论混凝土的耐久性及提高措施.docx

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论混凝土的耐久性及提高措施

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混凝土耐久性是指混凝土在满足设计要求的情况下，抵御环境界质的作用，经长年使用而不毁坏的性能。

如耐久性不足，就会造成结构不同程度的损坏，一旦损坏，修复工作投入的人力、物力往往很大。

因此提高混凝土的耐久性，对延长混凝土建筑物的使用年限、节约国家投资，具有重要的现实意义和长远意义。

造成混凝土损坏和破坏的原因有外部环境条件、混凝土内部缺陷及混凝土组成材料。

外部环境条件如风雨、日晒、寒暑、干湿等气象作用，极端温度的作用，磨蚀，化学介质的侵蚀等；内部缺陷如混凝土的渗透、碱骨料反应等；组成材料如骨料和水泥石热性能不同引起的体积变化等。

外部环境是客观存在的，几乎无法改变，因此提高混凝土的耐久性必须从减少混凝土内部缺陷和改善其组成材料着手，以改善混凝土性能，提高混凝土质量，减少或降低混凝土内部缺陷，延长混凝土建筑物的使用年限。

一．从其减少混凝土内部缷陷看，混凝土的耐久性在很大程度上取决于混凝土的抗渗性，抗冻性和抗风化性能。

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1．提高混凝土的抗渗性　　

混凝土是一种不均质的多孔复合材料。

孔是混凝土微结构中重要的组成之一。

混凝土中的孔由两类组成：

凝胶孔和毛细孔。

凝胶孔与CSH的结构有关，其尺寸在几个纳米之间。

而存在于不同水化产物之间的毛细孔尺寸在几百个纳米至几个毫米之间。

美国有学者认为只有其中大于100nm的毛细孔才影响混凝土强度和渗透性。

我国有专家根据孔对混凝土性能的影响大小把混凝土内孔分为：

2.5～20nm，无害孔级；20～50nm，少害孔级；50～200nm，有害孔级；200nm～11μm，多害孔级　　

2．提高混凝土的抗冻性　　

提高混凝土的抗冻性就是提高混凝土在水饱和状态下承受反复冻融的能力。

被饱和的混凝土，遭受冻融作用时，其中的可冻水变成冰，体积增大9％。

冰在毛细孔中受到约束，就会产生巨大的膨胀压力，使混凝土内部结构疏松，冰融化后结构再不能恢复，使混凝土遭到破坏。

3.抗风化性能，对于裸露在外面的混凝土部分，最直接受的风化的影响　　

二．从提高混凝土的抗渗性和抗冻性来看，深圳宣合地坪环保材料有限公司的碱性混凝土密封固化剂是首选材料。

从种种材料显示来看，混凝土的孔隙结构是混凝土耐久性的致命伤。

而宣合混凝土密封固化剂恰恰能弥补这个缺陷。

宣合混凝土密封固化剂是一种碱性的无色透明的液体，具有无毒、无味、不燃、不挥发、对环境无害等特征的新型低碳环保地坪材料。

主要成份是硅酸盐和无机型离子物质，PH：

11，它应用当今最先进技术催化剂配制而成。

渗透方法是强碱性引起的反应通过混凝土的毛细管中传输，充盈催化渗入混凝土表层约5-8mm，与混凝土中的活性钙金属离子及游离碱发生缩合反应生成交联结构的凝胶，由此大大提高了混凝土的表面硬度和强度，增加耐磨性，密实混凝土，有效抑制水、油和其它腐蚀性物质侵入的通道，从而得到一个无尘、致密的整体，从根本上减缓或者阻止混凝土腐蚀，改善混凝土的使用性能，大大延长混凝土的使用寿命。

从国家建筑材料测试中心对宣合混凝土密封固化剂的检验报告来看。

1.渗透高度，由原来的93MM减少到48MM,这项数据显示，宣合混凝土密封固化剂有较强的渗透性，已绝大部分堵住了混凝土中的毛细孔，使整体更加致密。

2.抗冻性能[100次冻融循环]，抗冻性能显示混凝土块的质量损失率由原来的5%下降到3.1%,强度损失率由15.1%下降到9.7%。

三．从深圳市建筑科学研究院对宣合混凝土密封固化剂检测数据显示，其耐磨度提高了83%。

从种种数据显示，宣合混凝土密封固化剂对于提高混凝土构件的耐久性和耐磨性有明显的效果。

但总的来说，要在更大范围内提高混凝土耐久性，还要从水混的选择，材料的配比和施工各方面着手。

混凝土耐久性主要涉及到抗渗性、抗冻性、抗碳化、抗侵蚀、碱集料反应等性能。

通过对这些性能进行分析，提出了提高混凝土耐久性预防措施。

　　1耐久性现状

（1）

结构类型耐久性状况

民用房屋干湿交替的室外构件

　混凝土是水利水电工程建设及其它建筑工程中用途最广，用量最大的建筑材料之一。

混凝土的强度和耐久性是混凝土结构的两个重要指标，在设计施工中往往把混凝土的抗压强度作为主要技术指标而对混凝土的耐久性重视不够。

混凝土的耐久性是指组成混凝土的材料在长期使用过程中，抵抗其自身及环境因素长期破坏作用，保持其原有性能而不变质、不破坏的能力，主要指抗渗性、抗冻性、抗碳性、抗化学侵蚀及碱集料反应等。

以下根据国内外已有研究成果对混凝土各项耐久性能指标的影响进行评述。

一、混凝土工程耐久性不足的后果　　混凝土因其工程量大，将会因耐久性不足对未来社会造成极为沉重的负担。

据美国一项调查显示，美国的混凝土基础设施工程总价值约为6万美元，每年所需维修费或重建费用约3千亿美元。

美国50万座公路桥梁中20万座已损坏，平均每年有150～200座桥梁部分或完全坍塌，寿命不足20年；美国共建有混凝土水坝3000座寿命30年，其中32%的水坝年久失修。

美国对二战前后修建的混凝土工程，在使用30～50年后进行加固维修所投入的费用，约占建设总投资的40%～50%以上。

中国50～60年代所建设的混凝土工程已使用40余年，如果我国混凝土工程的平均寿命30～50年计，在今后的10～30年内，为了维修建国以来所建基础设施的费用，将是极其巨大的。

　　日前，我国的基础设施建设工程规模宏大，每年高达2万亿元人民币以上，约30～50年后，这些工程也将进入维修期，所需的维修费用或重建费将更巨大。

作为21世纪的高性能混凝土，更要从提高混凝土耐久性入手，以降低巨额的维修和重建费用。

　　二、影响混凝土耐久性的因素　　1．混凝土的抗渗性。

混凝土的抗渗性，指混凝土抵抗压力水渗透的能力。

混凝土阻碍液体向其内部流动的能力越好，混凝土的抗渗性越好。

混凝土的耐久性与水和其它有害化学液体流入其内部的数量、范围等有关，因此抗渗性能高的混凝土，其耐久性就高。

　　2．混凝土的冻融破坏。

当结构处于冰点以下环境时，部分混凝土内空隙中的水将结冰，产生体积膨胀，过冷的水发生迁移，形成各种压力，当压力达到一定程度时，导致混凝土的破坏。

混凝土的抗冻性能与混凝土内部的气孔结构和气泡含量多少密切相关。

气孔越少越小，破坏作用就越小，封闭气泡越多，抗冻性就越好。

影响混凝土抗冻性的因素，除了气孔结构和含气量外，还与混凝土的饱和度、水灰比、混凝土的龄期、集料的空隙率及其间的含水率有关。

　　3．混凝土的碳化。

混凝土的碳化，是指混凝土中的Ca（OH）2与空气中的CO2起化学反应，生成中性的碳酸盐CaCO3。

未碳化的混凝土呈碱性，混凝土中钢筋保持钝化最低（临界）碱度是PH值为11.5，碳化后的混凝土PH值为8.5～9.5。

碳化使混凝土的碳度降低，同时，增加混凝土孔隙溶液中氢离子数量，使混凝土对钢筋的保护作用减弱。

当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。

钢筋锈蚀后，锈蚀产生的体积比原来膨胀2～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，锈蚀越严重，铁锈越多，膨胀力越大，最后导致混凝土开裂形成顺筋裂缝。

裂缝的产生使水和CO2得以顺利的进入混凝土内，从而加速了碳化和钢筋的锈蚀。

　　4．混凝土侵蚀性。

当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学-物理和物理-化学变化，而逐步受到侵蚀，严重的使水泥石强度降低，以至破坏。

常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀、一般酸性水腐蚀、碳酸腐蚀、硫酸盐腐蚀、镁盐腐蚀五类。

淡水的冲刷，会溶解水泥石中的组分，使用使水泥石孔隙增加，密实度降低，造成对水泥石的破坏，因此，淡水冲刷会对水工建筑有一定影响；当不中溶有一些酸类时，水泥石就会受到溶淅和化学溶解双重作用，腐蚀明显加速，这类侵蚀常发生在化工厂；碳酸在溶淅水泥石的同时，，破坏混凝土内的碱性环境，降低水泥水化产物的稳定性，影响水泥石的密度、造成对混凝土的侵蚀；硫酸盐的腐蚀则表现为SO42-离子深入混凝土内与水泥组分反应，生成物体积膨胀开裂造成破坏；镁盐使硬化水泥石的结构组分分解造成混凝土的侵蚀。

　　5．混凝土的碱集反应。

很多国家和地区由于天然集料资源贫乏或受到开采条件的限制，只能就地取材，采用活性氧化硅成份较高的石料，如果又使用碱总含量大于0.6%的水泥，则活性集料与水泥中的碱物质反应时将发生体积膨胀，导致混凝土胀裂、甚至破坏。

因反应的因素在混凝土内部，其危害作用往往是不能根治的，是混凝土工程的一大隐患。

　　三、提高混凝土耐久性的措施　　从上述分析可知，混凝土的外部环境、内部孔结构、原料、密实度、和抗渗性是影响混凝土耐久性能的重要因素。

因此，工程应根据具体情况，有针对性地采取相应措施，提高混凝土的耐久性。

　　1．水泥：

水泥类材料的强度和工程性能，是通过水泥砂浆的凝结、硬化形成的，水泥石一旦受损，混凝土耐久性就被破坏，因此水泥的选择须注意水泥品种的具体性能，选择碱含量小、水化热低，干缩性小、抗腐蚀性、抗冻性能好的水泥，并结合具体情况进行选择。

工程中选择水泥强度的同时，需考虑其工程性能，有时其工程性能比强度更重要。

　　2．砂、石集料：

选择质量良好、技术条件合格的砂、石集料，是保证混凝土耐久性的重要条件。

改善粗细集料的颗粒级配，在允许的最大粒径范围内尽量选用较大粒径的粗集料，可减少集料的空隙率和比表面积，也有助于提高混凝土的耐久性。

　　3．掺入高效活性矿物掺料：

普通混凝土的水泥石中水化物稳定性不足，是混凝土不能超耐久的另一因素。

在普通混凝土中掺入活性矿物目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成，活性矿物掺料中含有大量活性SIO2及AL2O3，它们能和波兰特水泥水化过程中产生的游离石及高硷性水化矽酸钙产生二次反应，生成强度更高、稳定性更优的低硷性水化矽酸钙，从而达到改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的，使水泥石的结构更为致密，并阻断可能形成的渗透通路。

此外，还能改善集料与水泥石的界面结构和界面区性能。

这些重要的作用，对增进行混凝土的耐久性及强度都有本质性的贡献。

　　4．掺用引所剂或减水剂：

掺用引所剂或减水剂对提高抗渗、抗冻等有良好作用，在某些情况下，还能节约水泥。

　　5．控制混凝土的水灰比及水泥用量：

水灰比的大小是决定混凝土密实性的主要因素，它不但影响混凝土的强度，而且也严重影响z其耐久性，故必须严格控制水灰比。

　　6．改善混凝土的施工操作方法：

在混凝土施工中，应当搅拌均匀，浇灌和振捣密实及加强养护以保证混凝土的施工质量。

　　四、结语　　“工程质量、百年大计”混凝土耐久性是影响工程使用寿命的主要问题，应针对影响混凝土耐久性的主要因素：

抗渗性、冻融破坏、碳化、侵蚀性介质、碱集料反应等，结合工程具体情况采取具体措施。

同时，应采用新技术、新成果，改进和提高混凝土的耐久性，延长混凝土结构的使用寿命。

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