混凝土耐久性的提升技術(shù)及措施

周光富　程卓　向龍　余謙

摘 要：鋼筋混凝土一向被認(rèn)為是耐久性較好的建筑材料。但是有大量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)提前失效，達(dá)不到預(yù)定的服役年限。因此，如何提升混凝土耐久性就成了施工企業(yè)亟待解決的一個問題。本文首先提出了混凝土耐久性的概念，并分析了影響混凝土耐久性的因素，進(jìn)而提出提高混凝土耐久性的一些措施。

關(guān)鍵詞：混凝土；耐久性；技術(shù)；措施

1 混凝土耐久性的概念

所謂混凝土的耐久性，是指在使用過程中，在內(nèi)部或外部，人為或自然的因素作用下，混凝土保持自身工作能力的一種性能。或者說結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用年限內(nèi)抵抗外部環(huán)境或內(nèi)部本身所產(chǎn)生的侵蝕破壞作用的能力。

2 混凝土耐久性的影響因素

影響混凝土耐久性的因素主要有以下幾個方面：

1.混凝土的碳化

混凝土的碳化是指環(huán)境中的二氧化碳與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的多相物理化學(xué)反應(yīng)，使混凝土的pH值下降，當(dāng)達(dá)到一定數(shù)值時，混凝土中的鋼筋鈍化膜就會被破壞，從而使混凝土保護(hù)的鋼筋銹蝕，同時還會對混凝土收縮起到加劇的作用，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，降低混凝土的耐久性?；炷恋奶蓟呛饬炕炷聊途眯缘闹匾笜?biāo)。

2.混凝土的凍融破壞

混凝土的凍融破壞是一個比較復(fù)雜的物理變化過程。在澆筑混凝土?xí)r為了得到必要的和易性，用水量往往會比水泥水化反應(yīng)所需的水多一些，這些多余的水以游離的形式滯留于混凝土毛細(xì)孔中，遇到低溫就會結(jié)冰膨脹，引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞。這些游離狀態(tài)的水就是造成混凝土遭受凍融破壞的主要因素。

3.混凝土鋼筋的銹蝕

混凝土中鋼筋的銹蝕是一個電化學(xué)反應(yīng)的過程，當(dāng)鋼筋表面的鈍化膜被破壞后，鋼筋處于活化狀態(tài)，在有足夠的水和氧化劑的條件下就會發(fā)生導(dǎo)致銹蝕的電化學(xué)反應(yīng)。電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的銹蝕物質(zhì)比腐蝕鋼筋的體積要大得多，由于銹蝕產(chǎn)物最終形式不一，一般可達(dá)銹蝕鋼筋體積的2-4倍。銹蝕產(chǎn)物體積膨脹使得鋼筋對周圍的混凝土產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力。隨著銹蝕的發(fā)展，體積膨脹也越來越大，當(dāng)產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時，混凝土就會沿順筋方向產(chǎn)生裂縫，直至鋼筋的混凝土保護(hù)層剝落。嚴(yán)重的會影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的正常使用。

3 提高混凝土耐久性的技術(shù)措施

提高混凝土耐久性的技術(shù)措施主要有材料、外加劑和結(jié)構(gòu)設(shè)計三個方面。

1.合理選擇混凝土材料和配合比

配制耐久性良好的混凝土所用的水泥應(yīng)為品質(zhì)穩(wěn)定的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度應(yīng)與混凝土的強(qiáng)度相匹配，且不低于32.5級。硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥宜與礦物摻合料一起使用；混凝土的集料宜選擇合理：一般要求集料的強(qiáng)度應(yīng)大于混凝土強(qiáng)度，其質(zhì)地應(yīng)該堅硬。除此，骨料還必須有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)；在摻合料方面：摻合料必須品質(zhì)穩(wěn)定、來料均勻、來源固定，其摻量應(yīng)根據(jù)對混凝土各齡期強(qiáng)度、混凝土的工作性、耐久性及施工條件的要求而定。配制高耐久性混凝土，使用兩種或兩種以上摻合料合成的超細(xì)礦物摻合料，其效果常常由于使用單一礦物摻合料，不同的環(huán)境條件應(yīng)采用不同的摻合料及相應(yīng)的摻量，并通過實驗來確定最優(yōu)配比；優(yōu)化控制混凝土的水膠比和水泥用量：控制混凝土中的水膠比可以減少其拌合物凝結(jié)后多余的水溢出所產(chǎn)生的毛細(xì)孔隙和孔道、減少混凝土的滲透性，從而防止凍融破壞?？刂扑嗟挠昧渴菫榱吮ＷC混凝土的密實性，通常規(guī)定為混凝土在某一環(huán)境使用條件時的最低水泥用量。為了提高混凝土的耐久性，應(yīng)該優(yōu)化混凝土的配合比，確定最佳的水膠比和水泥用量。

2.使用性能良好的外加劑

混凝土密實性的提高和滲透性的降低可以提高其的抗侵蝕能力。混凝土的滲透性控制著侵蝕性液體或氣體以及水滲入其內(nèi)部的速率，同時，還能抑制水泥漿體中的毛細(xì)傳遞作用，因此，混凝土的耐久性與滲透性有著最為密切的關(guān)系，大幅度的提高混凝土的抗?jié)B性是改善其耐久性的關(guān)鍵。使用一些高效的外加劑，可以較大幅度地提高混凝土的抗?jié)B性。引氣劑的使用可以在混凝土中形成一些均勻分布、穩(wěn)定而密閉的小氣泡，這能很有效的提高混凝土的抗凍性，也能在一定程度上提高混凝土的抗?jié)B性和抗腐蝕性，從而該善混凝土的耐久性。引氣劑生成的密閉微小氣泡在混凝土澆筑與攪拌過程中，還會起到一定的潤滑作用，提高拌合料的流動性，在保證混凝土質(zhì)量的前提下，可以減少水的用量和水膠比，從而提高了混凝土的耐久性；減水劑的使用可以改善混凝土的和易性，方便施工，在保證混凝土工作性能及不改變水泥用量的條件下，可以減少水的用量，從而提高混凝土的抗?jié)B性，也增加了混凝土的強(qiáng)度和耐久性；

3.合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計

設(shè)計時要對混凝土結(jié)構(gòu)所處的使用環(huán)境考慮周全及采用有效的構(gòu)造措施。在設(shè)計時應(yīng)保證有足夠混凝土保護(hù)層厚度，混凝土保護(hù)層可以有效的阻止水、侵蝕性介質(zhì)以及氧氣滲入，這種保護(hù)作用與保護(hù)層的混凝土厚度和密實度及抗?jié)B性密切相關(guān)。因此，保護(hù)層厚度應(yīng)滿足以下兩方面的要求：一是保護(hù)層要有良好的抗?jié)B性，要有抵抗引起鋼筋銹蝕的侵蝕性物質(zhì)對混凝土侵入要求的厚度；二是要滿足構(gòu)件在設(shè)計基本周期內(nèi)的碳化深度。結(jié)構(gòu)的設(shè)計及構(gòu)造應(yīng)合理，對于容易發(fā)生耐久性問題的結(jié)構(gòu)及一些部位，應(yīng)該通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計及構(gòu)造措施來克服。比如，合理的采用一些沉降縫、伸縮縫等構(gòu)造措施來防止一些裂縫的產(chǎn)生，從而來提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

4 提高混凝土耐久性的施工管理措施

施工是結(jié)構(gòu)設(shè)計后影響結(jié)構(gòu)安全和使用功能的又一重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量的高低直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能。在原材料方面必須把好質(zhì)量控制關(guān)，根據(jù)原材料性能檢測結(jié)果，選取優(yōu)質(zhì)原材料?；炷恋呐浜媳仍谑┕がF(xiàn)場要進(jìn)行復(fù)驗，檢驗其工作性能及施工性能。混凝土配合比在一定范圍調(diào)整時應(yīng)滿足以下原則：在滿足施工性能的條件下，盡可能地減少膠結(jié)料和水泥用量。而在澆筑混凝土前應(yīng)檢查和控制模板、鋼筋及保護(hù)層、預(yù)留預(yù)埋等的尺寸、規(guī)格、數(shù)量和位置，其偏差應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。模板必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，還要拼縫嚴(yán)密以防漏漿，和裝拆方便以利周轉(zhuǎn)?；炷恋臐仓?yīng)該采用科學(xué)合理的方法，保證混凝土結(jié)構(gòu)的均勻性，減少結(jié)構(gòu)混凝土局部不均勻收縮而產(chǎn)生裂縫，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

5 小結(jié)

影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素繁多而復(fù)雜，并且不同的環(huán)境其耐久性的差異也很大，其一般均是由多種因素的綜合作用造成的，因此，從混凝土的原材料、配比設(shè)計、施工等多方因素綜合考慮，工程中應(yīng)根據(jù)具體情況，有針對性地采取相應(yīng)措施，提高混凝土的耐久性。

參考文獻(xiàn)

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