混凝土耐久性的主要因素與其提高的措施

艾合提·卡迪爾

摘 要：混凝土耐久性是指混凝土構(gòu)件在長(zhǎng)期使用條件下抵抗各種破壞因素作用而保持其原有性能的性質(zhì)。近年來(lái)，隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，高性能混凝土的研究與應(yīng)用普遍得到人們的重視，混凝土耐久性的研究則是其核心的研究?jī)?nèi)容。

關(guān)鍵詞：混凝土耐久性； 主要因素； 提高措施

【文章編號(hào)】1627-6868（2017）08-0048-02

1.影響混凝土耐久性的主要因素

1.1混凝土的抗?jié)B性

混凝土的抗?jié)B性是指混凝土在壓力水的作用下抵抗?jié)B透的能力。如果混凝土的抗?jié)B性不好、溶液性的物質(zhì)能浸透混凝土、與混凝土的膠結(jié)材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而使混凝土的性能劣化。在鋼筋混凝土中、由于水分與空氣的滲透、會(huì)引起鋼筋的銹蝕。鋼筋的銹蝕導(dǎo)致其體積增大、造成鋼筋周圍的混凝土保護(hù)層的開(kāi)裂與剝落、使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)失去其耐久性。滲透性對(duì)混凝土的抗凍性也有重要的影響。因?yàn)闈B透性決定了混凝土可能為水飽和的程度。滲透性高的混凝土、其內(nèi)部孔隙為水分充滿、在水的冰凍壓力作用下、混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更易于產(chǎn)生損傷與破壞。因此可以說(shuō)、混凝土的抗?jié)B性是其耐久性的第一道防線。混凝土與其微觀結(jié)構(gòu)的劣化和侵蝕性介質(zhì)的傳輸有關(guān)、混凝土的滲透性取決于其自身的微結(jié)構(gòu)和飽和水程度、是決定混凝土性能劣化的關(guān)鍵因素。因此可能通過(guò)檢測(cè)混凝土的滲透性來(lái)評(píng)估其耐久性。

1.2混凝土的抗凍性

混凝土的抗凍性決定于水泥石的抗凍性和骨料的抗凍性。從冰凍對(duì)水泥石和骨料的作用可以看出諸多因素影響混凝土的抗凍性。這些因素包括：水分遷移路徑的距離、混凝土的孔結(jié)構(gòu)、混凝土的飽和度、混凝土的抗拉強(qiáng)度以及冷卻速度等。提高混凝土的抗凍性可以采用以下措施；

（1）引氣：這是因?yàn)樵谒嗍艿絻鋈谧饔脮r(shí)、水分遷移所引起的壓力、可以由引入的微細(xì)氣泡得到釋放。一般說(shuō)來(lái)、混凝土的抗凍性隨著陰氣量的增加而增加。而當(dāng)含氣量一定時(shí)、氣泡尺寸、氣泡數(shù)量和氣泡的間距都會(huì)影響混凝土的抗凍性能。

（2）控制水灰比：水泥石內(nèi)的大孔隙量與水灰比和水化程度有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)、水灰比小、水化程度高則水泥石中的孔隙越少。由于表面張力的原因、大孔隙內(nèi)的水比小孔隙內(nèi)的水更易于結(jié)冰、因此、在同等條件下、水灰比大的水泥石內(nèi)可結(jié)冰的水更多、發(fā)生凍融破壞的幾率更大。

（3）降低飽和度：混凝土的飽和度對(duì)凍融破壞有很大的影響、干燥的或部分干燥的混凝土不容易受到凍融破壞。一般存在一個(gè)臨界飽和度、當(dāng)混凝土的含水量大于此飽和度、混凝土易受凍破損剝落。在混凝土工程中、通過(guò)控制養(yǎng)護(hù)條件可以使混凝土的飽和度低于臨界飽和度。

1.3 鋼筋銹蝕

混凝土中鋼筋的銹蝕主要屬電化學(xué)腐蝕、必須同時(shí)具備4個(gè)條件才會(huì)發(fā)生腐蝕。

（1）鋼筋表面要有電位差、不同電位的區(qū)段之間形成陽(yáng)極-陰極；

（2）在陰極和陽(yáng)極之間、電解質(zhì)溶液的電阻很小；

（3）在陽(yáng)極：鋼筋表面要處于活性狀態(tài)、容易進(jìn)行氧化反應(yīng)。

（4）在陰極：鋼筋表面要有足夠數(shù)量的水分和溶解氧。

混凝土中鋼筋的銹蝕受許多因素影響。混凝土的密實(shí)度、混凝土保護(hù)層的厚度及完好性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)及混凝土的液相組成（pH值及CI?含量等）均屬于固有地內(nèi)在影響因素、而周圍介質(zhì)的腐蝕性、周期性的冷熱交替作用及凍融循環(huán)作用等均屬于外界影響因素。混凝土中鋼筋銹蝕是多種因素綜合作用的結(jié)果。因此、防止鋼筋銹蝕也必須從多方面入手綜合采取措施。

A.合理選材：必須根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用條件合理選用混凝土原材料及鋼筋類別。

B.提高混凝土的密實(shí)度：首先應(yīng)從選擇混凝土最佳配合比入手、并應(yīng)盡量降低水灰比。為此應(yīng)考慮采用各種減水劑、特別是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的高校減水劑。另外、施工中應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量管理、改善混凝土的施工操作方法、即在混凝土施工中、應(yīng)該按規(guī)定的時(shí)間與數(shù)量檢查混凝土組成材料的質(zhì)量與用量、在攪拌地點(diǎn)及澆筑點(diǎn)要檢查混凝土拌合物的坍落度或維勃稠度、應(yīng)當(dāng)攪拌均勻、澆灌和振搗密實(shí)、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、去確保混凝土的密實(shí)度，

C.增加保護(hù)層的厚度：適當(dāng)增加混凝土保護(hù)層厚度、避免保護(hù)層開(kāi)裂、能防止在使用其內(nèi)碳化到鋼筋表面、并能阻止腐蝕介質(zhì)滲透到鋼筋表面、這是保護(hù)鋼筋免遭銹蝕的重要措施。

D.采用耐腐蝕鋼筋：在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中使用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮使用耐腐蝕鋼筋。常用的耐腐蝕鋼筋有環(huán)氧涂層鋼筋、鍍鋅鋼筋及不銹鋼鋼筋等。

E.對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)噴刷防腐涂層：在在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面涂刷或噴涂防腐層能防止腐蝕介質(zhì)滲透到鋼筋表面、從而提高結(jié)構(gòu)耐久性。常用的防腐涂層有聚合物水泥砂漿、油漆、瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂等有機(jī)防護(hù)材料、以及近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的無(wú)機(jī)防腐抗?jié)B材料等。

F.采用特種混凝土：常用的特種混凝土有聚合物水泥混凝土、聚合物浸漬混凝土及水玻璃耐酸混凝土等。這些混凝土在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中也有很高的抗腐蝕性能、因而能防止鋼筋生銹。但這些特種混凝土主要還是作為耐腐蝕、抗?jié)B混凝土、以作防護(hù)層為主。

G.采用鋼筋祖秀劑：為防止氧鹽對(duì)鋼筋的腐蝕、常采用鋼筋祖秀劑。特別是在沿海地區(qū)采用海砂或摻有氧鹽防凍劑的混凝土中、阻銹劑是不可缺少的。常用的阻銹劑有陽(yáng)極型阻銹劑、陰極型阻銹劑、吸附性阻銹劑、復(fù)合型阻銹劑。

2.提高混凝土耐久性的技術(shù)措施

為了提高混凝土的耐久性、目前一些重要的工程中已開(kāi)始采用高性能混凝土。相對(duì)于普通混凝土而言、高性能混凝土具有更低的水灰比。此外、通過(guò)摻入不同品中、不同細(xì)度及不同摻量的外加劑、取代混凝土中部分水泥后、會(huì)使混凝土的密實(shí)度高、體積穩(wěn)定性好、強(qiáng)度也高、故耐久性也更好。這些都是高性能混凝土的特點(diǎn)。提高材料的耐久性具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和實(shí)際意義。應(yīng)用耐久性好得材料、雖會(huì)提高原材料的價(jià)格、施工的難度也可能會(huì)增加、但因材料的使用壽命長(zhǎng)、建筑物的有效使用壽命也相應(yīng)延長(zhǎng)、降低了使用過(guò)程中各項(xiàng)維修費(fèi)用、利用率高、收益大、最終使整體建筑的綜合費(fèi)用下降、可以獲得明顯的綜合經(jīng)濟(jì)效益。提高混凝土耐久性的技術(shù)措施、可從以下四個(gè)主要方面入手：

2.1合理選用水泥

水泥從化學(xué)性質(zhì)來(lái)看、有地呈酸性、有的抗堿性腐蝕強(qiáng)。合理選用水泥、可以避免人為的中和反應(yīng)、這對(duì)于混凝土的抗腐蝕性能有利。

2.2控制混凝土的水灰比和水泥用量

配制混凝土盡量使用較小的水灰比、可以確保混凝土凝結(jié)、硬化后孔隙率小，在可能的條件下多加些水泥、會(huì)顯得混凝土水泥漿較多、這兩點(diǎn)式保證混凝土成型密實(shí)度的關(guān)鍵。為此、在混凝土施工規(guī)范中、國(guó)家規(guī)定了混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。其含義是要求配制混凝土?xí)r所用水灰比應(yīng)不超過(guò)表中規(guī)定的最大水灰比；所用水泥數(shù)量、應(yīng)不少于表中規(guī)定的最小水泥用量。

2.3加強(qiáng)振搗、提高混凝土構(gòu)件的密實(shí)度

對(duì)澆模后的混凝土進(jìn)行最佳搗固、是提高混凝土密實(shí)度的重要工序。混凝土密實(shí)度高了、不僅強(qiáng)度高、孔隙率少、透水的通路也相應(yīng)地減少、水不容易進(jìn)入混凝土內(nèi)、抗?jié)B性、抗凍性和抗蝕性能就提高了、混凝土的耐久性也就好了。

2.4在混凝土表面加保護(hù)層

地下混凝土結(jié)構(gòu)作外墻防水層加以保護(hù)、使其不受地下水和土壤的侵蝕；地上混凝土結(jié)構(gòu)外墻作裝修、如抹灰、刷涂料、黏貼材料（貼瓷磚、錦磚、面磚、花崗石板材、水磨石板材等）、還可以作水刷石、干黏石、剁假石以及拉毛等、使混凝土結(jié)構(gòu)可不直接受曝曬、不直接受風(fēng)、雨、雪的侵蝕、不受大氣中有害氣體的腐蝕、從而提高耐久性。endprint