淺談混凝土結構耐久性

楊錦林

【摘要】混凝土結構因具有可塑性較強、整體性較好以及后期需要的維修費用較少等優勢而備受青睞，被廣泛應用在建設工程中。本文概述了混凝土的結構耐久性，并對影響混凝土結構耐久性的混凝土的碳化、凍融破壞以及堿集料反應、鋼筋的銹蝕這四個方面進行了詳細分析，在此基礎上提出了一些提升混凝土結構耐久性的措施。

【關鍵詞】混凝土結構;耐久性;影響因素

【中圖分類號】TU528.7

【文獻標識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）11-0126-02

當前出現大量的混凝土結構提前失效的情況，混凝土耐久性達不到預期指標，帶來大量維修以及重建費用，使國家的財政壓力增加。因此，對影響混凝土結構耐久性的各種因素深入分析，并有效提高混凝土結構的耐久性，是當前亟待解決的問題。

1.影響混凝土結構耐久性的因素及分析

1.1混凝土的凍融破壞影響

當混凝土處在飽水狀態或外界潮濕的情況下，環境溫度在0℃上下波動且變化有一定幅度，會導致混凝土出現內部松弛，產生疲勞應力，凍融的循環反復致使混凝土從外表逐漸到內里出現剝蝕脫落，這就是混凝土的凍融破壞。混凝土的凍融破壞作用會持續累積，由表面向內部延伸破壞混凝土的結構，甚至使裂縫相連，使混凝土的強度大幅度降低。對混凝土凍融破壞的主要影響因素可概括為三方面：（1）混凝土的水灰比，其水灰比大就有較大的混凝土孔隙率，使混凝土很高的吸水率，會造成嚴重的混凝土結構破壞。（2）孔結構以及孔隙的特征，若是連通毛細孔比較容易吸水出現飽和狀態，就會使混凝土嚴重凍害。若孔隙密閉，很難吸水，則會產生程度很小的凍害。（3）飽水度的高低，若是混凝土的孔隙不是完全吸水飽和的狀態，冰凍壓力會使水分轉移到其他空隙處，使膨脹應力有效降低，混凝土就會受到較小的破壞作用[1]。

1.2混凝土的碳化影響

1.2.1混凝土碳化反應的結果

混凝土的碳化反應會出現兩種結果：（1）所生成的碳酸鈣等固態物質會將混凝土的孔隙堵塞，降低了混凝土的孔隙率，同時有效抑制二氧化碳的擴散，大幅度提高了混凝土的密實度。（2）混凝土孔隙中的二氧化鈣濃度和pH值降低，致使鋼筋出現銹蝕情況影響其安全性。

1.2.2影響混凝土的碳化的因素

概括來說，混凝土碳化主要有兩方面的影響因素：（1）混凝土的材料因素，水泥不同，其礦物組成等成分就會有差別，會對水泥中活性以及混凝土的堿度產生直接影響，從而影響了碳化的速度。混凝土的碳化速度會因為水泥較多熟料而減慢。若材質較為致密堅實，且骨料混凝土級配好，能使碳化速度減慢。（2）環境條件因素，當外界溫度大幅度降低時，混凝土的表面就會因收縮而產生一定的拉力。若超過混凝土的抗拉強度，表面會開裂，會使更多的二氧化碳和水分摻入，使混凝土碳化的速度加快。當溫度增高時，同樣也會使碳化速度加快。

1.3混凝土堿集料反應影響

1.3.1堿骨料反應種類

堿骨料反應有三種：（1）堿與硅酸反應，此反應分布最廣且對其研究也最多。堿硅酸反應是混凝土的堿組分和骨料中活性強的二氧化硅間發生反應，致使出現侵蝕骨料的情況。在反應過程中會有堿硅酸凝膠生成，能吸收周圍的水分而使混凝土膨脹開裂。（2）堿硅酸鹽反應，混凝土的堿組分和硅酸鹽礦物質間發生化學反應致使混凝土開裂。堿與硅酸鹽反應實質是骨料的白云石和孔溶液中的堿在骨料顆粒的內部中發生反應，水鎂石中的氫氧化鎂晶體排列和黏土吸水膨脹兩方面的壓力導致混凝土內部出現應力，出現開裂。（3）堿與硅酸鹽反應，混凝土中的堿和部分骨料具有層狀結構的硅酸鹽間發生反應，致使層間距變大，骨料出現膨脹情況，混凝土開裂。

1.3.2影響混凝土堿集料反應的因素

站在堿骨料反應發生的條件的角度考慮，主要有三方面的影響因素造成混凝土出現開裂膨脹的情況：（1）活性骨料因素，混凝土具有堿活性的骨料是導致混凝土堿集料反應的主要因素。所以應盡可能選擇無堿活性的骨料應用于施工中。（2）活性摻合料因素，混凝土中摻用硅灰、礦渣等活性摻合料，能有效抑制堿骨料反應。其中活性摻合料和混凝土結構中的堿發生反應的產物，會在混凝土中分散比較均勻，而非在骨料表面集中。所以其膨脹就不會破壞混凝土，還能使混凝土的含堿量有效降低，起到較好的抑制作用。（3）水分因素，若堿骨料反應中沒有水分參與，就會使其大幅度減少，甚至出現完全停止的情況。所以，應采取有效的措施防止混凝土結構中摻入外界水分[2]。

1.4鋼筋的銹蝕影響

當混凝土中鋼筋的鈍化膜遭到破壞，會在有足量的水和氧氣時出現電化腐蝕。混凝土中鋼筋表面因銹蝕疏松，銹蝕物會向混凝土孔隙擴散，詳見圖1。混凝土的鋼筋銹蝕不僅會減小鋼筋有效截面，還會使混凝土保護層出現膨脹開裂和脫落的狀況，使鋼筋和混凝土間的黏合作用明顯降低。當混凝土中鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞后，主要有三方面因素會影響鋼筋銹蝕：（1）混凝土液的pH值會對鋼筋銹蝕速度較大影響。混凝土液的pH值小于4，鋼筋銹蝕速度就會增加。（2）混凝土密實度以及保護層厚度，若混凝土較密實會使破壞性介質難以進入，會抑制鋼筋腐蝕。保護層厚度越大會有效減少鋼筋銹蝕，但保護層厚度也有嚴格的規定。（3）水泥品種以及摻合料，粉煤灰等礦物摻合料能夠使混凝土的堿性降低，對鋼筋銹蝕破壞產生影響[3]。

2.提升混凝土結構耐久性的措施

2.1科學選擇混凝土結構的組成材料

2.1.1合理選用混凝土材料，減水劑適量摻入

（1）合理選用混凝土各組成材料以及鋼筋，按照相關規范規定嚴格檢驗進場的原材料，并對顆粒及配比進行合理改善，有效保障混凝土的密實性。水泥類的材料中水泥砂漿的凝結硬化程度決定了其強度以及工程性能。混凝土的耐久性會因為水泥石遭受破壞而被破壞。因此，在選擇集料時應對其堿活性以及耐蝕性等進行全面考慮，選擇級配合理的材料，使新拌混凝土的和易性得以有效改善，從而使混凝土的密實度提高。（2）摻入適量高效減水劑，在滿足新拌混凝土的流動性的前提下，將用水量盡可能降低，使水灰比減少，從而有效降低混凝土的孔隙率。水泥加水攪拌后會有含較多拌和水的絮凝狀的結構生成，會使新攪拌混凝土的工作性降低。在其中適量高效減水劑能產生溶劑化水膜，能使水泥的懸浮狀態穩定下來，還能使絮狀物的拌和水減少。高效減水劑的摻入能將水灰比降低到，從而使混凝土內部的孔隙率減少。

2.1.2重視抗硫酸鹽腐蝕及抗碳化

（1）抗硫酸鹽腐蝕，當外界腐蝕物質滲入混凝土結構中，會導致水泥石發生化學反應和物理變化，使混凝土遭受侵蝕。嚴格控制水灰比能防止出現硫酸鹽腐蝕情況。若出現硫酸鹽被嚴重腐蝕的情況，應采用摻混合料的水泥來進行保護。摻合料有含有較多活性硅的天然火山灰、粉煤灰等。現成的石膏礦渣水泥也是較好的代用品。若混凝土是預制品，應通過高壓蒸汽養護，可使水化漿體中的氫氧化硅以及硫型水化硅酸鹽消除。（2）抗碳化，當將早強硅酸鹽水泥摻入使用后，碳化的速度是最慢的，硅酸鹽水泥則是較快。而使用混合水泥，因含有較少的二氧化鈣，其碳化速度則最快，碳化速度在很大程度上影響混凝土的強度。因此應采用高性能的混凝土來提高碳化性能。

2.2嚴格控制施工質量

施工單位可具體從以下兩方面加強控制：（1）抗磨損，混凝土有較高的抗壓強度，其抗磨性能就好。應采用低水灰比的高強混凝土來提高致密性，從而使其耐磨性得以提高。實際施工時應對混凝土表面進行按壓抹搓，直至平整。當有泌水應將修正時間適當延長，達到讓水分充分蒸發的目的。（2）加強混凝土結構的日常維護，在混凝土結構的使用期間應提高檢測頻率，增加維護次數，并及時有效修理損壞處。尤其是當基礎設施建設處在露天等惡劣的環境下時，應建立相應的檢測以及評估系統，為混凝土的正常使用提供有力保障[4]。

3.總結

綜上所述，隨著我國經濟的快速發展，工程建設規模不斷擴大，混凝土結構需求量呈現增多的趨勢，混凝土結構的耐久性面臨更高要求。針對混凝土的碳化、凍融破壞以及堿集料反應、鋼筋的銹蝕等影響因素，可以科學選擇混凝土結構的組成材料和嚴格控制施工質量采取有效措施，有效保障混凝土結構的耐久性。

參考文獻

[1]林麗輝.混凝土結構耐久性淺談[J].綠色環保建材，2020（10）：24-25.

[2]李建新.混凝土結構耐久性的影響因素及其應對措施研究[J].城市建設理論研究（電子版），2020（18）：107-108.

[3]張昆.水工混凝土結構耐久性影響因素分析及控制[J].綠色環保建材，2020（4）：14，16.

[4]楊國征.提升鋼筋混凝土結構耐久性技術研究進展[J].居業，2020（4）：76，78.

（作者微信號：yjlin0403）