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件在長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。近年來，隨著混凝土技術的發展，高性能混凝土的研究與應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內容。

關鍵詞：混凝土耐久性； 主要因素； 提高措施

【文章編號】1627-6868（2017）08-0048-02

1.影響混凝土耐久性的主要因素

1.1混凝土的抗滲性

混凝土的抗滲性是指混凝土在壓力水的作用下抵抗滲透的能力。如果混凝土的抗滲性不好、溶液性的物質能浸透混凝土、與混凝土的膠結材料發生化學反應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、會引起鋼筋的銹蝕。鋼筋的銹蝕導致其體積增大、造成鋼筋周圍的混凝土保護層的開裂與剝落、使鋼筋混凝土結構失去其耐久性。滲透性對混凝土的抗凍性也有重要的影響。因為滲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、其內部孔隙為水分充滿、在水的冰凍壓力作用下、混凝土內部結構更易于產生損傷與破壞。因此可以說、混凝土的抗滲性是其耐久性的第一道防線。混凝土與其微觀結構的劣化和侵蝕性介質的傳輸有關、混凝土的滲透性取決于其自身的微結構和飽和水程度、是決定混凝土性能劣化的關鍵因素。因此可能通過檢測混凝土的滲透性來評估其耐久性。

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、混凝土的孔結構、混凝土的飽和度、混凝土的抗拉強度以及冷卻速度等。提高混凝土的抗凍性可以采用以下措施；

（1）引氣：這是因為在水泥石受到凍融作用時、水分遷移所引起的壓力、可以由引入的微細氣泡得到釋放。一般說來、混凝土的抗凍性隨著陰氣量的增加而增加。而當含氣量一定時、氣泡尺寸、氣泡數量和氣泡的間距都會影響混凝土的抗凍性能。

（2）控制水灰比：水泥石內的大孔隙量與水灰比和水化程度有關。一般說來、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、大孔隙內的水比小孔隙內的水更易于結冰、因此、在同等條件下、水灰比大的水泥石內可結冰的水更多、發生凍融破壞的幾率更大。

（3）降低飽和度：混凝土的飽和度對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。一般存在一個臨界飽和度、當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、通過控制養護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腐蝕、必須同時具備4個條件才會發生腐蝕。

（1）鋼筋表面要有電位差、不同電位的區段之間形成陽極-陰極；

（2）在陰極和陽極之間、電解質溶液的電阻很小；

（3）在陽極：鋼筋表面要處于活性狀態、容易進行氧化反應。

（4）在陰極：鋼筋表面要有足夠數量的水分和溶解氧。

混凝土中鋼筋的銹蝕受許多因素影響。混凝土的密實度、混凝土保護層的厚度及完好性、內部結構狀態及混凝土的液相組成（pH值及CI?含量等）均屬于固有地內在影響因素、而周圍介質的腐蝕性、周期性的冷熱交替作用及凍融循環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：必須根據鋼筋混凝土結構的使用條件合理選用混凝土原材料及鋼筋類別。

B.提高混凝土的密實度：首先應從選擇混凝土最佳配合比入手、并應盡量降低水灰比。為此應考慮采用各種減水劑、特別是近年來發展起來的高校減水劑。另外、施工中應加強質量管理、改善混凝土的施工操作方法、即在混凝土施工中、應該按規定的時間與數量檢查混凝土組成材料的質量與用量、在攪拌地點及澆筑點要檢查混凝土拌合物的坍落度或維勃稠度、應當攪拌均勻、澆灌和振搗密實、加強養護、去確保混凝土的密實度，

C.增加保護層的厚度：適當增加混凝土保護層厚度、避免保護層開裂、能防止在使用其內碳化到鋼筋表面、并能阻止腐蝕介質滲透到鋼筋表面、這是保護鋼筋免遭銹蝕的重要措施。

D.采用耐腐蝕鋼筋：在強腐蝕介質中使用的鋼筋混凝土結構應考慮使用耐腐蝕鋼筋。常用的耐腐蝕鋼筋有環氧涂層鋼筋、鍍鋅鋼筋及不銹鋼鋼筋等。

E.對鋼筋混凝土結構噴刷防腐涂層：在在鋼筋混凝土結構表面涂刷或噴涂防腐層能防止腐蝕介質滲透到鋼筋表面、從而提高結構耐久性。常用的防腐涂層有聚合物水泥砂漿、油漆、瀝青、環氧樹脂等有機防護材料、以及近年來發展起來的無機防腐抗滲材料等。

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。這些混凝土在強腐蝕介質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、抗滲混凝土、以作防護層為主。

G.采用鋼筋祖秀劑：為防止氧鹽對鋼筋的腐蝕、常采用鋼筋祖秀劑。特別是在沿海地區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。常用的阻銹劑有陽極型阻銹劑、陰極型阻銹劑、吸附性阻銹劑、復合型阻銹劑。

2.提高混凝土耐久性的技術措施

為了提高混凝土的耐久性、目前一些重要的工程中已開始采用高性能混凝土。相對于普通混凝土而言、高性能混凝土具有更低的水灰比。此外、通過摻入不同品中、不同細度及不同摻量的外加劑、取代混凝土中部分水泥后、會使混凝土的密實度高、體積穩定性好、強度也高、故耐久性也更好。這些都是高性能混凝土的特點。提高材料的耐久性具有重要的經濟意義和實際意義。應用耐久性好得材料、雖會提高原材料的價格、施工的難度也可能會增加、但因材料的使用壽命長、建筑物的有效使用壽命也相應延長、降低了使用過程中各項維修費用、利用率高、收益大、最終使整體建筑的綜合費用下降、可以獲得明顯的綜合經濟效益。提高混凝土耐久性的技術措施、可從以下四個主要方面入手：

2.1合理選用水泥

水泥從化學性質來看、有地呈酸性、有的抗堿性腐蝕強。合理選用水泥、可以避免人為的中和反應、這對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、硬化后孔隙率小，在可能的條件下多加些水泥、會顯得混凝土水泥漿較多、這兩點式保證混凝土成型密實度的關鍵。為此、在混凝土施工規范中、國家規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時所用水灰比應不超過表中規定的最大水灰比；所用水泥數量、應不少于表中規定的最小水泥用量。

2.3加強振搗、提高混凝土構件的密實度

對澆模后的混凝土進行最佳搗固、是提高混凝土密實度的重要工序。混凝土密實度高了、不僅強度高、孔隙率少、透水的通路也相應地減少、水不容易進入混凝土內、抗滲性、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層

地下混凝土結構作外墻防水層加以保護、使其不受地下水和土壤的侵蝕；地上混凝土結構外墻作裝修、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、使混凝土結構可不直接受曝曬、不直接受風、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