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1、 耐久性混凝土的应用与质量控制【摘要】文中主要针对影响混凝土耐久性的一些关键因素及提高混凝土耐久性的措施和质量控制等方面进行分析，从而全面提高混凝土的耐久性。【关键词】耐久性；混凝土；应用；质量控制引言随着高性能混凝土的普及，建筑行业设计等级的不断提高，对建筑主体最基础的构成部分混凝土的要求越来越高。除混凝土的适用性、经济性外，对其耐久性必须引起足够重视，通过全方位、多层次来对混凝土进行分析研究及过程控制，提高混凝土的耐久性。近年来较大的桥梁质量事故时有发生，桥梁设计使用年限不断延长，长则达到100年以上，这样就必须采取以高性能混凝土为基础的综合耐久性技术方案来满足其实用性。耐久性定义混凝土的
2、耐久性是指混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性的能力。它是一个综合性概念，包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、碳化、碱骨料反应及混凝土中的钢筋锈蚀等性能。这些性能均决定着混凝土经久耐用的程度，故称为耐久性。也即混凝土在设计寿命周期内，在正常维护下，必须保持其实用性，不需要进行维修加固，仍能保持原有性能的能力。耐久性混凝土技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和新型高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，低缺陷，高密实、高耐久的混凝土。影响混凝土耐久性的主要因素混凝土的耐久性主要由抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、混凝土碳化、碱骨料反应等几个指标来反应。在我国普遍
3、认为影响混凝土耐久性的主要是两种环境：一是长期处于深水中受冲刷的混凝土，因cl-深入混凝土内引发钢筋锈蚀，混凝土碳化速度加快，导致混凝土开裂现象较为严重；二是昼夜温差大、干热、多风地区，由于混凝土等级不足及保护层厚度不够等因素，对混凝土侵蚀也较为严重，以下就这两种环境中的影响因素逐一进行分析。混凝土的碳化混凝土的碳化是硬化后的混凝土必须经历的过程，所有混凝土都从表面开始碳化，随时间的延长逐步加深，碳化本身对混凝土并无破坏作用，主要是空气中co渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度而降低。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
4、护作用，钢筋开始生锈，使混凝土对钢筋的保护作用减弱，混凝土的耐久性也就随之降低。混凝土的冻融破坏硬化后的混凝土内部有较多毛细孔，在混凝土全部凝结硬化完成后，多余的水分就滞留在毛细孔中，尤其在潮湿、浸水条件下，毛细孔处于饱水状态，混凝土处在低温环境中时，其内部毛细孔中处于游离状态的水结冰，产生体积膨胀；另外，毛细孔处于过冷状态的水分，也将向毛细孔中冰的界面渗透而在毛细孔中产生渗透压力，毛细孔中膨胀压力和渗透压力共同作用下混凝土内部将产生损失和裂缝，多次反复损伤导致裂缝越来越宽，积累到一定程度时就引起结构的破坏。侵蚀性介质的腐蚀在各种侵蚀性介质如酸、碱溶液等作用的环境下，主要是由于cl-、co32
5、-、so42-、mg2+等一些腐蚀性介质的存在，硬化后的混凝土中除内部存在气孔外，在骨料表面及骨料与水泥浆体之间也存在孔隙，在一定程度上为介质侵蚀提供了通道，侵蚀介质对混凝土产生腐蚀，最终可能导致结构破坏。混凝土碱集料反应碱集料反应是指混凝土集料中某些活性矿物与混凝土微孔中的碱溶液产生的化学反应，也形象地被称为混凝土的“癌症”。碱主要来源于胶凝材料、外加剂及骨料，其中活性材料主要是sio2、硅酸盐、碳酸盐等。混凝土碱集料反应中碱与sio2反应最为常见，反应后产生碱硅酸盐凝胶，遇水后膨胀，体积可增大34倍，将在混凝土内部产生较大的膨胀应力，从而造成混凝土的剥落、开裂、强度降低，甚至导致破坏。钢筋
6、锈蚀钢筋锈蚀是影响混凝土耐久性最常见的因素，它是一般混凝土保护层覆盖下钢筋的电化学腐蚀。在混凝土硬化后初期，由于有保护层的保护作用，钢筋并不太容易锈蚀，随着时间推移，在各种介质的作用下，混凝土碳化深度不断加深，导致碱度降低,钢筋表面的钝化膜遭到破坏，钢筋逐步锈蚀，钢筋锈蚀产物的体积不断膨胀，膨胀压力直接可以导致混凝土的开裂，同时钢筋随着不断锈蚀，截面变小，抗拉强度也随之降低。提高混凝土耐久性的措施结构采用耐久性设计设计时充分考虑各种可变因素对钢筋混凝土结构使用寿命的影响，如环境温度、混凝土内应力、裂缝等，以建立使用寿命预测系统，为耐久性方案的设计提供指导和依据，针对不同的需要根据其抗渗等级或抗
7、冻等级等进行耐久性混凝土设计；再以使用寿命预测系统为基础，制定有针对性的耐久性解决方案。采用高性能混凝土掺入优质矿物细掺料的目的是为了提高混凝土施工性（工作性）、体积稳定性、密实性和抗化学侵蚀性，同时，因降低水胶比和混凝土水化热而提高混凝土耐久性，这也是高性能混凝土实现高耐久性目标的关键。另外，较低的水泥用量和用水量，以及加入矿物细掺料也是避免出现有害裂缝的主要手段。并有许多研究证明，加入足够数量的粉煤灰或磨细矿渣粉、天然石粉等矿物掺量，能够抑制碱集料反应，尤其是在大掺量的情况下效果更为明显。提高混凝土保护层厚度遇侵蚀性环境时，在规范允许范围内，适度提高混凝土保护层厚度，这是提高工程钢筋混凝土
8、使用寿命的最为直接、简单而且经济有效的方法。但是保护层厚度也不能无限制增加，当保护层厚度过厚时，由于混凝土材料本身的脆性和收缩会导致混凝土保护层出现裂缝反而削弱其对钢筋的保护作用。混凝土保护涂层完好的混凝土保护涂层可以有效阻止腐蚀性介质与混凝土接触，从而延长混凝土和钢筋混凝土的使用寿命。然而大部分涂层本身会在自然环境的作用下老化，功效逐步降低，一般寿命在510年，因此只能作为一种辅助措施来使用。涂层钢筋、耐腐蚀钢筋在钢筋表面采用环氧涂层等致密材料涂覆，可以有效地将钢筋与周围的混凝土隔开，可以使钢筋免遭腐蚀，长期保护钢筋，但是也会使环氧涂层钢筋与混凝土握裹力降低，从而使钢筋混凝土的力学性能有所降
9、低，且施工难度也加大，因此这种方法并未得到有效推广，只有在特殊要求时使用。钢筋阻锈剂钢筋阻锈剂通过影响钢筋和电介质之间的电化学反应，通过提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界浓度来稳定钢筋表面的氧化物保护膜，能优先参与并阻止钢筋这两种或任何一种界面反应，并能长期保证其稳定状态，从而有效地阻止了钢筋的锈蚀，延长钢筋混凝土的使用寿命，在有致钝环境时，阻锈剂的作用可以自发地在钢筋表面上形成，可以自行再生、维持，相对于人为涂层，也较为经济、简便，是一种很好的辅助措施。阴极保护阴极保护的电化学原理就是：即使钢筋周围的混凝土有的已经碳化或含有大量氯离子，或者混凝土保护层薄而透水透气，或钢筋表面具有锈层，不让钢筋表面
10、任何地方放出自由电子，使其电位等于或低于平衡电位，就可以使钢筋不再进行阳极反应，即钢筋锈蚀。耐久性混凝土的质量控制严格控制新拌混凝土水胶比在混凝土配合比设计时，对水胶比有着特殊的要求，耐久性混凝土对水胶比的规定更为严格，但是施工时为了增强混凝土的工作性能，会出现随意调整水胶比，增加用水量方便施工等情况，这样就使混凝土内部留下了过多的孔隙，大大降低了混凝土的密实度，有害介质就很容易侵蚀，从而降低耐久性。因此在施工时，必须严格控制用水量，在规范允许范围内尽量减小水胶比，满足施工工艺性要求即可。严格控制混凝土拌合时各项参数同样的配合比因拌合时不按规定操作会对混凝土耐久性产生较大的影响。如材料的投放顺
11、序、各种材料的质量控制、搅拌时间长短等环节，某一个环节执行不到位，都不能使混凝土有效搅拌，影响了新拌混凝土的质量。因此必须对搅拌站施工加强管理，抓好几个关键因素的控制。抓好混凝土浇筑及振捣工序混凝土浇筑、振捣是保证混凝土工程质量的关键性工序。混凝土浇筑时的分层厚度、浇筑速度等要根据断面尺寸大小、混凝土坍落度、气温等因素进行综合考虑，浇筑尽可能连续进行。严格控制混凝土施工中常出现的质量通病如蜂窝、麻面、孔洞、露筋、拆模时缺棱掉角、表面泛浆和多孔等现象，保证混凝土的密实性，从而保证其耐久性。另外，在一些混凝土构造物有外露面时，在混凝土终凝前做好原浆抹面压光，也可增强表面密实度，是提高混凝土耐久性的
12、一个有力措施。因为自然环境对混凝土结构体的物理、化学侵蚀是从表面开始的，因此结构表面施工质量的优劣将影响整个构件的耐久性。加强混凝土后期养护硬化后的混凝土（水中混凝土除外）必须及时进行养护，混凝土是一种疏松多孔的混合物，新拌混凝土中存在着大量均匀分布的毛细孔，其中充满水，使水泥进一步进行水化作用，使大孔变成小孔增加混凝土的密实度。因毛细孔是相通的，如外界环境湿度低，毛细孔水会向外蒸发，减少了供给水化的水量，如果环境湿度大或继续放在水中，则可通过毛细管向外补给水化用水，混凝土性能就能不断提高；在干旱多风天气，当内部毛细孔水迅速蒸发后，如果出现养护不及时、养护湿度不够、养护时间短等情况，水泥不仅因
13、缺水而停止水化作用，还会因毛细管引力作用在混凝土中引起收缩，此时混凝土强度还很低，收缩引起的拉应力很快使混凝土开裂，破坏混凝土结构，影响混凝土耐久性，因此做好混凝土浇捣完毕后的养护至关重要。5结论目前，耐久性混凝土的正确应用和质量控制的重要性，越来越受到建筑市场的普遍关注，其对结构的安全性和使用年限起着决定性的作用。我们应在今后混凝土施工管理中，应进一步对其影响因素进行分析研究，对施工过程中存在或可能出现的问题采取针对性的质量保证措施，确保新拌混凝土的质量，并加强后期养护和监控，使耐久性混凝土的生产管理全面受控，并在设计及施工中不断总结，不断使用新技术、新成果，通过符合工程实际情况和技术水平的施工措施和质量保证措施，确保混凝土的质量符合耐久性设计的要求。责任编辑：周娜
