性会因为水泥石遭受破坏而被破坏。因此，在选择集料时应对其碱活性以及耐蚀性等进行全面考虑，选择级配合理的材料，使新拌混凝土的和易性得以有效改善，从而使混凝土的密实度提高。（2）掺入适量高效减水剂，在满足新拌混凝土的流动性的前提下，将用水量尽可能降低，使水灰比减少，从而有效降低混凝土的孔隙率。水泥加水搅拌后会有含较多拌和水的絮凝状的结构生成，会使新搅拌混凝土的工作性降低。在其中适量高效减水剂能产生溶剂化水膜，能使水泥的悬浮状态稳定下来，还能使絮状物的拌和水减少。高效减水剂的掺入能将水灰比降低到，从而使混凝土内部的孔隙率减少。

2.1.2重视抗硫酸盐腐蚀及抗碳化

（1）抗硫酸盐腐蚀，当外界腐蚀物质渗入混凝土结构中，会导致水泥石发生化学反应和物理变化，使混凝土遭受侵蚀。严格控制水灰比能防止出现硫酸盐腐蚀情况。若出现硫酸盐被严重腐蚀的情况，应采用掺混合料的水泥来进行保护。掺合料有含有较多活性硅的天然火山灰、粉煤灰等。現成的石膏矿渣水泥也是较好的代用品。若混凝土是预制品，应通过高压蒸汽养护，可使水化浆体中的氢氧化硅以及硫型水化硅酸盐消除。（2）抗碳化，当将早强硅酸盐水泥掺入使用后，碳化的速度是最慢的，硅酸盐水泥则是较快。而使用混合水泥，因含有较少的二氧化钙，其碳化速度则最快，碳化速度在很大程度上影响混凝土的强度。因此应采用高性能的混凝土来提高碳化性能。

2.2严格控制施工质量

施工单位可具体从以下两方面加强控制：（1）抗磨损，混凝土有较高的抗压强度，其抗磨性能就好。应采用低水灰比的高强混凝土来提高致密性，从而使其耐磨性得以提高。实际施工时应对混凝土表面进行按压抹搓，直至平整。当有泌水应将修正时间适当延长，达到让水分充分蒸发的目的。（2）加强混凝土结构的日常维护，在混凝土结构的使用期间应提高检测频率，增加维护次数，并及时有效修理损坏处。尤其是当基础设施建设处在露天等恶劣的环境下时，应建立相应的检测以及评估系统，为混凝土的正常使用提供有力保障[4]。

3.总结

综上所述，随着我国经济的快速发展，工程建设规模不断扩大，混凝土结构需求量呈现增多的趋势，混凝土结构的耐久性面临更高要求。针对混凝土的碳化、冻融破坏以及碱集料反应、钢筋的锈蚀等影响因素，可以科学选择混凝土结构的组成材料和严格控制施工质量采取有效措施，有效保障混凝土结构的耐久性。

参考文献

[1]林丽辉.混凝土结构耐久性浅谈[J].绿色环保建材，2020（10）：24-25.

[2]李建新.混凝土结构耐久性的影响因素及其应对措施研究[J].城市建设理论研究（电子版），2020（18）：107-108.

[3]张昆.水工混凝土结构耐久性影响因素分析及控制[J].绿色环保建材，2020（4）：14，16.

[4]杨国征.提升钢筋混凝土结构耐久性技术研究进展[J].居业，2020（4）：76，78.

（作者微信号：yjlin0403）