影响混凝土耐久性的因素及改善措施分析

摘要：混凝土作为目前主要的土木建筑工程材料，其使用范围不仅仅局限于各种土木工程建设项目，在造船，开发海洋，机械制造，地热工程建设等方面，其使用量也越来越大。而耐久性是衡量混凝土结构优劣的重要指标之一，故然对混凝土耐久性影响因素的研究意义重大。本文主要论述了影响混凝土耐久性的主要因素，并进行了针对性的分析。最后，对如何提高混凝土的耐久性提出了有效的解决和控制措施。

关键词：混凝土;耐久性;钢筋锈蚀;冻融循环;碱集料反应

1 引言

混凝土凭借其高强度的抗压能力，好的耐久性以及宽广的强度等级范围成为土木建筑工程中最主要也是最重要的材料之一。如果组成混凝土的材料长期暴露在恶劣的工作环境中, 仍能抵抗自身及环境因素的作用，维持混凝土原来的形状不变形，其性能也不变质，那么，该材料具有较好的耐久性能。这样，结构物才能长期保持正常使用的状态。诚然，实际工程建设中混凝土耐久性的好坏是受到内因和外因影响的，为了防止混凝土的恶化，下面对影响混凝土耐久性的几个主要因素进行阐述，并加以分析。

2 钢筋锈蚀

氧和水在自然环境条件下发生氧化反应形成的氧化铁薄膜覆在钢材的表面。这种氧化铁薄膜又称为\"钝化膜\"，在PH值很高的环境下可以阻止钢材的锈蚀过程。但这种钝化膜有时也会被破坏。原因是混凝土会碳化，从而导致其PH值降低到一定程度或者氯离子浓度升高到一定数值，钝化膜就开始活跃起来。钢筋一旦遇到水就很容易与氧和氯离子发生相关化学反应,钢筋就会进一步锈蚀。再者，混凝土表面碳化后收缩而产生的微细的危害性裂缝,使空气和水直接接触到钢筋，从而加快了钢筋的锈蚀进程。

钢筋锈蚀这一电化学反应发生的条件主要可概括为以下四点:(1)钝化膜被破坏;(2)微电池的形成;(3)需要足够的氧和水分;(4)钢筋锈蚀的速度与混凝土的导电性呈正相关关系。

在实际操作过程中，为了使钢筋不被锈蚀，通常会采取下面几点措施来减少碳化深度:(1)混凝土配合比要适当合理,水灰比要保持在一定范围内;(2)混凝土搅拌时加入的外加剂中不含有氯化物;(3)防止混凝土微电池的形成;(4)采用一定厚度的表面涂层进行保护。(5)提高混凝土的抗渗性，并严格确保施工质量,减少甚至防止因碳化而产生的危害性裂缝。

3 混凝土的抗冻融性

近些年以来，国内外的专家学者对混凝土的抗冻融性以及提高使用混凝土建筑物抗冻融性方面进行了深入的研究，并结合了大量的经验提出了各种各样的理论和学说。其中具有代表性的有水压力理论、孔结构理论、充水系数理论、冰的分离层学说、渗透压力理论以及冰融临界饱水值学说。他们在导致混凝土被冻融破坏原因上的意见是一致的，都认为是由于混凝土的表面上的水从混凝土的孔隙中由表及里，当所处外部环境的温度低于冰点时，水将会结成冰，并造成静水压力，使过冷的水发生迁移，形成冰水蒸汽压、渗透压及水压力等各种压力，当这些压力超出一定的极限值时，将会导致最终的结果，即混凝土的破坏。混凝土抗冻性之所以能成为衡量其耐久性的重要指标，原因是混凝土冻融通过物理反应和力学作用相结合，使混凝土的强度降低，建筑物的安全系数也会受到很大的影响。

混凝土被冻融破坏必须同时具备的条件有两点: 一是混凝土本身必须有一定的含水量或者与水相接触;二是建筑物所处的外部环境必须有正负温度存在，并且是反复交替的。两个条件缺一不可。

要想提高混凝土的抗冻性能，需从一下几个方面着手：(1)使混凝土内部的气孔数量减少，同时气孔越小抗冻性就越好。(2)增加混凝土的气泡含量，使用引气剂将均匀分布的微气泡大量的引入，既可以使水的冰点降低，还可以缓冲冰冻膨胀压力，混凝土的抗冻性提高。(3)必须要保证施工质量，原材料和混凝土配比和水灰比要符合规定的要求并且依据实际情况选择最佳的施工方案，加强安全管理及维护的力度。(4)除上述以外，混凝土的饱和度、龄期及空隙间的含水率也会在一定程度上影响混凝土的抗冻性能。

4 混凝土的碱集料反应

碱集料反应(AAR)中最常见的是混凝土组成中的水泥或水中的可溶性碱和某些活性集料中的SiO2逐渐发生化学反应，在界面层会生成一种碱的硅酸盐凝胶，这种凝胶吸水膨胀，导致整个混凝土建筑物开裂或上拱。

碱集料反应主要有碱硅酸盐反应、碱碳酸盐反应和碱硅酸反应这三大类型。最早发生的一种碱集料反应是碱硅酸反应。混凝土建筑物因发生碱集料反应而破坏的条件有内因和外因。内因是：(1)在混凝土的配制过程中水泥、集料(海砂)等原料成分加入外加剂混合搅拌时带进了一定数量的可溶性碱, 使得混凝土材料一直处于有碱的环境中;(2)混凝土中存在一定数量的碱活性集料。外因为处在潮湿的环境中,使硅酸盐凝胶等反应物能够吸收足够的水分膨胀起来。内外因必须同时具备才能发生。

防止碱集料反应常见的措施有:(1)对砂石料要进行工程兴建前的岩相分析,旨在确认查实有无活性骨料。如果有, 应进一步鉴定论证，通常采用砂浆长度法或化学法。(2)在工程建设中，根据实际情况规定需要使用活性的骨料的时候, 也最好使用低碱水泥，即含碱量不超过0.6%。(3)使用本身带有水分的硬活性的混合材料如粉煤灰、硅灰、高炉矿渣等替代部分水泥。这样的作用在于延缓甚至能抑制碱集料反应,也可以改善混凝土的一些其他的性能。(4)对于混凝土所处自然环境的相对湿度指标也应该有所控制。

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