關于混凝土耐久性的研究

張 瑾

(中核新能核工業工程有限責任公司，山西 太原 030012)

關于混凝土耐久性的研究

張 瑾

(中核新能核工業工程有限責任公司，山西 太原 030012)

從混凝土材料自身因素、制作工藝、外界環境等方面分析了影響其耐久性的主要因素，并通過實驗研究了不同環境下的混凝土耐久性，提出了摻入有機硅防水劑、高效活性礦物材料、使用纖維增強復合材料等提高混凝土耐久性的預防措施。

混凝土，耐久性，影響因素，預防措施

0 引言

隨著建筑行業的高速發展，混凝土已經成為當代土木建筑材料中最為廣泛應用的材料之一。混凝土主要由水泥、骨料、水，以及一些其他的外加劑組成，這些材料在攪拌、澆搗、養護之后形成抗壓強度很高的密實型人工材料。混凝土的應用范圍非常廣，包括造船業、基建工程、海洋工程等領域，因此研究混凝土耐久性就非常重要，特別是重要的結構部位，對結構安全產生很大影響。

1 混凝土耐久性的影響因素

混凝土的耐久性受很多因素影響，例如鋼筋銹蝕、凍融、高溫、化學侵蝕等，所以混凝土的耐久性是一個綜合性的問題。影響混凝土耐久性的因素有主要以下幾個方面。

1.1 材料自身因素

材料自身的問題是影響混凝土耐久性的重要因素。建筑構件大部分由混凝土與鋼筋組成，因而這兩種材料的質量對混凝土的耐久性有決定性意義。如果混凝土中的水泥強度等級不夠、骨料級配較差等，混凝土硬化后的抗壓強度將受到嚴重影響，另外鋼筋作為混凝土結構的骨架如果存在質量問題，也將對混凝土整體結構的強度和穩定性產生不良影響。

1.2 制作工藝因素

構件的制作工藝也是混凝土耐久性的一個重要影響因素。因為在制作的過程中由于外界因素的影響混凝土的內部結構會產生一些變化，這些材料內部的變化將導致混凝土整體性變差。例如在混凝土攪拌過程中骨料的分配不均勻，可能產生“蜂窩”等現象，最終導致混凝土的局部承載力降低，混凝土的耐久性也隨之下降。又如混凝土內部的鋼筋在綁扎、焊接時存在質量問題會造成混凝土后期的使用中結構失穩整體破壞。

1.3 環境因素

混凝土結構所處的環境很大程度上對耐久性的影響是最直接的，而且想防止環境因素對耐久性的影響比其他因素要困難的多。大體可以把環境因素分為三類：

1)溫度。

溫度對混凝土的影響是最顯著的，因為隨著溫度的變化不同混凝土將發生膨脹和收縮變形，從而在混凝土內部產生溫度應力，在構件節點部位也將產生不同程度的變形，結構的整體性發生破壞。

2)水。

外部環境中的水分對混凝土的影響也很明顯。首先降雨等會直接對混凝土表面產生沖刷，使構件表面材料破壞。另外外部環境中的水將與混凝土中的化學物質發生緩慢的水化作用使結構內部發生變化，承載力降低。

3)外界化學物質。

外界化學物質對耐久性的影響是最嚴重的。化學物質會與鋼筋混凝土材料發生化學反應，例如外界的氯元素的存在會使鋼筋發生銹蝕，鋼筋與混凝土之間的握裹力減小，承載力變小，整體結構的強度和剛度都降低，耐久性變差。

2 不同環境下混凝土耐久性的研究

2.1 氯鹽環境下耐久性研究

通過采用室內電通量法，觀察不同條件下混凝土中的氯離子擴散系數情況。通過實驗過程的記錄和觀察發現，氯離子的擴散系數與混凝土制作過程中的水灰比及單方水泥用量有很大關系。實驗顯示當水灰比從0.3增大到0.5時，混凝土的電通量和氯離子的擴散系數也隨著水灰比的增加而增大，另外增加水泥用量，電通量和氯離子的擴散系數也隨著增大。在混凝土中加入部分粉煤灰后28 d與56 d齡期試件表現出的變化不同，養護28 d齡期的試件電通量增加，氯離子的擴散系數隨著電通量的增加而增大，反觀56 d齡期的混凝土試件則出現全部降低的現象。結合以上分析得出：除含有特殊成分的混凝土外，不同齡期的電通量和氯離子的變化情況有很大的相似性，另外因為粉煤灰會降低混凝土的電通量，所以用電通量作為研究混凝土中氯離子的指標時其結果往往不太可靠。

2.2 碳化環境下混凝土耐久性的研究

對碳化環境下的混凝土研究是通過室內實驗使混凝土快速碳化，然后進行性能測試。通過實驗過程的記錄和分析得出：混凝土的碳化程度與材料中的水灰比和含氣量有關聯。通過觀察發現當含氣量超過8%時，混凝土的碳化深度加深，當摻入的粉煤灰量小于20%時隨著礦渣粉的增加混凝土的碳化深度逐漸減小。另外混凝土的強度和滲透性也是影響混凝土碳化的主要因素。

2.3 凍融環境下混凝土耐久性的研究

凍融環境下的混凝土耐久性的研究是在凍融環境下做多個不同條件下的凍融試驗，評價混凝土抗凍性的依據為耐久性系數。通過實驗發現水灰比、單方水泥的用量、含氣量、活性物質的摻合量是影響凍融性的主要因素。實驗顯示混凝土的含氣量在4%～9%之間時抗凍性較好，這也就表明含氣量是混凝土抗凍性的決定性因素。另外實驗還得出混凝土的抗凍性與電通量和滲透性沒有必然的聯系，對混凝土的影響不大。

3 提高混凝土耐久性的預防措施

通過以上得出影響混凝土耐久性的主要因素是存在于混凝土內部的水分以及外界環境中的化學有害物質。所以想要提高混凝土的耐久性要從提高混凝土的密實度，防止空氣中的有害物質及水分對混凝土進行侵蝕入手，根據以上分析可以通過如下方法提高混凝土的耐久性。

3.1 適當摻入有機硅防水劑

有機硅防水劑的主要功能是可以阻止外界的氯離子侵入到混凝土內部。混凝土構件使用一段時間后出現腐蝕，在表面產生裂縫，這些裂縫的存在為氯離子進入混凝土內部破壞內部結構提供了便利條件，對混凝土的耐久性產生很大影響，而有機硅防水劑的存在可以阻斷外部水分和氯離子等等進入混凝土內部，可以有效的提高其耐久性。

3.2 摻入高效活性礦物料

提高混凝土耐久性的根本方法是解決混凝土中的孔隙問題，孔隙率減小混凝土的密實度提高，并且可以阻礙外界有害物質進入混凝土內部產生破壞。可以在混凝土的攪拌過程中摻入具有活性的礦物材料，其產生的膠凝物質可以提高混凝土的強度并且可以提高抗滲性、抗凍性、抗水性等性能，繼而也可以提高混凝土的耐久性。

3.3 纖維增強復合材料的使用

所謂纖維增強復合材料是當今應用的一種新型復合材料，主要由連續纖維和樹脂基體復合構成，性能方面具有抗腐蝕性、抗滲透性的優秀能力，不但可以有效的增強混凝土的結構性能，并且可以使混凝土更加密實，阻止了有害物質的侵入，能夠有效提高混凝土耐久性。

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Research on the durability of concrete

Zhang Jin

(CNNCXinnengNuclearEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

By itself from the concrete material factors, production process, the external environment and other factors set forth the main factors affecting the durability. Through experimental research of concrete durability under different circumstances, put forwards a incorporating silicone waterproofing agent, efficient incorporation of active mineral material, the use of fiber-reinforced composite materials such preventive measures of inprove concrete durability of improve concrete durability.

concrete, durability, influencing factors, precautions

1009-6825(2015)07-0105-02

2014-12-25

張 瑾(1987- ),男，助理工程師

TU528

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