提高混凝土结构耐久性方法浅析

混凝土结构 以其整体性 好、耐久性好 、可 塑性 强、维修费用少等 优点广泛使 用于整个 ２ Ｏ世纪 ，发现混凝 土的耐 久性问题则是在 ６ ｏ至 ７ Ｏ年代 。一些发达 国家 的混凝土桥使用 了三 四十年后 ，纷纷进入老化 期 。人们始料不及 的是混凝 土材料在不利的环境 、运用条件下 ，出现 了一 系列影响结构 耐久性 的物 理 、化学现 象 ，如结构混 凝土 的碳化 、 保护层剥落 、裂缝 的发展 、钢筋锈蚀 、渗透冻融破坏 、混凝土集料 的 化学腐蚀等等 。我 国二十世纪七十年代后期建造 的混凝土桥梁亦发现 有严重 的开裂现象 。因而混凝土结构的耐久性 问题 已成为结构工程师 们不容忽视的一个 问题 。 混凝土结构 的耐久性 概括起来是指混凝土抵抗周 围不利因素长期 作用的性能。结构耐久性问题主要表现为 ：混凝土损伤 ；钢筋的锈蚀 、 脆化 、疲劳 、应力腐蚀 ；以及钢筋与混凝土之 间粘结 锚固作用的消弱 等三个方面。从短期效果而言 ，这些问题影响结构 的外观和使用功能 ； 从长远看 ，则为降低结构安 全度 ，成为发生事故 的隐患，影 响结构的 使用寿命 。下 面从影 响混凝 土结构耐久性的主要 因素和提 高耐久性 的 技术措施两个方 面来探讨混凝土的耐久性 问题 。 １ 混凝 土 结 构 耐 久 性 问题 的分 析 混凝土耐久性 问题是指 结构在所使用的环境下 ，由于内部原因或 外部原 因引起结构的长期演 变 ，最终使混凝土丧失使 用能 力。即所为 的耐久性失效 ，耐久 性失效的原 因很 多 ， 有抗 冻失效 ，碱一集料反应 失效 ，化学腐蚀失效 ，钢筋锈蚀造成结构破坏等 。下面作具体分析。 ｌｌ 混凝土的冻 融破坏 Ｉ 结构处于冰点 以下环境 时 ，部分混凝土 内孔隙 中的水将 结冰 ，产 生体积膨胀 ，过冷 的水发 生迁移 ，形成各种压力 ，当压力 达到一定程 度时 ，导致混凝土 的破坏 。混凝 土发生冻融破坏 的最显著 的特征是表 面剥落 ，严重时可 以露 出石 子。混凝土的抗冻性能 与混凝 土内部的孔 结构和气泡含量多少 密切 相关。孔越少越小 ，破坏作 用越 小 ，封闭气 泡越多 ，抗冻性越好 。影 响混凝 土抗冻性的 因素 ，除 了孔 结构和含气 量外 ，还包括混凝土 的饱 和度、水灰 比、混凝 土的龄期 ，集 料的孔隙 率及其间的含水率等 。 １ 混凝 土 的碱 — 集 料 反 应 ． ２ 混凝土 的碱—集料反应 是指混凝土 中的碱 与集料 中活性组分发生 的化学反应 ，引起混凝土 的膨胀 、开裂 ，甚至破坏 。因反应 的因素在 混凝土 内部 ，其危害作用往往 是不能根冶的 ，是混凝 土工程 中的一大 隐患。许多国家因碱—集料反应不得不拆 除大坝 、桥梁 、海堤和学校 ， 造成巨大损失 ，国内工程中也有碱 一 集料反应损 害的类似报道 ，一些立 交桥 ，铁道轨枕等发 生不同程度的膨胀破坏 。混凝土碱一 集料反应需 具备三个条件 ，即有相 当数 量的碱 ，相应的活性集料 ， 份。反应通 水 常有三种类型 ：碱 —硅 酸反应 ，碱一碳酸盐反应 ，慢膨胀 型碱一 硅酸 盐反应 。避免碱一集料 反应的方 法可采用 ：１ 尽量避 免采用活 性集 ） 料 ；２ 限制混凝土的碱含量 ；３ 掺用混合材 。 ） ） ｌ 化学 侵蚀 － ３ 当混凝 土结构处在有侵蚀性 介质作用的环境时 ，会 引起 水泥石发 生一 系列化学 ，物理与物化变化 ，而逐 步受到侵蚀 ，严重 的使水泥石

安全 性 的重视程 度远 超过 对耐 久性 的认 识 ，结果
薄膜 ， 薄膜呈钝化状态保护钢筋免受腐蚀 。 通常周 围混 凝土 对钢筋 的这种碱 性保 护作 用在 很 长时 间
内都 是有 效 的 ， 一旦 钝化 膜遭 到破坏 ， 筋就 处 活 钢
化状 态 ， 有受 到腐 蚀 的可能性 。 就 引起 钝化膜 破坏 的原 因有 ： 中和化 作用 。 ① 空气 中 Ｃ Ｏ 侵入钢 筋保
２１ ００年第 ６期
能 源 技 术 与 管 理
混凝 土结 构耐 久性浅析
黄 冠
（ 苏 省 第 一 工 业设 计 院有 限责 任公 司， 苏 徐 州 ２ １ ０ ） 江 江 ２ ０ ６
［ 摘
要 ］ 混凝 土材 料在 工程 建 设 中有 着其他 材料 无 法代 替 的重要 地 位 。混凝 土 结构 的耐 久 性 问题 是 困扰 国 内外 土木 工程 界 的一 个难题 ，也是 当前 国际上 结构 工 程 学科 重 要 的前 沿研 究领 域之 一 。主要 介 绍混 凝土 耐久性研 究现状 ， 分析 混凝 土 结构 的耐 久性 破 坏 类型 ， 讨 混凝 土结构 耐 久性 的设 计 与施 工等 问题 ， 出 了提 高混凝 土 结构 构 探 提
抗周 围不利 因素 长期作 用 的性能 。结 构耐 久性 问 题 主要表 现 为： 凝 土损 伤 ； 混 钢筋 的锈蚀 、 化 、 脆 疲 劳 、 力腐蚀 ； 应 以及钢 筋与 混凝 土之 间粘结 锚 固作 用 的消弱 等三个 方 面 。 短期效 果而 言， 问题 从 这些
影 响结构 的外 观 和使 用 功 能； 长远 看 ， 为 降低 从 则
化 学 现象 ， 结 构 混凝 土 的碳 化 、 护 层 剥 落 、 如 保 裂 缝 的发 展 、 筋 锈蚀 、 钢 渗透 冻 融破 坏 、 凝 土 集料 混 的化学腐 蚀等 等 。 类似 问题 在 国内也 较为普 遍 ， 我 国在各 种 建筑 及 土 木 基础 设施 的工 程 设计 中 ， 对

关键词： 工程 建 设 ； 混凝 土 ； 耐 久性
随着 我国经济的发展 ， 建筑行业也 随之迅速 发展 ， 在现代 的建 （ ｏ ｎ ） 作用 ， 从而达到改善混凝土抗 冻性 的 目的。 筑领域中， 各种施工工艺和施工材料如雨后春笋般涌现出来。在现 ２ － ３避免混凝土 的碱 一 集料反应可以提高混凝 土的耐久性 。混 集料反应是指混凝 土中的碱与集料 中活性组分 发生 的 代的工厂建设中， 混凝土是一种非常普遍的建筑材料， 同时也是最 凝土 的碱 一 引起混凝土的膨胀 ， 开裂 ， 甚 至破坏 。因反应 的因素在混 为重要的建筑材料。 由于混凝土具有防压、 防水、 防火和可塑性等优 化学反应 ， 势， 使得混凝土在建筑领域中备受青崃。 在现代的工程建筑中， 人们 凝 土 内部 ， 其危 害作 用往往是不能根冶 的 ， 是混凝 土工程 中的一 大 普遍存在着这样一种观念， 也即是混凝土建筑固若金汤 ， 绝对不会 隐患 。 混凝土碱 一 集料反应需具备三个条件 ， 即有相 当数量 的碱 ， 相 水份 。反应通常有三种类型 ： 碱一 硅酸反应 ， 碱一 碳 自然损坏。 但是 ， 从近几年的混凝土建筑工程的实际情况而言， 由于 应的活性集料 ， 慢 膨胀型碱 一 硅 酸盐反应 ， 所 以在 制作 混凝土 的时候 应 混凝土的耐久性存在着严重的问题， 使得建筑工程的整体使用寿命 酸盐反应 ， 降低。 出现这种问题， 不仅会影响到建筑的质量问题， 甚至给国家带 采用①尽量避免采用活性集料， ②限制混凝土的碱含量 ， ③掺用混 来巨大的经济损失。 因此， 为了保证工程建筑的使用寿命， 提高工程 合材等方式来避免碱 一 集料反应以达到提高混凝土耐久性能的目 建筑的质量， 解决混凝土耐久性问题迫在眉睫。本文从影响混凝土 的。 ２ ． ４化学侵蚀。 当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时， 耐久性的因素方面 出发 ， 并对如何提高混凝土 的耐久性提 出了个人 物理与物化变化 ， 而逐步受到侵蚀 ， 看法， 希望能够起到抛砖引玉的效果， 使同行相互探讨共同提高， 进 会引起水 泥石发生一系列化学 ， 而为提高我 国的混凝 土耐久性做 出贡献。 严重的使水泥石强度降低 ， 以至破坏 。因而在生产混凝土时要注意 １ 影响混凝土耐久性 的主要 因素分析 控制颜料 中所含有 的钾钠氯 离子 的量 ， 以避免在混凝土 中放声反应 根据相关资料现实 ， 碱集料反映、 钢筋锈蚀作用、 冻融循环作 而影响耐久性 。 ２ ． ５减少钢筋 的锈蚀以提高耐久性 ， 钢筋的锈蚀 ， 其一表现为钢 用、 盐类侵蚀作用、 酸腐蚀作用、 磨耗和水冲磨等机械破坏作用等都 能够对混凝土的耐久性产生影响。因此， 由于影响到混凝土耐久性 筋在外部介质作用下发生电化反应 ，逐步生成 氢氧化铁 等即铁锈 。 的因素极多 ， 所 以在采取提高混凝 土耐 久性 的相关措施时 ， 必须进 其二氯离子对 钢筋表面钝化膜有 特破坏作导致钢筋被破坏 。 见效锈 行综合性 的考虑 ， 才能有效的提高混凝 土的耐久性 。 蚀常用 的方法有环 氧涂层钢筋 ， 采用静电喷涂 环氧树脂粉末 工艺 在 钢筋表面形成一定厚度 的环氧树脂防腐涂层 ， 这种钢筋保护层能长 ２怎样提高混凝土的耐久性 从工程实践和分析结果看 ， 重点把好以下“ 三关” ： ①严把原材 期保护钢筋使其免遭腐蚀。此外， 在混凝土表面涂层也是简便有效 料质量检验关。 工地材料员必须从正规厂家进材料， 货比三家 ， 进场 的方 法 ， 但涂料 应是 耐碱 、 耐 老化和与钢筋表面有 良 好 附着性 的材 必须检验材料出厂合格证等。 ②把握住降低混凝土的渗透性关。 大 料 。 还可掺加高效减水剂 ， 在保证 混凝土拌和物所需 流动性 的同时 ， 家都知道， 混凝土的渗透性是指气体、 液体或离子通过混凝土的难 尽可能降低用水量， 减小水灰比， 使混凝土的总孔隙率， 特别是毛细 开发新 产品 ， 如耐锈钢筋 、 阻 易程度。 因此， 在施工中必须生产低渗透性混凝土。 在生产过程中， 孔隙率大 幅度降低。还 可研究新技术 ， 要注意以下几点： ①合理选用水灰比， 因为， 合理选用水灰比对混凝 锈钢筋等 。 土的渗透性有重要影响。 ②矿物细掺料的掺用。 因为， 矿物细掺料的 ２ ． ６使用方 面的因素 。 有些 旧建筑物已经使用好几十年了 ， 已满 种类 、 掺量 、 品质 、 活性 、 细度 等不 同， 对混凝 土性 能的影 响程 度不 足不了现代发展的使用 要求 ，这些建筑物经常处 于超负荷运转 中， 同， 必须科学掺用。 ③外加剂的掺用。 由于掺用减水剂、 高效减水剂 、 由于费用等 因素 的影 响使 用单 位往往忽视对建筑 物早期 的防腐 处 缓凝剂可以有效地改善混凝土的工作性 ， 从而有利于混凝土 的均匀 理和必要 的维修加 固， 缩短了建筑物的使用寿命 。 结束 语 性和密实性， 减少质量缺陷， 提高混凝土抗渗性。但是， 在掺用外加 剂时 ， 应注意不同外加剂之间的匹配、 外加剂与水泥的相容性及外 随着 科学技术 的 日新月异 ，为了保证建筑 工程的使用寿命 ， 采 加剂的成分、 掺量等。 比如， 在钢筋混凝土中掺和外加剂应严格控制 取相关手段提高混凝土 的耐久性 。通过上文分 析 ， 相信读者 已经对 如何提高混凝土 的耐久性有 了充 分的认识 ， 但是 由于影响混凝土耐 氯离子 的引入 ， 以免对钢筋防锈蚀不利 。 ２ ． １要生产 出好 的耐久 混凝 土最重 要的就是 要有性 能较好 的 久性的因素极其复杂 ，所以实际进行 提高混凝 土耐 久． １ 生的工作 中 ， 水泥 。 必须要结合建筑的实际情况进行综合性分析， 从而才能够有效的提 进而有效的提高建筑工程的使用寿命。总而言 ２ ． ２适当控制孔结构 ， 含气量， 水灰比， 混凝土的龄期， 集料的 高混凝土的耐久性， 提高混凝土耐久性 是一项 比较复杂 的工厂 ， 所 以在 实际的操作 孔隙率及其间的含水率等， 也是提高水泥耐久性必要的条件。这些 之 ， 过程 中 ， 必须严 把设 机关 、 试验关 、 施工关 ， 才能够使混 凝土建筑更 条件是通过影响混凝土的抗冻醒来影响耐久性的。 混凝土的冻融破 坏结构处于冰点 以下环境时 ， 部分混凝土 内孔隙 中和集料的孔隙率 好 的造福于大众。 及其间的水将结冰， 产生体积膨胀， 过冷的水发生迁移， 形成各种压 力， 当压力达到一定程度时， 导致混凝土的破坏。 混凝土发生冻融破 坏的最显著的特征是表面剥落， 严重时可以露出石子。混凝土的抗 冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关。 而水灰比 则会严重影响到混凝土中间的气孔缝隙的。 所以适当的控制以上的 各个因素对提高其抗冻性有着至关重要的作用。 因此我们可以参人 硅粉。矿渣等来改变其气孔结构和与混凝土内水泥水化生成的 ｃ ａ

类。 ２３环 境 的 不 断 恶 化 ．
究
与 应 用
用环境及材料 内部 因素 的作用下 ，保持其 自身 工作能力 的性
能。混凝土结构根据所处环境 的不同可 以划分 为一般大气环
境、 海洋环境 、 土壤环境及工业环境等。 混凝土结构材料内部因 素的作用指 的是材料的物理 和化学作用 ，如混凝土的碳化 、 钢
所谓混凝土结构 的耐久性是指 ，该种结构在 自然环境 、 使
２ ． 化学 侵 蚀 性 ．３抗 ２
当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境 时， ｌ 会弓起水 泥石发生一系列化学 ， 物理与物化变化 ， 而逐步受到侵蚀。 侵蚀 方式有水泥石 中某些 组分 被介质溶解 、化学反应产物易溶 于 水、 化学反应产物发 生体积膨胀等 。常见 的化学侵蚀可分为碳 化、 淡水及 酸性水侵 蚀 、 硫酸盐侵 蚀 ， 盐侵 蚀和钢 筋锈蚀 五
施
工
混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗水 、 油等液体的压力作用 不渗透 的性能。抗渗性是混凝土最重要 的耐久性性质之一 ， 它 直接影响混凝土的抗冻性 和抗化学侵蚀性 。一般来说 ， 如果混 凝 土的抗渗性差 ， 那么混凝土的抗冻能力和耐腐蚀性也较差 。 ２２２混凝土 的抗冻性 ．． 当结构处于冰点 以下环境 时， 部分混凝土 内孔 隙中的水将
① 由于施工管理水平和操作人员的素质相对较差 ， 质量控
制 与质量保证制度不够健全 ， 对结构安全与耐久性的设置水准 又相对较低 ， 致使工程 中往往存在较多质量隐患 。 ②商 品混凝 土的生产使用 过程中 ，存在一 些质量失控现 象， 如高水灰 比、 低水 泥用 量 、 低强度 等 ， 对混凝 土结构耐久性 有很大影响 。
筋的锈蚀等 。 由钢筋混凝土耐久性引起的结构工作性能的改变 包 括混凝土结构件的承载 能力 降低 ， 最终影响整个结 构的安全 性 ， 中建筑钢筋混凝土结构较为普通 。 其

屋架 ， 托架 面板 ， 厕所 ， 卫生 间及需 作疲劳验算 的吊车梁等构件 应 市场有 降低竞标问题 ， 工程造价较低 ， 且工 期较短 ， 法确保施 工 无 质量 。对 于楼板构件最 大裂缝 宽度限值按 ０ ２ｍｍ控制 。 ．
一
使混凝 土在凝 固过程中减少干缩裂缝 ， 提高抗裂性和抗渗性 。
０２ｒｌ ． ｎ控制 ， ｎ 建议在 一类 环境 中。对钢 筋混 凝土屋 面 梁 ， 托梁 ， ２ 施 工 阶段
施工 阶段 混凝土耐久性 的保证主要从混 凝土 的原材料 、 施工
原材料方面 ： 泥 应按 品种 、 水 标号 、 出厂 日期 等人 库 分别 堆
钢 按二 级裂缝控 制等级进行验算 ， 主要原 因是 考虑现 在建筑施 工 工 艺 、 筋 保 护 层 三 个 方 面 进 行 讨 论 的 。 其
放 ， 做好标 识 ， 并 做到先 到先用 ， 防止混 掺使 用 ； 了防止水泥 并 为
类、 二类和三类环境 中， 计使用年 限为 ５ 设 ０年 和 １ ０年结 受潮 ， ０ 现场仓库应 尽量 密闭 ， 时露天 暂存 水泥也 应采 用 防雨篷 临
构混凝土应符合最 大水灰 比、 最小 水泥 用量 、 最低 混凝 土强 度等 布盖严 ， 板要垫 高等 防潮措施 。水泥库 存时 间不宜 过长 ， 底 一般 级、 最大氯离子 、 碱一集料含量 的规定 ， 议加大混 凝土保 护层厚 不宜超过三个月 ， 建 以防强度降低过 多。砂子 、 碎石在运 输 、 卸和 装
１ 设计 阶段 （ 工 图阶段 、 施 配合 比 阶段 ）
对于施工图设计阶段 的耐久性 ， 应根据 环境类 别 、 使用 年 限、 结构类型等进行裂缝 等级 、 大水灰 比、 最 最小水泥用量 、 最低 强度

关键词 ： 耐久性 碱 一集料反应 腐蚀 高性能砼
工经验， 阐述 如何 提高 混 凝 土 结 构耐 久 性 的 措 施。
内 的碱 环 境 ， 降低 水 泥 水 化 产 物 的 稳 定 性 ， 响水 泥 石 的致 密 度 ， 影 造 费用不到位 ， 造成工程安全隐患 ， 并在 以后 需支 出更 多的大修费用。 成 对 混凝 土 的侵 蚀 ；硫 酸 盐 的腐 蚀 则 表 现 为 Ｓ ２ Ｏ 一离 子 深 入 混凝 因此定期 的检查和维护是非常必要 的，这对混凝土结构的适用性和 土 内与水 泥 组 分 反应 ， 生成 物 体 积 膨胀 开 裂 造成 损 坏 ： 水 中 由于 存 耐 久性 是 非 常 重 要 的。 期 看 检 测 和维 修 会 增 加一 些 费 用 ， 从 长远 海 短 但
存 在是 钢 筋 被 腐 蚀 的 必 要 条件 ， 因此 ， 混凝 土开 裂 ， 若 造成 水和 氧 的 通道 ， 则钢筋锈蚀加速 ， 促成 混凝土裂缝进一步开展 ， 混凝土保护层 １混 凝 土 工程 中的 耐 久性 问题 剥 落 ， 终 使 构件 失 去 承 载 力 。 最 我 国人 口众多 ， 过去为及 时解决居住 需要和促进工业生产， 建造 ２５使用方面 的因素。 ． 有些 旧建筑物 已经使用好几十年 了， 已满 过 不少 质 量 不高 的 民用 房 屋 和 工业 厂 房 。 结构 设 计 虽 然采 用 可 靠度 足不 了现代发展的使用要求 ， 这些建筑物经常处于超负荷运转中， 由 理论计算 ， 上仅能满足安全可靠指标 的要求 ， 实质 而对耐久性要求考 于费用等因素的影响使用单位往往忽视对建筑物早期 的防腐 处理和 虑 不足 ， 由于 忽视 维 修 保养 ， 有 建 筑 物 老化 现 象 相 当严 重 。 且 现 必要的维修加固 ， 缩短 了建筑物的使用寿命。 ２ 混 凝 土结 构 耐 久性 问题 的分 析 ３ 提高 混 凝 土 耐 久性 的 措 施 混凝 土 耐 久 性 问题 ， 指 结 构在 所 使 用 的 环境 下 ， 是 由于 内部 原 因 ３１ 原 材 料 的选 择 ． 或外 部 原 因 引起 结构 的长 期演 变 ， 终 使 混 凝 土丧 失 使 用 能 力。 最 即所 ３１１水泥 水泥类材料 的强度和工程性能 ，是通过水泥砂浆的 ． ． 为的耐久性失效 ， 耐久性 失效 的原 因很多， 有抗冻失效， 一集料反 凝 结， 碱 硬化形成 的， 水泥石一旦受损 ， 混凝土的耐久性就被破坏 ， 因此 应 失 效 ， 学腐 蚀 失 效 ， 筋锈 蚀 造成 结构 破 坏 等 。 面作 具 体 分 析 。 水泥的选择需注意水泥品种 的具体性能， 化 钢 下 选择碱含量小， 水化热低， 干 ２１混凝 土的冻融破坏 结构处于冰点以下环境时 ， ． 部分混凝土 缩性小 ， 耐热性 ， 抗水性 ， 抗腐蚀性， 抗冻性能好 的水泥 ， 并结合具体情 内孔 隙 中 的水 将 结 冰 ， 生 体 积 膨 胀 ， 冷 的 水 发 生 迁移 ， 成 各 种 况进行选择。水泥强度并非是决定混凝土强度和性能的唯一标准 ， 产 过 形 如 压力 ， 当压 力达到一定程度时， 导致混凝土 的破坏 。混凝土发生冻融 用较低标号水泥同样可以配制高标号混凝土。因此 ， 工程中选择水泥 破 坏 的最 显著 的特 征 是 表面 剥 落 ， 重 时 可 以露 出 石子 。 严 混凝 土 的抗 强度 的 同时 ， 需考 虑其 工 程性 能 ， 时 ， 工程 性 能 比强度 更重 要。 有 其 冻 性 能与 混凝 土 内部 的 孔结 构 和 气 泡含 量 多 少 密切 相 关 。孔 越 少越 ３１ 集料与掺合料 集料 的选择应考虑其碱活性 ， ．＿ ２ 防止碱集料 小 ， 坏作 用 越 小 ， 闭 气泡 越 多 ， 冻 性越 好 。 响混 凝土 抗 冻 性 的 反应造成的危害 ， 破 封 抗 影 集料的耐蚀 性和 吸水性， 同时选择合理的级配， 改 因 素 ， 了孔 结 构 和 含 气 量 外 ， 包 括 ： 凝 土 的 饱 和 度 ， 灰 比 ， 除 还 混 水 混 善 混 凝 土拌 合 物 的 和 易性 ， 提高 混凝 土密 实度 ； 量研 究 表 明 了掺 粉 大 凝 土 的龄 期 ， 料 的孔 隙 率 及其 间的 含水 率 等 。 集 煤灰 ， 渣， 矿 硅粉等混合材能 有效 改善混凝土 的性能 ， 改善 混凝土内 ２２ 混凝土的碱 一集料反应 混凝土的碱 一集料反应 ，是指混 孔结构 ， － 填充 内部空隙， 提高密 实度 ， 高掺量混凝 土还 能抑 制碱集料 凝土 中的碱与集料中活性组分发生 的化学反应 ， 引起混凝土的膨胀 ， 反应 ， 因而掺混合材混凝土 ， 是提高混凝土耐久性的有效措施。即近 开 裂 ， 至破 坏 。 因 反应 的 因素 在 混凝 土 内部 ， 危害 作 用 往往 是 不 年来 发展 的高性能混凝土。 甚 其 能根冶的， 是混凝土工程 中的一大隐患。许 多国家 因碱 一集料反应 ３２ 混凝土的设计应考虑耐久的要 求 混凝土配 比的设计 配合 － 不 得 不拆 除大坝 ， 桥梁 ， 海堤 和 学 校 ， 成 巨 大损 失 ， 内工 程 中也 有 比设 计 在 满 足 混凝 土 强度 ，工 作 性 的 同时 应 考虑 尽 量减 少水 泥 用量 造 国 碱 一集料反应损害 的类似 报道 ， 些立交桥 ， 一 铁道 轨枕等发生不同 和用 水 量 ， 低 水 化热 ， 少收 缩 裂 缝 ， 高密 实 度 ， 用合 理 的减 水 降 减 提 采 程度的膨胀破坏。混凝 土碱 一集料反应需具备三个条件 ， 即有相 当 剂和 引气剂 ， 改善混凝土 内部结构 ， 入足量 的混合料 ， 掺 提高混凝土 数 量 的碱 ， 相应 的活 性 集 料 ， 份 。 反 应 通 常 有三 种 类型 ： 一硅 酸 耐久 性 能 。 构 构件 应 按 其 使用 环 境 设计 相 应 的 混凝 土 保 护层 厚度 ， 水 碱 结 反应 ， 一碳酸盐反应， 碱 慢膨 胀型碱 一硅酸盐反应 ， 避免碱 一集料反 预 防 外 界 介质 渗 入 内部 腐 蚀 钢 筋 。结 构 的 节点 构 造 设计 也 应 考虑 构 应的方法可采用 ：①尽量避免采用活性集料 ：② 限制混凝土 的碱含 件 受 局 部 损坏 后 的 整体 耐 久 能 力 。结 构 设计 尚应 控 制混 凝 土 的裂 缝 量 ； 掺 用 混 合材 。 ⑧ 的开 裂 宽度 。 ２３ 化 学 侵蚀 当 混凝 土 结 构 处在 有侵 蚀 性 介 质 作 用 的环 境 时 ， ． ３３混凝土工程施工应考虑结构耐久性 混凝土的拌制尽量采 ． 会引起水泥石发生一系列化学 ， 物理 与物化变化， 而逐步受到侵蚀 ， 用二次搅拌法， 裹砂法， 裹砂石法等工艺 ， 提高混凝 土拌合料 的和易 严重 的使水泥石强度 降低 ， 以至破坏 。 常见的化学侵蚀 可分为淡水腐 性 ， 水 性 ， 高 混凝 土 强 度 ， 少 用水 量 ； 体 积 混凝 土 的浇 筑振 捣 保 提 减 大 蚀， 一般酸性水腐蚀 ， 碳酸腐蚀 ， 硫酸盐腐蚀 ， 镁盐腐蚀 五类。淡水的 应 控 制 混凝 土 的温 度 裂 缝 ， 收缩 裂缝 ， 工 裂 缝 ， 立 混 凝 土 的浇筑 施 建 冲 刷 ， 溶 解水 泥 石 中 的组 分 ， 水 泥 石 孔 隙增 加 ， 实度 降低 ， 而 振捣 制度 ， 高混凝土密实度和抗渗性 ， 会 使 密 从 提 重视混凝 土振捣后的表面工 进 一 步造 成 对 水泥 石 的 破坏 ：研 究 表 明 ， 当水 泥 石 中 的氧 化 钙溶 出 序 ， 加 强养 护 ， 并 以减 少 混凝 土裂 缝 。 混凝 土 的施工 过 程 对控 制 构件 ５ 时 ， 度下降 ７ ， ％ 强 ％ 当溶 出 ２ ％ 时 ， ４ 强度 下 降 ２ ％ ， 此 ， 水 冲 外观 裂缝 ， ９ 因 淡 施工裂缝至 关重要 ， 应加强施工质 量管理 ， 特殊季节施工 刷 会 对水 工 建筑 有 一 定 影 Ⅱ ； 当水 中溶 有 一 些酸 类 时 ， 泥 石就 受 的 混凝 土 结 构 ， 应采 取 特 殊 措 施。 向而 水 尚 到溶淅和化学溶解双重作用 ， 腐蚀 明显加速， 这类侵蚀常发生在化工 ３４ 使 用 阶 段 的检 查 和 维 护 。过 去 建 成 的 大量 工 程 已经 过早 老 ． 厂 ： 酸 对 混 凝 土 的 影 响 主 要 为 ： 溶淅 水泥 石 的 同 时 ， 坏 混 凝 土 化， 碳 在 破 而且 以往的设计标准较低， 房屋 的维修问题十分突出。由于维修

因素 的表 现形 式 ， 分析混 凝土 发 生耐久性 失效原 因， 出提 高混 凝土 耐久 性的措 施 。 提 关键 词 ： 混凝 土 ； 久性 ； 耐 措施 中 图分类 号 ： ５ ．６ Ｕ６ ５５ 文献标 识码 ： Ａ
浆体 和界 面的致密性 ；改善混凝 土拌和物 的施 １ 混凝 土发 生耐 久 性 失效 的原 因 １ ４混凝 土的碳化 影响结构耐久性 的因素很多 ，可分为 内在 混凝土碳 化是指混凝土 内部水泥石 中氢氧 工性 能 ；降低混凝土 内部 由于水泥水化热而 产 因素 和外 在因素两大类 。内在 因素主要为结构 化钙与空气 中的二氧化碳 ，在温度相宜时 发生 生 的温升 ； 调整混凝土 内部实 际强度 的发展。 这 的设计 形状和构造型式 、 钢筋保 护层厚度和直 化学反应 而产 生碳酸钙和水 ，也称混凝土 的中 些 对提高混凝土 的密 实度和抗渗性有极好 的作 径 的大小 、 选用的水泥 和骨料种类 、 凝土 的水 性化 。 混 碳化使混凝土 的碱性降低 。 当碳化达到钢 用 。另外 ， 掺某些混合材料 可缓解 、 抑制混 凝土 灰 比和密实度 、 外加剂类 型、 浇筑 和养护 的施工 筋表面 ，并使钢筋表面的 ｐ 降低到 １ Ｈ值 ０以下 的碱骨料 反应 ， 如掺 ５ １％的硅粉 ， 煤灰 ％～０ 掺粉 工艺等 ， 在 因素主要指 环境 因素 ， 括冷热 、 时 ， 外 包 混凝土将 失去对钢筋的保护作用 ， 钢筋表面 等也能有效抑制碱骨料反应 。 干湿 、 冻融循环 、 化学介质侵 蚀 、 磨损破坏 、 劳 的钝化 保护膜开始破坏 。当有水 和氧存在时钢 疲 ２ Ａ 选择性能 良好 的外加 剂 ， 高混凝土 ． １ 提 等诸多方 面。而混凝 土的耐久性破坏因素 表现 筋 开始 锈蚀 ，因此混凝土碳化是 大气环境 中钢 的密实性 ， 减少 混凝土 的渗透性可 以提高混凝 形式主要有混凝 土的混凝土渗透破 坏 、 融破 筋锈蚀 的前提条 件。 冻 土 的抗侵蚀 能力 。混凝土 的渗 透性 决定水及侵 坏 、 蚀性介质 的腐蚀 、 侵 混凝 土的碳 化 、 混凝 土 １ ＿ ５钢筋锈蚀 蚀性液体或气体渗入 的速率 。 同时 ， 减少混凝 土 中的碱骨料反应及钢筋 的锈蚀等 。 钢筋锈蚀 是造成 钢筋混凝土耐久性损伤 的 的渗透 性也 能抑 制水 泥 浆体 中的毛 细传 递 作 １ ． １混凝土渗透破坏 重要因素也 是混凝土结构耐久性破坏 的主要形 用 。 因此 ， 渗透性与混凝 土的耐久 性有着最为密 混凝土耐久性 的决定 因素主要是混凝土 的 式 。 钢筋 的锈蚀 ， 一表现为钢筋 在外部介 质作 切 的关 系 ，大幅度提高混凝 土的抗渗 ｌ是 改善 其 生 渗 透性 。 凝土是 一种 具有一定 渗透 ｌ的材料 ， 用下发生 电化反 应 ， 步生成氢氧化铁等 即铁 其耐久性 的关键 。 混 生 逐 环 境中的有害介质很容易通 过表层混凝土 的孔 锈， 其体积比原金属增大 ２ 倍， ４ 造成混凝土顺 ２ ． ２合理 的结构设计 和构造设计 洞 、裂缝进入混凝土 内部 与混凝 土 中的成分发 筋裂缝 ， 从而成 为腐 蚀介质渗入钢筋 的通道 ， 加 结 构设计 应保证 有足够 的混凝 土保护层厚 生化学反应 ， 破坏混凝土 的结 构 ， 而导致混凝 快结构 的损坏 。 从 其二 ， 氯离子对钢筋表面钝化膜 度 。混凝土 的高碱性 可使钢筋表面形成 致密 的 土建筑整体 出现耐 久性问题 。其 中有三种 与耐 有特殊 的破坏作用 。当混凝土 中氯含量 超过标 钝化膜 ， 筋有 良好的保护作用 。 对钢 混凝土保护 久性有 关的流 体可能进 入到混 凝土基 体 内部 ： 准 时 ， 钢筋会 锈蚀 ， 而水和氧的存在是钢 筋被腐 层可 以阻止外 界侵蚀介质 、 和水 分 的渗入 ， 氧气 纯水 、带有侵蚀性离 子的水和气体 （ 如二 氧化 蚀 的必要 条件 。 三 ， 其 钢筋在拉应力 和腐蚀性介 保护作用 的效果 与混凝土 的密实 度和保护层 的 碳、 、 氧气 二氧化硫等 ） 这些流体可以以不同的 质共 同作用下形成 的脆性 断裂 ， 种破坏可在 厚度密切相关 。 。 这 合理地设计结构及构造 。 易于 对 方式在混凝 土基体中移动 ，移动 的方式 主要取 较 低拉 应力和微 弱介质 作用下 产生破 坏。 发生耐久 性问题的结构或构件部 位 ，在设计 中 决于混凝 土的渗透性 ，混凝土 的耐久性在 很大 １ ． ６侵蚀性介质的腐蚀 应通过合 理的结构设计和合 理的构造措施予 以 程度上取决 于这些液体或气体进 入其内部的难 当混凝 土结构处 在有侵蚀性介质作用 的环 克服 。例 如 ， 筑物利于排水 ， 使建 以保证混凝 土 易程度 。 境时 ， 会引起水泥石发生 一系列化学 、 物理 与物 的干燥 ， 理进行结构布置 以及 地基处 理 ， 合 减少 １ ． ２混凝土冻融破坏 化变化 ， 而逐步受 到侵蚀 ， 的使 水泥石 强度 建 筑物不均匀沉降造成 的裂缝等 。在侵蚀 性介 严重 混凝土是 由水泥砂浆及粗 骨料组成的毛细 降低 ， 以至破 坏。 常见的化学侵蚀可分为淡水腐 质 （ 包括酸 、 、 酸盐 、 力流 动水 等 ） 碱 硫 压 中的混 孑 多孔 体。在拌制混凝土 时为了得到必要的和 蚀 ， Ｌ 一般酸性水 腐蚀 ， 酸腐蚀 ， 酸盐腐 蚀簇 凝 土 ， 高性能混凝 土 ， 可以增设混凝 土防 碳 硫 采用 也 易性 ，一般 加入的拌和水 总要 多于水泥的水化 盐腐蚀等五类 。 水层 、 涂料外涂层等保 护措施 ， 防腐 提高混 凝土 水 。这部分多余 的水便 以游离水的形式滞 留于 ２提高混凝土耐久性 的措施 结构耐久性。 混凝土 中形成连通 的毛细孔 ， 占有一定 的体 并 通过前文对影响混凝土结构 耐久性几方面 ２ ３加强混凝 土结构施工质 量控 制和管理 积。这种毛细孑 中的 自由水就是导致混凝土遭 因素 的分析。结合现有的施工经 验 ， Ｌ 现从材料 、 在施工过程中 ，质量控制 与评 估将是重 中 受冻害 的主要 内在 因素。当处于饱和状态 的混 设计 、 、 施工 日常维护 等几 个方面探讨 提高混凝 之重。 主要涉及到钢筋制作安装 、 混凝土成型质 凝土受冻时 ， 其毛 细孔壁同时承受膨胀压及渗 土结构耐久 ｆ的措施 。 生 量、 养护 、 保护层厚度 等方面 。 透压两种压力 。当这两种 压力超过混凝土 的抗 ２ ． １合理选择混凝土材料和配合 比 ２． ＿１钢筋工程质量的控制 ３ 拉强度 时，混凝土 就会开裂。在反复冻融循 环 合理选择混凝 土配合 比可从 以下几方面人 首先从钢筋工程 加强 质量控制 ，我们在普 后， 混凝土 中的裂缝会 互相贯通 ， 其强度也会 逐 手 ： 通房 建 中， 往往 重视 钢筋数 量 、 筋型 号 、 钢 钢筋 渐降低 ， 至完全 丧失 ， 混凝 土结构 由表 及 甚 导致 ２１ 合 理选择水泥 品种和混凝 土的骨 料 ， 构造 等结构安全质量控制 的关键点 ，而忽视 了 ．１ ． 里遭受破坏 。 在一般环境条件下 ， 宜选择 低水化热和低含碱 钢筋保护层检查 。 工程上 ， 常常将 垫块 等辅料 承 １ － ３碱骨料反应 量低 于 ｎ ％的水泥 ， ６ 不宜选择早强水泥。 混凝 土 包给 劳务施 工 队伍 ，而这样 的辅 料质量经常被 碱骨料反应一般是指混凝 土微孔 中的碱溶 的骨料 除要求质 地坚硬 和有足 够的强 度外 ， 还 忽视 ， 常见的就是塑料垫块 ， 最 劳务队伍 为节 约 液和骨料 中的活性矿物发 生反应 ， 成碱硅胶 必须具有稳定的物理和化学性质。 生 成本 ， 上我们轻视这样 的小东西 ， 加 会选择一 些 或粘土质集 料。这种生成物会 吸收微 孑 中的水 Ｌ ２． ． １ ２控制水胶 比和水 泥用量 。控制水胶 比 质量 较差的垫块 ， 实际使 用过程 中 ， 是 但在 即使 分， 发生体积膨 胀 ， 在周围水泥浆 已硬 化的情况 是为 了减少混凝 土拌和物凝结后 多余 的水溢 出 质量较好 的塑料垫块 ， �