淺述混凝土耐久性影響因素及提高耐久性的關鍵措施

徐德利

（新疆昌吉職業技術學院建筑工程分院，新疆 昌吉 831100）

一、研究背景

近年來，我國經濟進入飛速發展的快車道，在建筑領域混凝土因為其強度高、建筑原材料來源廣泛而被廣泛使用[1]，而混凝土通常是建筑結構中直接與外部環境接觸的部分，易收到外部環境的侵蝕作用，這些外部侵蝕都會極大地降低混凝土的耐久性，從而直接影響混凝土結構的使用壽命。因此，混凝土結構耐久性成為混凝土強度之外另一個必不可少的研究核心。

二、混凝土破壞機理

（一）凍融循環破壞機理。混凝土的生產過程中水是必不可少的物質，盡管混凝土硬化過程中會將部分水分吸收，但是混凝土中仍然會存在孔隙水，混凝土凍融循環破壞機理認為當混凝土結冰時，混凝土中孔隙水會受凍膨脹，產生凍漲壓力，凍漲壓力會導致孔隙水遷移，遷移又會產生液體壓力，當壓力超過混凝土的強度時，混凝土就會產生局部破壞，表面會出現局部裂縫；而當溫度較高水分解凍時，混凝土新產生的空隙因毛細現象吸水，水分會通過裂縫進一步滲透進混凝土空隙中，到下一次冰凍時，水的凍漲力和液壓力又會使混凝土內部孔隙增大和貫通，加劇混凝土的破壞，如此凍融循環，會連續損傷混凝土強度。

（二）混凝土碳化破壞機理。混凝土的原材料主要是水泥、砂、石子、水以及一些外加劑，其中水泥的主要成分是氧化鈣（CaO），該物質和水分應會生成氫氧化鈣（Ca（OH）2），氫氧化鈣一部分會溶于混凝土的孔隙水中，大部分氫氧化鈣（Ca（OH）2）在混凝土中都是以結晶狀態存在的，此時混凝土呈現高堿性；當混凝土暴露在空氣中時，空氣中的二氧化碳（CO2）通過混凝土中未完全沖水的毛細孔道與孔隙水中的氫氧化鈣（Ca（OH）2）反應，生成碳酸鈣（CaCO3），碳酸鈣（CaCO3）在水溶液中的溶解度極低，會堆積于空隙中。

孔隙水中的氫氧化鈣（Ca（OH）2）消耗完后，孔隙周圍結晶狀態的氫氧化鈣（Ca（OH）2）會繼續溶于水，而氫氧化鈣（Ca（OH）2）又繼續與二氧化碳（CO2）反應，直至孔隙水的PH值降為8.5～9.0左右時，這種中和反應才停止，而此時混凝土已碳化，碳化使混凝土中的堿性的氫氧化鈣（Ca（OH）2）生成中性的碳酸鹽，因此碳化也被稱為中性化或碳酸鹽化。這種生產的碳酸鹽質地疏松，極易破壞，混凝土表面保護層的破壞，會使鋼筋暴露在外部環境中，使鋼筋也遭到銹蝕，從而導致結構遭到破壞，降低了結構的人使用壽命。

（三）混凝土滲透破壞破壞機理。混凝土滲透破壞主要是液體壓力和毛細孔表面的表面張力會使水向混凝土內部遷移。混凝土的抗滲透性能一方面取決于孔隙率，另一方面取決于孔隙的結構類型，因為雖然混凝土會必不可少的產生孔隙和裂縫，但并非所有的裂縫均是滲水通道，因此混凝土抗滲性能還取決于孔結構。

（四）堿骨料反應破壞機理。堿骨料反應機理是混凝土中水泥含有一定數量的可溶性堿性氧化物，例如氧化鈉（Na20）或氧化鉀（K20），這些堿性氧化我會與混凝土中活性骨料在有水的條件下，發生堿骨料反應，這種反應比較緩慢，初期較難發現問題，而當堿骨料反映發生后，會生成一直體積膨脹的凝膠體，這種凝膠體也具體很強的吸水性，吸水后還會進一步膨脹，體積膨脹使混凝土內部膨脹應力增大，導致已硬化的混凝土開裂，嚴重的甚至會引起結構整體崩潰。

三、防治措施

（一）選材方面。針對混凝土凍融循環破壞等各種破壞形式，其共同的主要防治措施是設計合適的配合比，要提高混凝土的密實度，降低混凝土的孔隙比；另一方面，針對混凝土凍融循環破壞，可在混凝土中可摻入引氣劑，引氣劑的使用會使混凝土產生許多互不聯通的氣泡，可以容納自由水的遷移，能夠有效緩解凍融循環產生的凍漲壓力；針對堿骨料反應，在混凝土的制作過程中，嚴格控制骨料中的堿含量，可有效保證混凝土的耐久性。

（二）結構設計方面。針對碳化和化學侵蝕等破壞形式，可以針對不同的侵蝕環境，設計不同的混凝土保護層厚度。混凝土規范中，為保證混凝土的耐久性，有比較完善的相關規定。同時，規范對于不同的環境類別，規定了混凝土結構最小的保護層厚度，以保證混凝骨頭結構的耐久性。

（三）施工方面。除了在選材方面和結構設計方面以保證混凝土的耐久性之外，施工管理也是保證混凝土結構耐久性的重要措施。要按照設計要求，嚴格控制施工配合比，充分攪拌和振搗，混凝土成型后嚴格落實養護要求。

四、結論

混凝土耐久性是影響建筑結構使用壽命的關鍵問題，它是一個涉及混凝土材質、結構設計以及施工多方面影響的綜合性問題。在建筑領域，如何提高混凝土耐久性具有重要的意義。針對混凝土的各種侵蝕破壞，要因地制宜，充分考慮侵蝕介質、環境溫度、混凝土自身應力等各種因素對耐久性的影響，以及嚴格控制混凝土施工質量，通過混凝土制作過程的全過程控制，以保證混凝土結構的耐久性。