提高混凝土耐久性的原理與實踐

朱浩亮

（深圳市利建混凝土有限公司橫崗分公司， 廣東 深圳 518114）

混凝土的耐久性是指混凝土在實際使用條件下抵抗各種破壞因素的作用，長期保持強度和外觀完整性的能力。混凝土耐久性與很多因素有關，在很大程度上取決于施工過程中的質量控制和質量保證，以及結構使用過程中的正確維修與檢測。

1 混凝土耐久性的主要內(nèi)容及作用機理

混凝土的耐久性是指混凝土所處環(huán)境和使用條件下經(jīng)久耐用的性能?；炷恋目?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化作用、抗堿骨料反應、抗沖磨性等都是耐久性研究的主要內(nèi)容?；炷恋目?jié)B性是指其抵抗有壓水滲透作用的能力。混凝土滲水主要源于其內(nèi)部存在滲水通道。這些滲水通道除產(chǎn)生于振搗不密實外，主要是水泥漿多余水分蒸發(fā)及泌水而形成的孔隙和微裂縫。

混凝土的抗凍性是指混凝土在吸水飽和狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融作用而不破壞，也不嚴重降低強度的性能?；炷恋蜏仄茐牡母驹蚴瞧鋬?nèi)部孔隙水的凍融循環(huán)。水結冰時的體積膨脹，對孔壁形成擠壓力，當水壓大于混凝土的抗拉強度極限時，毛細孔壁產(chǎn)生裂隙，混凝土構件強度不斷降低直至完全破壞?；炷恋膲A骨料反應是指在混凝土內(nèi)部水泥凝結體中的堿性氧化物含量較高時，在有水的條件下，它會與骨料中的活性SiO2 發(fā)生化學反應，生成堿-硅酸鹽凝膠，吸水后會產(chǎn)生體積膨脹導致混凝土開裂破壞的現(xiàn)象。

2 提高混凝土耐久性的主要措施

雖然混凝土在遭受水壓力、冰凍、碳化等作用時的破壞過程各不相同，但對提高混凝土的耐久性措施卻有很多共同之處?？蓮牟牧?、結構和施工三個層次提高混凝土耐久性。

2.1 材料層次

材料層次的研究是混凝土結構耐久性最基礎的部分。混凝土配合比設計時，各國規(guī)范都制定了強度和耐久性方面的雙重標準。材料層次上可從以下三方面措施提高混凝土耐久性。

1） 嚴格控制水灰比和水泥用量，在混凝土配合比設計中，除了按強度要求確定混凝土的水灰比和水泥用量外，還應受國家和各行業(yè)規(guī)范規(guī)定的滿足耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量的控制；2） 把好組成材料的質量關，根據(jù)工程所處環(huán)境及對混凝土耐久性要求的特點，合理選擇水泥品種，嚴格控制砂、石材料的有害雜質含量，選擇級配良好的骨料；3） 適當摻用減水劑和引氣劑，適當摻用減水劑和引氣劑，改善混凝土和易性和空隙結構，提高其密實度，是提高混凝土抗?jié)B性和抗凍性的有力措施。

2.2 結構層次

混凝土結構體系的耐久性包括兩部分：對未建混凝土結構進行耐久性設計和對服役混凝土結構進行耐久性評估。

1） 耐久性設計，環(huán)境作用下的混凝土結構耐久性設計應考慮多個方面的因素，包括設計使用年限，結構所處環(huán)境對鋼筋和混凝土的腐蝕作用，減輕或延遲材料劣化的結構構造措施，保證結構耐久性的施工質量控制以及使用年限內(nèi)的定期維修與檢測等。在混凝土結構耐久性設計時應綜合安全性、實用性和可修復性三大功能對進行結構設計；2） 耐久性評估，通常使用的鋼筋混凝土結構耐久性的評估方法有：外觀調(diào)查評估法、專家經(jīng)驗評估法、基于設計規(guī)范的方法、現(xiàn)場荷載試驗法、層次分析法、基于可靠度理論的方法。我國2010 年12 月實行的TB10005-2010《鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范》比較全面地對混凝土原材料、裂縫寬度限值、設計使用年限、構造設計、保護層厚度、摻合料以及施工工藝等作了明確規(guī)定，對指導和規(guī)范我國混凝土橋梁耐久性評估產(chǎn)生了積極的意義。

2.3 施工層次

施工因素，如澆筑條件、養(yǎng)護條件和模板工程等是影響耐久性的一個重要方面。好的施工條件對改善和提高混凝土結構的使用壽命具有非常現(xiàn)實的意義。

1） 混凝土的澆筑，混凝土結構及構件以整體澆筑，不宜留施工縫。當必須有施工縫時，其位置及構造不得有損于結構的耐久性。保護層厚度對混凝土的耐久性也有重要影響。若保護層厚度過小，會縮短鋼筋的脫鈍時間；如果保護層過厚，構件表面則容易出現(xiàn)較大的收縮裂縫和溫度裂縫。在混凝土澆筑過程中，應特別注意振搗的密實性問題，加強混凝土施工工人的專業(yè)性學習，規(guī)范操作流程，防止過振和漏振情況，使混凝土密實性得到保證，從而保證構件的耐久性；2） 加強施工養(yǎng)護，對采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，澆水養(yǎng)護不得少于7d，對于摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土，不得少于14d。即使在工期等方面原因的約束下，也應保證混凝土結構有足夠的養(yǎng)護時間，不能隨意改變?；炷恋脑缙陴B(yǎng)護極其重要，有條件的可使用噴灑養(yǎng)護劑的方法，特別豎向結構的養(yǎng)護問題應重點關注；

3 結語

綜上所述，提高混凝土耐久性，主要是從結構設計、材料組織、精心施工三個方面著手，共同努力，才能有效地提高混凝土的耐久性。同時針對當前鋼筋混凝土結構耐久性不足的現(xiàn)狀，也來還可以通過添加阻銹劑、對鋼筋進行涂層、對高性能混凝土涂裝涂層、電化學防護法等方法可進一步提高高性能混凝土的耐久性。