□陳國(guó)忠（河南省水利第二工程局）

混凝土的耐久性是混凝土建筑物所處的自然環(huán)境及使用條件下經(jīng)久耐用的性能，耐久的混凝土當(dāng)暴露在它工作的環(huán)境中時(shí)，能長(zhǎng)期保持混凝土原來(lái)的形狀和性能，使結(jié)構(gòu)物正常使用，影響混凝土耐久性的因素一般包括混凝土鋼筋腐蝕、碳化、侵蝕性介質(zhì)腐蝕、凍融破壞、堿-骨料反應(yīng)等。

一、影響混凝土耐久性的原因

（一）鋼筋銹蝕

通?；炷羶?nèi)部呈現(xiàn)的是強(qiáng)堿性環(huán)境（pH≥13），在鋼筋表面會(huì)形成一層厚度約為（30～60）×10-10m的致密金屬氧化物和金屬氫氧化物晶體薄膜，即為鋼筋鈍化膜，保護(hù)鋼筋免遭銹蝕，但當(dāng)混凝土因碳化而使pH值降低或氮離子濃度相當(dāng)高時(shí)，這種鈍化膜就會(huì)被破壞。鈍化膜被破壞后，鋼筋就容易在有水的環(huán)境中與氧和氮離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，鋼筋表面的鐵不斷失去電子而銹蝕，產(chǎn)生Fe（OH）3銹蝕物，使鋼筋表面產(chǎn)生銹蝕?；炷撂蓟螽a(chǎn)生收縮，導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生微裂縫，使鋼筋和空氣、水接觸，導(dǎo)致鋼筋加快銹蝕。

（二）碳化

所謂碳化，就是大氣中的CO2滲入混凝土內(nèi)，與具有堿性的物質(zhì)Ca（OH）2產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，具體如下:

由上可知，混凝土的碳化是同時(shí)在氣相、液相和固相中進(jìn)行的一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。這些反應(yīng)對(duì)混凝土耐久性是有害的，首先會(huì)降低混凝土的堿度，當(dāng)降低至pH＜1時(shí)，鋼筋表面鈍化膜將受到破壞，產(chǎn)生“去鈍”，造成鋼筋的銹蝕;此外，混凝土的碳化會(huì)加劇混凝土的收縮，也會(huì)導(dǎo)致混凝土的開(kāi)裂和結(jié)構(gòu)的破壞，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生較大破壞。

（三）混凝土的抗凍融性

幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在混凝士抗凍性研究及如何保證、提高建筑物混凝上的抗凍性方面，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，并提出了各種學(xué)說(shuō)：冰的分離層理論；充水系數(shù)理論；滲透壓力理論；水壓力理論；冰融臨界飽水值理論；孔結(jié)構(gòu)理論。以上各種理論，總的都認(rèn)為混凝土凍融破壞是由于表面先飽水，由表及里，因混凝土不密實(shí)先從大的孔隙中造成靜水壓力，使過(guò)冷的水遷移，冰水蒸汽壓差造成滲透壓力，當(dāng)壓力超過(guò)混凝土能承受的強(qiáng)度時(shí)，也就是破壞力大于抵杭力時(shí)，混凝土內(nèi)部孔隙及微細(xì)裂縫不斷擴(kuò)展，由小變大，相互貫通。由于滲透壓及水壓力的作用，造成最后破壞。混凝土凍融是一種物理與力學(xué)作用的綜合反應(yīng)。它降低混凝土強(qiáng)度，影響建筑物安全使用，因此混凝土的抗凍性是混凝土耐久性的重要指標(biāo)。

（四）侵蝕性介質(zhì)腐性

在酸、堿性溶液作用下的環(huán)境，侵蝕性介質(zhì)將對(duì)混凝土產(chǎn)生腐蝕，主要是由氯鹽產(chǎn)生的“鹽害”。氯離子是一種高效的活化劑，在較低的濃度下（混凝土重量的0.014%～0.022%），可以有效地破壞鋼筋表面的鈍化膜，引起混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕。

（五）混凝土堿集料反應(yīng)（AAR）

混凝土堿-骨料反應(yīng)是指混凝土骨料中某些活性礦物與混凝土微孔中的堿溶液產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，生成堿-硅酸凝膠并吸水產(chǎn)生膨脹壓力，致使混凝土開(kāi)裂。堿主要來(lái)源于水泥熟料、外加劑，骨料中活性材料主要是SiO2,硅酸鹽、碳酸鹽等。

堿集料反應(yīng)可分為堿硅酸反應(yīng)、堿碳酸鹽反應(yīng)、堿硅酸鹽反應(yīng)3類(lèi)，堿硅酸反應(yīng)是發(fā)生最早、發(fā)生最多的一種堿集料反應(yīng)?；炷凉こ贪l(fā)生堿集料反應(yīng)破壞必須其備3個(gè)條件，一是配制混凝土?xí)r由水泥、集料、外加劑和拌和水帶進(jìn)混凝土中一定數(shù)量的堿，或者混凝土處于有堿滲入的環(huán)境中；二是有一定數(shù)量的堿活性集料存在；三是潮濕環(huán)境，可以供應(yīng)反應(yīng)物吸水膨脹時(shí)所需的水分。三者缺一不可，前兩者為混凝土發(fā)生堿集料反應(yīng)的內(nèi)因，后者為外因。

二、提高混凝土耐久性的措施

（一）預(yù)防鋼筋的銹蝕

常用的方法有環(huán)氧涂層鋼筋，采用靜電噴涂環(huán)氧樹(shù)脂粉末工藝在鋼筋表面形成一定厚度的環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂層，這種鋼筋保護(hù)層能長(zhǎng)期保護(hù)鋼筋使其免遭腐蝕。此外，在混凝土表面涂層也是簡(jiǎn)便有效的方法，但涂料應(yīng)是耐堿、耐老化和與鋼筋表面有良好附著性的材料。還可摻加高效減水劑，在保證混凝土拌和物所需流動(dòng)性的同時(shí)，盡可能降低用水量，減小水灰比，使混凝土的總孔隙率，特別是毛細(xì)孔隙率大幅度降低。還可研究新技術(shù)，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，如耐銹鋼筋、阻銹鋼筋等。

（二）避免或減輕堿集料反應(yīng)

混凝土堿集料反應(yīng)危害很大，一旦發(fā)生很難修復(fù)。當(dāng)混凝土使用有堿活性反應(yīng)的骨料時(shí)，必須從配合比出發(fā)，嚴(yán)格控制混凝土中的總堿含量以保證混凝土的耐久性。此外，外加劑特別是早強(qiáng)劑帶來(lái)高含量的堿，為預(yù)防堿集料反應(yīng)，在設(shè)計(jì)上應(yīng)對(duì)外摻劑的使用提出要求。

（三）加強(qiáng)施工管理

嚴(yán)格控制施工配合比，攪拌必須均勻，振搗必須到位，要嚴(yán)格遵守養(yǎng)護(hù)制度，可以用表面養(yǎng)護(hù)劑來(lái)改善養(yǎng)護(hù)條件，提高保水性，加速表面硬化?；炷翗?gòu)件的侵蝕病害都是從表面開(kāi)始的，在混凝土終凝前做好原漿抹面壓光，增強(qiáng)表面密實(shí)度，也可采用表面浸漬和表面涂覆的手段來(lái)降低混凝土表面滲透性。

（四）防止混凝土的凍融破壞

混凝土的組成、配合比、養(yǎng)護(hù)條件和密實(shí)度決定了其在飽水狀態(tài)下抵抗凍融破壞的能力，目前只有加氣混凝土才能有效提高混凝土的抗凍性。引氣是提高混凝土抗凍性的主要參數(shù)。一般引氣量4%～8%，同時(shí)，應(yīng)避免采用吸水率較高的集料，加強(qiáng)排水以免混凝土結(jié)構(gòu)被水飽和。

（五）拌合及養(yǎng)護(hù)用水

混凝土拌合及養(yǎng)護(hù)用水，應(yīng)考慮其對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。水灰比的大小很大程度影響混凝土強(qiáng)度值的大小。拌合水應(yīng)檢查其雜質(zhì)情況，防止砂漿及混凝土生成時(shí)雜質(zhì)影響其耐久性。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物，除了對(duì)水泥石有腐蝕作用外，對(duì)鋼筋的腐蝕也有影響，因此在腐蝕環(huán)境中的混凝土不宜采用海水拌制和養(yǎng)護(hù)。

（六）針對(duì)不同的腐蝕環(huán)境應(yīng)設(shè)計(jì)不同的保護(hù)層厚度

如一類(lèi)環(huán)境（室內(nèi)正常環(huán)境），設(shè)計(jì)使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合下列規(guī)定：混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)按規(guī)范的規(guī)定增加40%；當(dāng)采取有效的表面防護(hù)措施時(shí)，混凝土保護(hù)層厚度可適當(dāng)減少。混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件宜整體澆筑，不宜留施工縫；當(dāng)必須有施工縫時(shí)，其位置及構(gòu)造不得有損于結(jié)構(gòu)的耐久性。

三、結(jié)語(yǔ)

混凝土耐久性問(wèn)題是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、配合比設(shè)計(jì)、材料、施工以及使用維護(hù)等多方面、多學(xué)科,很少是由于某一孤立的原因造成的，只有各方面共同努力，才能解決這一工程領(lǐng)域中的重大課題。但合理的構(gòu)造、合理的混凝土配合比、優(yōu)質(zhì)的原材料、嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制以及定期養(yǎng)護(hù)、檢測(cè)與維修是確保混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的有效措施。