混凝土耐久性若干問題的討論

張亞東 中鐵二十二局集團第六工程有限公司

1 引言

在使用環境相對較差的情況下，越來越多的混凝土因缺乏耐久性而損壞，而不是缺乏機械強度。例如，目前已投入使用一個冬天的路面混凝土將遭到嚴重剝落；一些混凝土軌枕使用后不久，甚至使用前，都會出現網格裂縫；長期未給水的建筑物會因冰凍而受損等等。

2 混凝土耐久性差的影響與危害

混凝土被廣泛應用于建筑行業當中，因為人們都會認為混凝土的結構是一種堅固的，并且很難自然損壞。但是因為混凝土的耐久性差而造成的坍塌案例數不勝數。若是混凝土的耐久性不達標，將會影響到建筑物的整體結構，為人民群眾的生命財產安全都造成一定的影響。如果抗滲性不好，水滲透到混凝土內部，會導致混凝土膨脹甚至開裂；抗侵蝕性不好，會使混凝土表面逐漸發生剝落現象，進而引起混凝土內部鋼筋銹蝕；抗凍性不好，在寒冷地區，會發生混凝土開裂現象，嚴重的會產生貫穿裂縫；抗碳化性能不好，在水分或者其他有害性介質侵入的情況下，鋼筋會發生銹蝕，并且加快混凝土收縮，從而導致混凝土裂縫甚至結構破壞。因此在我們工程建設中必須保證混凝土耐久性能的良好。

3 影響混凝土耐久性的關鍵—低滲透性

長期以來，人們從一個因素來評價與研究混凝土的耐久性。例如，為了抵抗硫酸鹽的腐蝕，要降低鋁酸鹽的含量；如果發現堿-骨料反應的跡象，必須對骨料或者是低堿水泥進行更換。事實上，混凝土也需要像人類一樣提高整體免疫力，而環境侵蝕也像是各種細菌的侵襲，造成“交叉感染”，比如硫酸鹽腐蝕混凝土往往與凍結、堿—骨料反應和腐蝕增強重疊。

國內外使用的高效減水劑顯著降低了混凝土的水膠比，混凝土的滲透性顯著降低，混凝土的耐久性與水和其它有害物質滲入其內部的數量、范圍等有關，因此抗滲性能高的混凝土，抗各種侵蝕能力顯著提高。混凝土抗滲性能對混凝土耐久性有著重要的意義。

4 混凝土的試驗評價方法

評估混凝土耐久性的主要問題是，評估混凝土的耐久性需要很長的時間，與工作的程度和強度不同，評估結果不能夠立即或在很短的時間內得到，通常使用不同的快速測試方法來評估混凝土的耐久性，但這些方法通常是單獨準備的在模擬條件下進行試驗的樣品，具有一定的局限性。混凝土在很大程度上受施工水平和實際環境條件的影響，無法預測混凝土的生存能力，但一些試驗方法在一定程度上有助于質量控制。

抗滲性是指混凝土抵抗壓力水滲透的能力，是混凝土耐久性最基本的一個因素。工程中一般用混凝土滲透儀檢測，是將一組（6塊）圓柱形試件在標準養護的條件下不少于28天，表面涂抹一層密封材料，裝入抗滲儀上進行試驗，試驗時從0.2MPa開始逐級增加水壓，一直加至6個試件中3個試件表面發現滲水，即可停止試驗。此方法可快速評價混凝土的滲透性能，是工程中常用的一種方法。

抗凍性，是指混凝土在飽和水狀態下，多次凍融循環后仍保持原有性能不顯著降低的能力。我國混凝土抗凍性試驗一般執行GB/T 50082—2009，此方法是將100mm×100mm×400mm 的棱柱體試件標準養護24天，然后水中浸泡4天后開始試驗。每次凍融循環中試件的冷凍時間不少于4小時，然后立即放入水中轉入融化狀態。每25 個循環進行一次外觀檢查，并進行稱重，當平均質量損失率超過5%時可停止試驗。抗凍標號應以抗壓強度損失率不低于25%，質量損失率不超過5%時的最大凍融次數確定。此方法試驗簡便，容易操作，可快速評價混凝土抗凍性能指標，為混凝土的質量控制提供參考。

電通量，是混凝土在直流恒電壓作用下通過的電量值大小來評價混凝土的抗氯離子滲透性能，也可用來間接評價混凝土的密實性。電通量采用直徑100mm，高50mm 圓柱形試件，標準養護28天后進行真空飽水，然后放于試驗槽內并檢查密封性。將NaCl 和NaOH 分別注入兩個試驗槽中，正確連接電源后，施加60V 直流電壓。過程中記錄電流值，直至通電6小時。由于鋼筋銹蝕造成的混凝土耐久性損傷占很大比例，而氯離子侵蝕是鋼筋銹蝕的主要原因，電通量試驗是測定混凝土耐久性的重要指標。

5 混凝土耐久性的控制措施

5.1 原材料選用要精細

水泥是混凝土一個必不可少的重要組成材料，其性能對混凝土耐久性有很大的影響。水泥要選用強度合格，收縮小的水泥。水泥細度是個重要的物理指標，水泥顆粒過粗，會使水泥水化反應速度慢，早期強度過低；水泥越細其活性就越高，早期水化熱過分集中，導致混凝土結構產生收縮裂縫，對混凝土耐久性能很不利,因此要控制水泥細度不小于300m2/kg。

粗骨料要選用堅硬、級配好、潔凈的低吸水率、低孔隙率的碎石，并且要有穩定的物理性能、化學性能，不能與水泥發生有害反應。母巖抗壓強度與基礎混凝土結構強度之比大于2，為獲得密實、高強度的混凝土，骨料級配必須良好；含泥量、硫化物和硫酸鹽含量等有害物質指標及針片狀含量要符合規范要求，為保證混凝土耐久性要做粗骨料的堅固性試驗和堿活性試驗。

細集料最好選用天然中砂，級配良好，質地堅固、顆粒潔凈細集料模數2.6～3.0。砂的含泥量和泥塊含量對混凝土耐久性危害是很大的，砂中的泥可包裹在砂的表面，妨礙砂與水泥的有效粘結。并且泥的吸附能力較強，會加大用水量，降低混凝土的抗凍性能和抗滲性能，所以必須要控制其含量。如果指標超過規范要求，可采用水洗的方法處理。

5.2 加入摻合料和外加劑

隨著技術水平的提高，混凝土不僅僅是水泥、砂、石、水的簡單組合，目前粉煤灰、礦粉、減水劑、引氣劑等材料得到廣泛的應用。對于這些材料的應用，不但提高了混凝土的強度、和易性等性能，對混凝土的耐久性也有著非凡的意義。長期的工程實踐及試驗資料表明，混凝土中加入適量的引氣劑對混凝土的抗凍性能是有很大提高的，它可以使混凝土內部產生大量的微小的封閉氣泡。這些氣泡可以阻斷內外部水的通道，降低混凝土的滲透性，并且這些氣泡切斷了部分毛細管道，能使混凝土結冰時產生的膨脹力得到緩解，起到緩沖減壓的作用。雖然引氣劑對混凝土抗凍性有提高作用，但摻量不可過大，否則會降低混凝土的強度，得不償失。減水劑是目前混凝土必不可少的一部分，減水劑可以大大的減少用水量，降低水膠比，提高混凝土強度和密實度，對混凝土的耐久性有著很大的改善作用。混凝土中粉煤灰、硅灰、礦渣粉等礦物摻合料的加入，對混凝土抗凍性的有著明顯的提高，凍融循環300次后混凝土的動彈性模量與重量基本無變化。對混凝土性能的改善，不僅體現在抗凍性、抗滲性、抗碳化等耐久性方面，對混凝土的強度、水化熱、和易性、凝結時間等都有著顯著的改善作用。

5.3 加強混凝土施工工藝控制

提高混凝土的耐久性除上述幾點之外，施工工藝方面也是個重要的環節，包括混凝土的拌合、運輸、澆筑、振搗等方面。混凝土生產最好采用集中拌合的方式，大型的拌合站有著相對精確的計量系統，可減小材料的稱量誤差，這樣施工配合比可得到有效的控制，拌合時間要控制好，一般不小于90秒。另外，降雨后拌合站應根據砂石料的實際含水率調整混凝土加水量和砂石料用量，其他材料摻量不得改變。運輸的過程中采用專業的混凝土運輸車，可保持混凝土的均勻性，不產生離析現象。并提前規劃好行走路線，道路盡可能平坦，盡量縮短運輸時間，保證混凝土質量。混凝土澆筑前要提前規劃好方案，澆筑層厚不宜過大，要振搗充分，上下層結合良好。

6 結語

混凝土的耐久性是個涉及諸多因素的復雜問題。正確的設計、選材和嚴格的施工工藝是保證混凝土結構耐久性的關鍵。同時，現階段還需要解決必要的管理和維護問題，只有這樣才能保證和提高特定結構的生存能力，保證中國建筑業的可持續發展。