李生梅

(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730021)

0 引言

自十九世紀(jì)以來(lái)，混凝土作為土建工程中用量最大，用途最廣的建筑材料，隨著社會(huì)的迅速發(fā)展和施工工藝的不斷改進(jìn)，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題也越來(lái)越被人們所重視。現(xiàn)階段，建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施的關(guān)鍵是如何提高混凝土耐久性及延長(zhǎng)工程使用壽命，從而有效減少維修重建費(fèi)用。

1 混凝土耐久性的指標(biāo)

1.1 凍融環(huán)境對(duì)混凝土的影響

1.1.1 凍融對(duì)混凝土破壞原理

混凝土是由水泥漿和粗細(xì)骨料組成的毛細(xì)多孔體?；炷猎诎韬蜁r(shí)，為了使其具有良好的和易性，加入的拌和水要比水泥的水化水用量多，而這部分多余水就會(huì)以游離水的形式滯留在混凝土中形成連通的毛細(xì)孔，并且占有一定的體積，在溫度降低時(shí)，水受凍結(jié)冰后體積膨脹，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)這種內(nèi)應(yīng)力超過(guò)混凝土抵抗強(qiáng)度時(shí)就會(huì)引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞?；炷涟l(fā)生凍融破壞的最顯著的特征是混凝土產(chǎn)生裂紋，并且裂紋多而細(xì)小，在凍融反復(fù)交替的情況下，這些細(xì)小的裂紋會(huì)不斷地?cái)U(kuò)展，相互貫通，從而引起混凝土表面剝落，同時(shí)導(dǎo)致混凝土力學(xué)性能的顯著降低。

1.1.2 凍融破壞產(chǎn)生的因素

（1）溫度因素：混凝土拌合、澆灌、硬化，最后產(chǎn)生強(qiáng)度，主要與水泥中水化熱作用密切相關(guān)。水化熱作用除了與混凝土粗細(xì)骨料及配合比有關(guān)外，主要是隨著外界溫度的高低而發(fā)生變化：溫度升高時(shí)，水泥水化熱作用加快，混凝土強(qiáng)度也增長(zhǎng)的快；而當(dāng)溫度降低到0℃及以下時(shí)，存在于混凝土中的游離水有一部分開(kāi)始結(jié)冰，從而水化熱減慢，強(qiáng)度的增長(zhǎng)也隨之變緩，由于溫度的繼續(xù)下降，最后導(dǎo)致強(qiáng)度不再增長(zhǎng)。

（2）環(huán)境因素：干燥環(huán)境不容易產(chǎn)生凍融破壞，主要是混凝土在飽水狀態(tài)下由于干濕冷熱交替原因最容易產(chǎn)生凍融破壞。

1.2 混凝土的碳化

混凝土的碳化是指空氣中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣相互作用發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，由于其成分和性能發(fā)生變化，導(dǎo)致混凝土使用機(jī)能下降的一種物理化學(xué)過(guò)程。混凝土碳化作用引起混凝土收縮，使混凝土的表面容易產(chǎn)生細(xì)微的裂縫，致使混凝土構(gòu)件發(fā)生破壞。

1.3 鋼筋銹蝕

鋼筋銹蝕對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性影響巨大。由于混凝土碳化以及多種外界環(huán)境因素影響以及混凝土收縮等原因，在混凝土的表面容易產(chǎn)生細(xì)微的裂縫。使得空氣中的氯離子、水汽及二氧化碳等有害物質(zhì)通過(guò)混凝土表面孔隙進(jìn)入混凝土內(nèi)部，與混凝土材料中的堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，使混凝土成分、組織和性能發(fā)生變化，從而導(dǎo)致混凝土的pH值降低，當(dāng)pH值出現(xiàn)小于9的時(shí)候，鋼筋表面的鈍化膜就會(huì)在中性、甚至酸性環(huán)境中被逐漸破壞，鋼筋就會(huì)發(fā)生銹蝕，并且隨著銹蝕的加劇，鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力破壞，致使混凝土保護(hù)層開(kāi)裂，鋼筋受力截面減少，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低等，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性的降低。

1.4 堿骨料反應(yīng)

簡(jiǎn)單地講，就是指混凝土中的堿性物質(zhì)含量較高時(shí)，會(huì)與砂石骨料中所含的二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在骨料表面生成堿硅酸凝膠，吸水后會(huì)產(chǎn)生較大的膨脹，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)導(dǎo)致混凝土疏松、強(qiáng)度降低甚至開(kāi)裂等，從而造成混凝土破壞。

1.5 氯離子侵蝕

氯離子侵蝕混凝土的方式主要有，混凝土內(nèi)部氯離子濃度高的地方向濃度低的地方移動(dòng)的擴(kuò)散作用，混凝土表層含氯離子的鹽水在干濕交替的條件下向混凝土內(nèi)部干燥的部分移動(dòng)的毛細(xì)管作用，含氯離子的鹽水在水壓力的做用下向壓力較低的方向移動(dòng)的滲透作用以及氯離子向電位高的方向移動(dòng)的電化學(xué)遷移。

2 提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的控制措施[1-7]

2.1 提高混凝土抗凍融的措施

2.1.1 引氣劑

在混凝土拌合物中摻人一定量的引氣劑是提高混凝土抗凍耐久性能的—個(gè)十分重要而有效的措施。引氣劑是一種具有增水作用的表面活性物質(zhì)，它可以明顯的降低混凝土拌合水的表面張力，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量的微小穩(wěn)定的封閉氣泡。這些氣泡不僅可以阻斷混凝土內(nèi)部毛細(xì)管與外界的通路．使外界水份不易浸入，減少了混凝土的滲透性；同時(shí)大量的氣泡還能起到潤(rùn)滑作用，改善混凝土和易性。最重要的是這些氣泡切斷了部分毛細(xì)管通路，使混凝土結(jié)冰時(shí)產(chǎn)生的膨脹壓力得到緩解，起到緩沖減壓的作用，有效保護(hù)混凝土不會(huì)遭到破壞。

2.1.2 減水劑

目前，減水劑的應(yīng)用也成為提高混凝土抗凍耐久性有效的的方式。水泥混凝土的強(qiáng)度取決于水和水泥的比例，當(dāng)W/C越小時(shí)，混凝土材料的強(qiáng)度越高，使用減水劑可以使混凝土的水灰比大幅度降低，提高混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)性，從而提高混凝土抵抗凍融破壞的能力。

2.1.3 摻合料的影響

（1）粉煤灰

經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證,粉煤灰混凝土的抗?jié)B性能優(yōu)于基準(zhǔn)混凝土。這是由于粉煤灰在混凝土中能發(fā)揮其形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)和活性效應(yīng)，提高混凝土的密實(shí)度，從而提高混凝土的抗?jié)B性。而且在混凝土中摻入粉煤灰后能降低混凝土的堿性，從而抑制堿集料反應(yīng)。在工程實(shí)踐中，通過(guò)加入適量的粉煤灰不僅有效提高混凝土性能，而且節(jié)約了水泥的用量，節(jié)省成本。

（2）礦粉

礦渣粉有較好的活性，能與水泥水化產(chǎn)物Ca（OH）2發(fā)生反應(yīng)，生成水化硅酸鹽產(chǎn)物，填充于混凝土的孔隙中，大幅度地提高混凝土的密實(shí)度，優(yōu)化孔細(xì)結(jié)構(gòu)，減小孔隙尺寸，使混凝土形成了密實(shí)填充結(jié)構(gòu)，改善了混凝土的抗?jié)B能力，從而顯著改善混凝土的耐久性。

2.1.4 粗細(xì)骨料的影響

實(shí)驗(yàn)證明，通過(guò)選用良好的粗細(xì)骨料級(jí)配，可以使混凝土的孔隙率減少，有效提高混凝土的抗?jié)B性。因此,在具體工程實(shí)踐中，主要通過(guò)控制混凝土中粗細(xì)骨料的合理級(jí)配，控制砂漿的數(shù)量和質(zhì)量,以達(dá)到改善混凝土的內(nèi)部構(gòu)造，減少孔隙率，提高混凝土的抗?jié)B性能的目的。

2.2 混凝土碳化的控制措施

混凝土在施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)建筑物所處的環(huán)境，地理位置來(lái)選擇合適的水泥品種以及分析骨料的級(jí)配，要做好配合比設(shè)計(jì)，必要的時(shí)候還要摻加適量的外加劑，再加上科學(xué)的攪拌、運(yùn)輸和及時(shí)正確的養(yǎng)護(hù)等嚴(yán)格的工藝手段，可以有效切斷混凝土中毛細(xì)孔的通路，使毛細(xì)孔處于封閉、互不連通的狀態(tài)，以減少滲流水量和其它有害物的侵蝕，確保混凝土的均勻性和密實(shí)性。

2.3 防止鋼筋銹蝕采取的措施

首先是合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，混凝土結(jié)構(gòu)形式及細(xì)部構(gòu)造應(yīng)有利于防腐、檢測(cè)，控制主筋的直徑不宜過(guò)大，因?yàn)殇摻钤酱?，鋼筋直徑?duì)保護(hù)層厚度的比值越大，鋼筋開(kāi)始腐蝕到混凝土脹裂的時(shí)間也就越短。其次選擇優(yōu)質(zhì)原材料，嚴(yán)格控制砂、石、拌和水和外加劑等原材料中氯離子的含量，使混凝土拌合物中氯離子含量符合規(guī)定要求。再次優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，通過(guò)水灰比來(lái)提高混凝土的密實(shí)度，混凝土密實(shí)度高，孔隙率小，有利于提高混凝土的抗?jié)B性，增強(qiáng)對(duì)侵蝕性介質(zhì)的抗蝕能力。另外還可以在混凝土表面和鋼筋表面涂刷防腐涂料。

2.4 堿骨料反應(yīng)控制措施

對(duì)于混凝土中的水泥應(yīng)采用堿含量小于0.6%的低堿水泥。對(duì)具有堿活性或疑似堿活性的集料，應(yīng)在可能發(fā)生反應(yīng)的部位采取有效措施來(lái)隔絕水和空氣的侵入，從而緩解堿骨料反應(yīng)對(duì)構(gòu)件的損害。

2.5 控制氯離子侵蝕有效措施

選用高密度混凝土結(jié)構(gòu)的配比設(shè)計(jì)，提高混凝土抗?jié)B強(qiáng)度等級(jí)，采用有效防護(hù)措施提高混凝土自身的防護(hù)能力，也可以采用高密性水泥砂漿多層抹面技術(shù)來(lái)防止水滲透劑介質(zhì)浸入。也可以引入外加劑來(lái)提高混凝土的密實(shí)性，如減水劑、引氣劑、催化劑都能不同程度的改善混凝土密實(shí)性；另外可以在混凝土表面涂刷一層耐腐、抗?jié)B、無(wú)毒、持久的涂料也是一種簡(jiǎn)單可行的方法。

3 混凝土施工中關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制

3.1 原材材料的控制

根據(jù)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求精選優(yōu)質(zhì)原材，進(jìn)場(chǎng)的原材料必須有質(zhì)量證明文件。不定期的對(duì)商混站的原材料抽檢，監(jiān)督商混站實(shí)驗(yàn)室抽樣檢測(cè)頻率。材料堆放按不同品種、規(guī)格分類堆放，不得混入雜物，粗細(xì)骨料選應(yīng)選級(jí)配良好、含泥量和泥塊含量小的材料。水泥及摻合料超過(guò)三個(gè)月的要進(jìn)行復(fù)檢，合格后方可使用。

3.2 計(jì)量設(shè)備定期的檢查

（1）攪拌站的計(jì)量，每盤(pán)材料的計(jì)量在允許偏差范圍內(nèi)，督促試驗(yàn)人員經(jīng)常檢測(cè)骨料的含水率?；炷辽a(chǎn)單位每月對(duì)計(jì)量設(shè)備應(yīng)至少自檢1次，而且每一工作班在開(kāi)始前，也應(yīng)對(duì)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。

（2）對(duì)于攪拌時(shí)間的控制，我們大多用的都是強(qiáng)制式攪拌設(shè)備，所以相應(yīng)的對(duì)混凝土攪拌時(shí)間應(yīng)遵循規(guī)范要求的攪拌時(shí)間，一般對(duì)于坍落度大的混凝土攪拌時(shí)間宜控制在90 s以上，攪拌時(shí)間每班檢測(cè)2次，確保足夠的攪拌時(shí)間。

3.3 混凝土拌合

商混站在混凝土生產(chǎn)前，對(duì)所用的原材料進(jìn)行加熱，用熱交換器對(duì)拌合水加熱至60℃以上用于生產(chǎn)，對(duì)粗細(xì)骨料用管道進(jìn)行插入式加熱，來(lái)提高砂石的溫度，避免溫度過(guò)低使砂石含有水份結(jié)冰，保證混凝土入模溫度在10℃以上。

3.4 混凝土運(yùn)輸

混凝土在運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)確?；炷敛环謱?、不離析。選擇的運(yùn)輸?shù)缆窇?yīng)平坦，保證運(yùn)輸車輛平穩(wěn)行駛，同時(shí)應(yīng)盡量減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)。在惡劣的氣候下運(yùn)輸混凝土?xí)r，運(yùn)輸工具、運(yùn)輸路線以及澆筑點(diǎn)，必要時(shí)應(yīng)備有遮蓋設(shè)施，以免日曬雨淋，造成水分蒸發(fā)和增加混凝土的用水量。罐車卸料前應(yīng)采用過(guò)檔旋轉(zhuǎn)攪拌罐不少于20 s，嚴(yán)禁在混凝土運(yùn)輸和澆筑的過(guò)程中加水。并且混凝土罐車罐體加裝保溫性能良好的保溫套以減少混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中的熱損失，保證入模溫度不受影響。

3.5 混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)

（1）混凝土澆筑

在澆筑混凝土前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范檢查鋼筋、模板以及保護(hù)層和預(yù)埋件的規(guī)格、尺寸、數(shù)量和位置?；炷翝仓r(shí)模板內(nèi)不得有積水，應(yīng)分層分段進(jìn)行澆筑，混凝土澆筑時(shí)夏季入模溫度不應(yīng)高于35℃，冬季入模溫度不應(yīng)低于10℃?；炷涟韬衔飸?yīng)具有良好的和易性、保水性和流動(dòng)性，才能確?；炷恋拿軐?shí)性、均勻性和整體性?；炷恋恼駬v一般采用插入式振動(dòng)棒振搗，振搗時(shí)間控制10～30 s內(nèi)，表面泛漿無(wú)氣泡逸出可為搗實(shí)，混凝土澆筑的同時(shí)隨機(jī)抽取制作混凝土同條件試塊和標(biāo)養(yǎng)試塊，用抗壓強(qiáng)度來(lái)評(píng)定該構(gòu)件強(qiáng)度是否合格。剛澆筑完的混凝土不宜直接在上面覆蓋保溫材料，先覆蓋塑料薄膜再覆蓋草簾子麻袋或保溫棉等保溫材料，混凝土構(gòu)件澆筑成型后，強(qiáng)度未達(dá)到1.2 MPa時(shí)，不允許在構(gòu)件上踩踏行走。

（2）混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土施工可采用澆水、覆蓋保濕、噴涂養(yǎng)護(hù)劑、冬季蓄熱養(yǎng)護(hù)等方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，施工過(guò)程中以滿足施工生產(chǎn)來(lái)選擇養(yǎng)護(hù)方法。在冬季通常采用搭暖棚養(yǎng)護(hù)，采用塑料薄膜覆蓋，再在上面覆蓋棉毯，持續(xù)養(yǎng)護(hù)14 d，保證強(qiáng)度能達(dá)到90%以上，夏季采用自然灑水養(yǎng)護(hù)，同樣也采用塑料薄膜覆蓋，且塑料膜內(nèi)有凝結(jié)水，潮濕覆蓋持續(xù)養(yǎng)護(hù)7 d，從而達(dá)到強(qiáng)度要求。

4 結(jié)語(yǔ)

上述內(nèi)容只是從提高混凝土耐久性的幾個(gè)主要方面作以簡(jiǎn)要闡述，在實(shí)際施工過(guò)程中，我們還需要從各個(gè)方面綜合考慮，根據(jù)混凝土本身所具有的特性方面入手分析應(yīng)注意的事項(xiàng)，以及關(guān)鍵工序的把控，從而保證混凝土實(shí)體質(zhì)量，提高混凝土的耐久性。