小議影響混凝土結構耐久性的因素及改善措施

盧洋洋　梁曉暉

摘要：介紹了混凝土結構的耐久性的概念，從常見的混凝土耐久性破壞如凍融破壞、滲透破壞、堿骨料反應、混凝土的碳化和化學侵蝕這五個方面對混凝土結構發生耐久性失效的原因及影響因素進行簡單分析和介紹，并提出了提高混凝土結構耐久性的措施。

關鍵詞：混凝土結構 耐久性 破壞 措施

0 引言

長期以來，混凝土始終是建筑施工中常用的建材之一。隨著建筑界施工技術的進步和工藝流程的改進，混凝土強度不斷提高。在發達國家，60MPa～100MPa的高強混凝土已廣泛應用于建筑施工中。眾多工程實例表明，混凝土強度的破壞已不再是引發混凝土結構病害的主導因素，根本原因在于結構耐久性差所造成的。現階段，建筑界對混凝土性能尤其是耐久性的認知程度不斷深化，特別是某些大中型建筑物，在設計階段就高度重視混凝土耐久性的研究。

1 混凝土耐久性的概念

混凝土結構耐久性是混凝土結構在自然環境、使用環境及材料內部因素的作用下（指物理作用或化學作用），保持其自身工作能力的性能。混凝土結構在服務年限內是否穩定可靠，在很大程度上取決于其耐久性能否達到設計要求。可見，耐久性是保證混凝土構件在服務年限內可以正常使用的一項基本性能。

2 混凝土結構耐久性問題的分析

2.1 混凝土凍融破壞 混凝土凍融破壞是指混凝土在飽水或潮濕的狀態下，由于環境中溫度的正負變化，導致混凝土內部松弛產生疲勞應力，反復的凍融循環造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現象。

引起凍融破壞的因素大致包括以下幾點：①水灰比：水灰比越大，使凝土孔隙率越大，導致混凝土的吸水率增大，最終導致混凝土結構凍融破壞嚴重。②孔結構和孔隙特征：連通毛細孔易吸水飽和，使混凝土凍害嚴重。③飽水度：若混凝土的孔隙非完全吸水飽和，冰凍過程產生的壓力促使水分向孔隙處遷移，從而降低冰凍膨脹應力，對混凝土破壞作用就小。④混凝土自身強度：在相同的冰凍破壞應力作用下，混凝土強度越低，凍害程度就越高[4]。

2.2 混凝土滲透破壞 混凝土結構的滲透破壞是指氣體、液體或者離子等有害介質在混凝土中滲透、擴散或遷移，最終導致混凝土結構受到破壞。混凝土結構發生滲透破壞后，如補救不及時就可能影響混凝土結構的耐久性。影響混凝土滲透性的因素主要包括以下幾點：①混凝土的水灰比會影響混凝土孔隙的大小和數量，進而直接影響混凝土結構的密實性。水灰比越小，混凝土越密實，其抗滲性越好，反之亦然。②由于骨料和水泥漿的界面處易產生裂隙和較大骨料下方易形成孔穴，因此在水灰比相同時，混凝土骨料的最大粒徑越大，其抗滲性能越差。③蒸汽養護的混凝土，其抗滲性較潮濕養護的混凝土要差。④水泥的品種、性質也影響混凝土的抗滲性能。

2.3 堿骨料反應 混凝土中的堿與混凝土中的活性骨料發生反應，生成膨脹性物質，導致混凝土發生膨脹破壞，稱為堿骨料反應。堿骨料反應一旦發生很難阻止，更不易修補和挽救，被稱為混凝土的“癌癥”。從其發生的條件出發，分析該種破壞的影響因素主要是：①活性骨料：引起混凝土堿骨料反應的主要因素是混凝土中含有堿活性的骨料。②活性摻合料：摻用活性摻合料對堿骨料反應有明顯的抑制效果。③水分：堿骨料反應要有水分，如果沒有水分，反應就會大為減少乃至完全停止。因此，要防止外界水分滲入混凝土結構中以減輕堿骨料反應的危害。

2.4 混凝土的碳化 混凝土的碳化作用是指空氣中的二氧化碳氣體滲透到混凝土內，與其堿性物質起化學反應生成碳酸鈣和水，使混凝土堿度降低的過程，這一過程又稱混凝土的中性化。影響混凝土碳化的因素有很多，但概括其主要因素有兩方面，一方面是材料因素，另一方面是環境條件因素。①材料方面：不同型號、規格的水泥，其混合材量、外加劑、生料化學成分以及礦物組成都有明顯的差異，因此水泥的活性和混凝土的堿度也不盡相同，對混凝土抗碳化性能也有顯著的影響。通常水泥所含熟料越多，混凝土抗碳化的能力越好。不同的骨料品種和粒徑級配不同，其內部孔隙結構差別很大，直接影響混凝土的密實性。其材質致密堅實，級配好的骨料混凝土，其碳化的速度較慢。水灰比的角度，在水泥用量一定的條件下，增大水灰比，其混凝土的孔隙率增加，密實度降低，滲透性增大，空氣中的水分及有害物質較多的侵入混凝土內部，加快混凝土的碳化。②環境條件：溫度對混凝土碳化表現在當溫度下降較大時，混凝土表面收縮產生拉力，一旦超過混凝土的抗拉強度，使得混凝土表面開裂，為二氧化碳和水分滲入創造條件，加速混凝土碳化；另外，溫度高時，二氧化碳在空氣中的擴散系數較大，為其余氫氧化鈣反應提供了有利條件，陽光的照射加速了其反應的碳化速度。另外，影響混凝土碳化程度的因素還有養護方法和齡期，混凝土強度，相對濕度，CO2濃度等等。

2.5 化學侵蝕 一些侵蝕性介質，比如酸、堿、硫酸鹽、壓力動水等，侵入混凝土，可能會造成混凝土的化學腐蝕。化學腐蝕主要有三類，分別為溶出性侵蝕、溶解性侵蝕和膨脹性侵蝕。溶出性侵蝕：有的混凝土抗滲性能差，密實度低，在一定壓力的流動水中，水化產物Ca（OH）2會持續溶出，并逐漸流失，這會嚴重破壞水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣的穩定性，進而影響混凝土強度的形成。溶解性侵蝕：酸、堿侵蝕是溶解性侵蝕的兩個特征。在環境水的PH值低于6.5的條件下會發生酸侵蝕；水泥水化時會生成堿性物質，因此混凝土中呈堿性，在堿濃度低于15%、溫度達不到50℃的條件下，混凝土結構堿腐蝕現象不明顯，但若是高濃度的堿溶液或熔融狀堿，結構發生堿腐蝕的作用就十分明顯。膨脹性侵蝕：硫酸鹽和混凝土的水化產物產生化學反應，使混凝土膨脹，屬典型的膨脹性侵蝕。

3 提高混凝土耐久性的措施

3.1 提高混凝土抗碳化能力 碳化會降低混凝土堿度，使鋼筋脫鈍、銹蝕，破壞混凝土結構的耐久性。為提高混凝土質量，應盡量防止或延緩混凝土碳化。增加保護層厚度無疑是最直觀、最有效的方法。混凝土配合比也是影響混凝土碳化速率的主要因素。適當降低水灰比，保證水泥用量充足，摻加適量減水劑，都是延緩混凝土碳化速率的有效方式。此外，提高混凝土密實性、增強抗滲性、對混凝土采用覆蓋面層等措施，可延緩或阻止CO2向混凝土內部滲透的速度，從而增強混凝土抵御碳化的能力。

3.2 防止混凝土的凍融破壞 我國北方寒冷地區的混凝土結構常出現凍融現象。可通過降低水灰比、應用引氣技術來避免凍融病害發生。引入空氣微泡會影響混凝土強度的形成，因此要慎用引氣技術。

3.3 預防侵蝕性介質的腐蝕 侵蝕性介質——氯鹽對混凝土結構的影響最嚴重。施工中可通過限制水灰比，保證最低水泥用量以確保堿度，摻入適量硅灰、粉煤灰和磨細礦渣等優質摻和料等措施來改善混凝土抗氯離子滲透性能。

3.4 必需的保護層厚度 設置保護層能夠防止鋼筋銹蝕。增加混凝土保護層厚度能夠延緩腐蝕因子向鋼筋表面滲透的時間，增強鋼筋的抗銹蝕能力。在施工階段，必須用細石混凝土或水泥砂漿制作鋼筋墊塊，嚴禁使用短鋼筋作為墊塊。

3.5 原材料控制 首先要保證原材料配比符合設計要求。進場的原材料先登記送檢；堆置集料場地必須經硬化、分倉后再堆置；根據設計要求，粗集料一律分級計量、采購及儲運，標明集料的檢驗狀態；膠凝材料和外加劑儲存罐要用棉被包裹并搭設遮陽篷妥善存放。集料一律先篩洗再使用，以減少集料的含泥量，優化集料級配。集料要用鋼結構雨棚覆蓋保護，以平衡集料溫度及含水量。

4 結論

混凝土結構的密實度是影響其耐久性的主要因素。高性能混凝土所采用低水灰比及各種摻合料，以降低混凝土中水泥石結構致密、骨料顆粒與基體界面的孔隙率，提高混合料的粘結性能和抗滲性能。施工中，要嚴格控制水灰比，根據設計要求摻加適量的摻合料，就能有效改善混凝土構件的耐久性，以適應不同環境下的使用需求。在工程實踐中，高性能混凝土正是基于其良好的耐久性才被廣泛應用在各類混凝土結構設計中。高性能混凝土才是混凝土材料發展的首選方向。

參考文獻：

[1]溫偉標.混凝土耐久性的問題及提高措施[J].中國科技信息，1997，5（9）：64-65.

[2]盧靜，陳濤.試論混凝土耐久性的影響因素相關問題[J].科技資訊，2001，14（17）：8-11.

[3]孫健，馬世孝.淺議鋼筋混凝土耐久性的影響因素及改進措施[J].科技致富向導，2002，7（16）：71-72.

[4]閆曌燁.影響鋼筋混凝土耐久性的因素及改進措施[J].科技情報開發與經濟，2004，12（06）：99-101.

[5]鄧勇.淺談影響混凝土耐久性的主要成因及處理意見[J].黑龍江科技信息，2001，16（11）：47-48.