张锦城
(潮州大同建筑构件有限公司)
【摘要】耐久性关系着混凝土结构的实际使用功能，是目前土木工程研究的核心问题之一。本文介绍了混凝土结构耐久性方面的影响因素和采取的措施。
【关键词】混凝土结构；耐久性；裂纹抗渗；外加剂
混凝土是一种拌合物，由水泥、矿物掺合料、砂子、石子、水和外加剂等基本组分按一定比例经拌合，形成多相非均匀材料。俗称人工石，简言之，混凝土是用最简单的工艺制造最复杂的体系。是目前世界上应用最广泛，用量最多的人造建筑材料，但是人们在高度重视混凝土高强度的时候，往往忽视了混凝土结构的耐久性。因此，早在上世纪70年代，第六届预应力会议上，有人提出“混凝土耐久性与其强度同等重要”的问题。引起世界范围内的重视，为了保证工程质量和混凝土结构的耐久性，我国在世纪之交发布了《建设工程质量管理条例》（即国务院279号令），规定设计单位要“注明工程合理使用年限”，工程承包单位对于基础设施的保修期限为“该工程的合理使用年限”，确定了工程质量与使用寿命的责任制。
提高混凝土耐久性是基础建设的迫切要求，耐久性设计是混凝土结构耐久性研究的核心问题之一。混凝土结构耐久性是指混凝土抵抗老化的能力，造成混凝土老化就是质量的劣变，即在使用环境下受到各种物理化学作用的影响所发生的变化，因而耐久性研究具有非常丰富的内容，如抗渗、抗冻、碱集料反应、抗化学侵蚀、抗冲刷等，这些影响混凝土结构耐久性的因素集中体现在混凝土的强度、抗渗性、钢筋锈蚀、外加剂等。目前世界上流行用混凝土渗透性来评价耐久性，而混凝土早期抗裂性试验，是耐久性应掌握的指标之一。
一般来说，混凝土的强度越高，其结构越致密，抵抗外界因素，例如气候影响、化学侵蚀、腐蚀或其他各种破坏过程的能力越强，但是我们也不得不注意到，高水泥含量势必提高混凝土强度，但与此同时又会令混凝土产生早期和后期的裂纹，裂纹是耐久性的致命伤害。
混凝土出现裂缝，其收缩是主要原因，因此提高混凝土结构体积稳定性是减少收缩是控制裂缝的主要措施。混凝土收缩裂缝的发生有硬化收缩、失水收缩和碳化收缩。在这三者中，以失水收缩最为显著，大约占总体积收缩量的80%～90%。混凝土的收缩是一个长期发展的过程，但早期发展较快，后期会逐渐减缓，若收缩以20年计算，则收缩量的60%～85%是在第一年完成的。因此，混凝土浇筑后的早期养护具有特别重大的意义。由收缩引起的裂缝受到约束强弱的直接影响，混凝土结构件受约束力越强，它产生收缩裂缝的可能性越大，因此要尽量减少构件受到的约束力，如剪力墙结构板上产生收缩裂缝的现象较框架结构为多及更严重。以相同的结构来说，体型越大，约束力也越强，收缩裂缝就越显著。
混凝土的抗渗性对耐久性的影响最大，可以说它是耐久性的第一道防线。混凝土的渗透性越低，即抗渗性能越好，混凝土的耐久性越好。这是因为许多有害物质是随介质渗透到混凝土内部而起破坏的，例如冻融损坏、钢筋锈蚀及至碱骨料反应等都是由于水及腐蚀性物质渗入到混凝土内部而对混凝土产生破坏作用。
因此，提高混凝土的抗渗性，避免混凝土结构出现裂纹就更为重要了。我们知道，混凝土的开裂往往从表层开始，逐渐向里延伸。对于高强、高性能混凝土，结构致密，水份迁移困难。但是在干燥环境下，表层与内层的干缩值相差很大，因而控制这种收缩值来达到控制开裂的效果并不是太明显，于是我们就必须从混凝土的成份和配合比加以直接控制，并且选用混凝土的合理保护层厚度及允许的裂缝宽度值。
研究表明，改善混凝土抗渗性的措施主要有下面几个方面。
⑴降低水灰比；
⑵高性能混凝土的密实化，包括选择原材料、骨料具有最佳的颗粒形状、级配和最大密度；
⑶外加密实材料，如掺加粉煤灰、硅灰、磨细矿渣等，同时附以高效减水剂；
⑷改变胶凝材料种类；
⑸对混凝土表面进行处理，如涂层，有效防止侵蚀介质侵入。
混凝土的抗冻性是指在负温和正温的交替作用下，混凝土表层发生剥落、结构变得疏松、强度降低甚至破坏的一种现象，对于高强混凝土来说，这种抗冻性的影响更加强烈。
我们知道，混凝土的耐久性取决于其微观结构。由于混凝土是由水泥砂浆及粗骨料组成的多孔体，这种孔结构内部存在大量毛细管，毛细管中会产生渗透压力。处于饱水状态的毛细管受冻时，孔壁同时受膨胀压力和渗透压力的作用，当这两种压力超过混凝土的强度时，混凝土就会开裂。同时混凝土水灰比、受冻龄期和冻结温度等也都对抗冻性有较大的影响。
为了改善混凝土的抗冻性，最有效的措施就是在混凝土中掺加引气剂，改变孔结构。掺加优质掺和料如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰等均具有火山灰活性，能够改善混凝土的微观结构，起到填充水泥颗粒间隙的微集料作用，使混凝土形成细观层次的自紧密体象，这就能有助于提高混凝土的抗冻性。
混凝土科学技术的发展，使混凝土外加剂成为新型混凝土五个组成部分中不可或缺的一个组成部分（这五个组成部分是指高性能、多功能、特种混凝土、普通混凝土、外加剂）。通过不同的外加剂可以使混凝土从新拌时的流变性能到硬化后的力学性能、耐久性等获得改善和提高。
外加剂主要有减水剂、缓凝剂、引气剂、膨胀剂等，是在拌制混凝土过程中掺入的。不同的外加剂对硬化水泥浆体的强度及后期强度发展的影响不同，而且对混凝土耐久性也产生不同的影响作用。减水剂提高了混凝土的密实度，则混凝土的抗渗、抗冻、耐侵蚀等耐久性能提高；早强剂对混凝土的抗渗抗冻耐久性也是有利的。但由于引入混凝土中的氯离子CI-及钠离子Na+等可能会引起钢筋锈蚀和碱骨料反应，而使人们对此担心。现在通过掺入硝酸盐阻锈剂和粉煤灰抑制碱骨料反应等措施来避免混凝土耐久性降低，因为钠离子Na+是控制水泥浆和混凝土流变性的关键因素之一。减水剂的最佳可溶碱含量在0.4%～0.6%Na2O当量，因此外加剂的应用对在单掺，多掺情况下对混凝土体积变形的影响能够有效地提高混凝土的耐久性。
混凝土的高耐久性一直是建筑工作者不断追求的目标。混凝土结构建成投入使用之后，普遍存在一个老化过程，也即是耐久性的问题。我们通过上面的分析，认识了混凝土耐久性的要求和做法，得出一个努力方向。但科学是在不断发展的，对混凝土的研究也无尽期，我们仍必须深入研究，进一步开发和掌握提高混凝土耐久性的方法和措施，以保证人们有一个更高质量的生活环境，保证国民经济在一个更健康的氛围中发展。●
【参考文献】
[1]李惠.高强混凝土及其组合结构［M］.科学出版社.
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