对混凝土的抗冻耐久性的研究

谢云鹏

摘要：本文分别对混凝土的抗冻性、抗渗性的机理及改善措施进行了深入的研究和介绍，并着重探讨了混凝土的耐久性即耐磨性、碳化、钢筋锈蚀等作用机理和改进措施，全面的分析了混凝土的几种性能，并为混凝土在施工过程中的使用提供了参考，以保障混凝土的质量，提高工程安全性和使用性。

关键词：混凝土;抗冻性;抗渗性;耐久性

通常所說混凝土结构的耐久性，就是指混凝土结构在自然环境、材料内部因素以及使用环境的作用下保持其自身工作能力的性能。这里自然环境、材料内部因素以及使用环境的作用指的是化学或是物理作用。

一、混凝土耐久性的概念以及重要性

将混凝土抵抗环境介质作用并一直保持其良好的体积稳定性以及使用性能，然而维持混凝土结构的安全，正常使用的能力俗称为耐久性。依据工程事故的调研以及有关试验的分析，混凝土结构的耐久性失效主要分以下大概这几类：渗透、钢筋的锈蚀、碱—骨料反应、冻融、混凝土的碳化以及化学腐蚀等。其他还有摩擦损伤、疲劳、生物腐蚀、钢筋反应腐蚀等。

混凝土耐久性重要性强度以及耐久性一直就被看作是混凝土的两大基本性能。在水上又或是海上建筑中耐久性通常比强度更为重要。因为下列原因混凝土耐久性通常都被重视：1.大多数的混凝土建筑物的破坏原因是与耐久性有关，而单独因为荷载又或是种种原因的就很少。提高混凝土的耐久性，延长了建筑物的使用期限，减少维修工作，能够节约大量经费以及能源，收到巨大的经济效益。2.水泥混凝土近期可以发展的新用途对于耐久性都会有更高的要求。3.在建筑物使用期间，强度受到耐久性的影响发生变化。作为安全保证的强度，也是耐久性影响下的强度，而不是原来的混凝土设计强度。

二、混凝土耐久性的影响因素

2.1混凝土的抗渗性

混凝土的抗渗性与混凝土结构的密实度及孔隙的大小息息相关，混凝土抗渗性用抗渗等级表示，分P4、P6、P8、P10、P12共五个等级。

在混凝土结构的配合比设计中，渗透性是一个十分关键的指标，与混凝土中的孔隙结构有着密切的关联。混凝土的孔隙结构包含集料中的孔隙、水泥石浆体孔隙等，施工方法不当也会导致部分蜂窝结构。一些可溶性有害物质、液体、以及气体会造成混凝土的钢筋锈蚀、抗冻融能力下降、碳化等现象。

2.2混凝土的碳化

碳化是混凝土耐久性的隐形杀手，其作用机理是CO2气体与其碱性物质起化学反应后生成水和碳酸盐物质，降低混凝土的碱度称之为混凝土碳化，其化学反应的方程式为：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。由此可见，碳化作用会间接引起其混凝土性能的劣化，使混凝土结构物的耐久性和使用性能及安全性能大大降低。

2.3混凝土的抗侵蚀性

混凝土的抗侵蚀性包括氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀等，当混凝土所在环境中含有侵蚀性介质时，要求混凝土具备抗侵蚀的基本能力。

氯离子侵蚀是一种最有害的侵蚀现象，会导致混凝土快速被损坏。浆体孔液中含有大量的碱，其pH只可达13，因浆体孔液的化学性质，混凝土基本表现为强碱性。但氯盐溶液具有较强的酸性，侵蚀作用的大小则取决于氯离子与结合的阳离子种类及氯盐溶液浓度。氯离子对于桥梁板面和水泥混凝土路面具有明显的破坏作用，还包括对钢筋内部的锈蚀。

自然界存在各种硫酸盐，硫酸盐溶液会进入到混凝土基体中或与混凝土结构接触，进而使混凝土结构的完整性和稳定性降低。

2.4混凝土的碱-集料反应

碱集料反应是近年来专家们研究的热门话题，被称为混凝土的癌症，是指原材料中的活性物质与碱性成分发生化学反应，生成膨胀物质而引起混凝土内部应力而开裂损坏的现象。这类化学反应造成的损坏既难以阻止，又难以预防，一旦发生此类化学反应，会对混凝土结构物造成极大的损坏。所以日常要严格控制砂石料等原材的检测，避免发生碱-集料化学反应。

2.5混凝土抗冻性

混凝土的抗冻性也是影响混凝土的耐久性关键指标之一，用抗冻等级表示，共九个等级，分别是F10、F15、F25、F50、F100，F150，F200，F250和F300。F50以上的混凝土简称抗冻混凝土。工程上一般采用掺加引气剂的方法来增加混凝土内部的气泡，气泡空间会消除冰晶的扩张，极大的消除了孔壁产生的胀压力。

2.6养护条件

养护对混凝土的耐久性有着至关重要的作用，混凝土在凝结硬化时，存在着收缩现象，从而影响混凝土结构的紧密性，大大缩短混凝土结构的使用寿命。不同施工条件下的混凝土养护方式也是不同的，对于地下施工部分的混凝土养护，大多采用蓄水的养护方法，对于地上部分混凝土结构大多采用覆盖并保湿养护。养护条件对混凝土结构的耐久性影响深远，其中保湿养护和保温养护更是重中之重，如果前期结构物养护不好，会很容易造成混凝土开裂，给工程带来难以估量的损失。

三.混凝土裂缝控制措施

为了有效的加强对于混凝土裂缝控制工作，混凝土工程相关工作人员需要重点关注温度的控制、在高温环境下浇筑混凝土时需要对其进行分段、分层，一般来说应当将浇筑长度划分为10m左右最为合理。除此之外，为了有效的实现浇筑层面散热的目的，混凝土浇筑应当安排在早晨或者是夜间进行，从而防止高温的影响。除此之外，混凝土工程相关工作人员还可以在混凝土内部铺设水管，借助冷水从而达到快速实现浇筑层面散热的目的。混凝土工程相关工作人员除了关注高温天气，还应当关注低温天气的浇筑情况，当气温出现骤降时，混凝土工程相关工作人员需要及时对其表面进行保温，防止混凝土表面由于急剧的温度变化而导致出现混凝土裂缝等问题。

结语

综上所述，开展混凝土工程耐久性的分析与研究工作是非常有必要的，只有不断的深入进行研究，才能够发现混凝土工程耐久性存在的问题，并采取针对性的解决措施。

参考文献

[1]张云清.氯化物盐冻作用下混凝土构件的耐久性评估与服役寿命设计方法[D].南京航空航天大学，2015.

[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，2015