影響混凝土的耐久性的因素

抗?jié)B性

抗?jié)B性是指混凝土抵抗水、油等液體在壓力作用下滲透的性能。它直接影響著混凝土的抗凍性和抗侵蝕性?；炷恋目?jié)B性主要與混凝土密實(shí)度及其內(nèi)部孔隙的大小和構(gòu)造有關(guān)?；炷羶?nèi)部的互相連通的孔隙和毛細(xì)管通路，以及由于在施工過(guò)程中，振搗不實(shí)而產(chǎn)生的蜂窩、孔洞都會(huì)造成混凝土滲水。

我國(guó)一般采用抗?jié)B等級(jí)來(lái)表示混凝土的抗?jié)B性，也有采用相對(duì)滲透系數(shù)來(lái)表示的。抗?jié)B等級(jí)是按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，用每組6個(gè)試件中4個(gè)試件未出現(xiàn)滲水時(shí)的最大水壓力來(lái)表示的。如分為P4、P6、P8、PI0、P12等5個(gè)等級(jí)，即相應(yīng)表示能夠抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的水壓力而不滲水?？?jié)B等級(jí)不小于P6級(jí)的混凝土為抗?jié)B混凝土。

影響混凝土抗?jié)B性的因素有水膠比、水泥品種、骨料的最大粒徑、養(yǎng)護(hù)方法、外加劑及摻合料等。

1）水膠比。混凝土水膠比的大小，對(duì)其抗?jié)B性能起決定性作用，混凝土抗?jié)B性隨混凝土水膠比的增大而降低，在成型密實(shí)的混凝土中，水泥石的抗?jié)B性對(duì)混凝土的抗?jié)B性影響最大。

2）骨料最大粒徑。在水膠比相同時(shí)，混凝土骨料的最大粒徑越大，其抗?jié)B性能就越差。這是由于骨料和水泥漿的界面處易產(chǎn)生裂隙和較大骨料下方易形成孔穴。

3）養(yǎng)護(hù)方法。在干燥條件下，混凝土早期失水過(guò)多，容易形成收縮裂隙，因而降低混凝土的抗?jié)B性。蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土，其抗?jié)B性較潮濕養(yǎng)護(hù)的混凝土要差。

4）水泥品種。水泥的細(xì)度越大，水泥硬化體孔隙率越小，強(qiáng)度就越高，則其抗?jié)B性越好。

5）外加劑。在混凝土中摻入某些外加劑，如減水劑等，可減小水膠比，改善混凝土的和易性，因而可改善混凝土的密實(shí)性即提高混凝土的抗?jié)B性能。

6）摻合料。在混凝土中加入礦物摻合料，如優(yōu)質(zhì)粉煤灰，由于優(yōu)質(zhì)粉煤灰能發(fā)揮其形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)、微骨料效應(yīng)和界面效應(yīng)等，可提高混凝土的密實(shí)度細(xì)化孔隙，從而改善了孔結(jié)構(gòu)以及骨料與水泥石界面的過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)，因而提高了混凝土的抗?jié)B性。

7）齡期?；炷笼g期越長(zhǎng)，其抗?jié)B性越好。因?yàn)殡S著水泥水化的進(jìn)展，混凝土的密實(shí)性逐漸增大。

凡是受到水壓作用的構(gòu)筑物的混凝土，就有抗?jié)B性的要求。提高混凝土抗?jié)B性的措施是增大混凝土的密實(shí)度和改變混凝土中的孔結(jié)構(gòu)，減小連通孔隙。

抗凍性

混凝土的抗凍性是指混凝土在水飽和狀態(tài)下，經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用，能保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。在寒冷地區(qū)，特別是在接觸水又受凍的環(huán)境中的混凝土，要求具有較高的抗凍性能?；炷潦軆鋈谧饔闷茐牡脑?，是由于混凝土內(nèi)部孔隙中的水在負(fù)溫下結(jié)冰后體積膨脹造成的靜水壓力以及因冰水蒸氣壓的差別推動(dòng)未凍水向凍結(jié)區(qū)的遷移所造成的滲透壓力。當(dāng)這兩種壓力所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫，多次凍融使裂縫不斷擴(kuò)展直至破壞。

混凝土的密實(shí)度、孔隙構(gòu)造和數(shù)量、孔隙的充水程度是決定抗凍性的重要因素。因此，當(dāng)混凝土采用的原材料質(zhì)量好、水膠比小、具有封閉細(xì)小孔隙（如摻入引氣劑的混凝土）及摻入減水劑、防凍劑等時(shí)其抗凍性都較高。

隨著混凝土齡期增加，混凝土抗凍性能也得到提高。因?yàn)樗嗖粩嗨?，可結(jié)冰的水量減少；水中溶解：鹽濃度隨水化深入而增加，冰點(diǎn)也隨齡期而降低，抵抗凍融破壞的能力也隨之增強(qiáng)。所以延長(zhǎng)凍結(jié)前的養(yǎng)護(hù)時(shí)間可以提高混凝土的抗凍性。一般在混凝土抗壓強(qiáng)度尚未達(dá)到5.0MPa或抗折強(qiáng)度尚未達(dá)到1.0MPa時(shí)，不得遭受冰凍。

混凝土抗凍性一般以抗凍等級(jí)表示?？箖龅燃?jí)是采用快凍法（水凍水融）以齡期28d的試塊在吸水飽和后，承受反復(fù)凍融循環(huán)，以抗壓強(qiáng)度下降不超過(guò)25%，而且重量損失不超過(guò)5%時(shí)所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)確定?；炷量箖龅燃?jí)劃分為以下幾級(jí)：F50、F100、FI50、F200、F250、F300、F350、F400和大于F400等9個(gè)等級(jí)，分別表示混凝土能夠承受反復(fù)凍融循環(huán)次數(shù)為50、100、150、200、250、300、350和400。

提高混凝土抗凍性的最有效方法是采用加入引氣劑、減水劑和防凍劑。

抗侵蝕性

當(dāng)混凝土所處環(huán)境中含有侵蝕性介質(zhì)時(shí)，混凝土便會(huì)遭受侵蝕，通常有軟水侵蝕、硫酸鹽侵蝕、鎂鹽侵蝕、碳酸侵蝕、一般酸侵蝕與強(qiáng)堿侵蝕等。混凝土在海岸、海洋工程中的應(yīng)用也很廣泛，海水對(duì)混凝土的侵蝕作用除化學(xué)作用外，尚有反復(fù)干濕的物理作用；鹽分在混凝土內(nèi)的結(jié)晶與聚集、海浪的沖擊磨損、海水中氯離子對(duì)混凝土內(nèi)鋼筋的銹蝕作用等，也都會(huì)使混凝土遭受破壞。

混凝土的抗侵蝕性與所用水泥的品種、混凝土的密實(shí)程度和孔隙等特征有關(guān)。密實(shí)和孔隙封閉的混凝土，環(huán)境水不易侵入，故其抗侵蝕性較強(qiáng)。所以，提高混凝土抗侵蝕性的措施，主要是合理選擇水泥品種、降低水膠比、提高混凝土的密實(shí)度和改善孔結(jié)構(gòu)。

抗氯離子滲透性

環(huán)境中水、土壤中的氯離子因濃度差會(huì)向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散滲透，當(dāng)?shù)竭_(dá)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋表面并達(dá)到一定濃度時(shí)，將導(dǎo)致鋼筋快速銹蝕，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

對(duì)于近?；蚝Ｑ蟮貐^(qū)接觸海水氯化物，或降雪地區(qū)接觸除冰鹽的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土應(yīng)有較高的抗氯離子滲透性。該性能可采用快速氯離子遷移系數(shù)法或電通量法測(cè)定，分別用氯離子遷移系數(shù)和電通量表示。

在混凝土中氯離子主要通過(guò)水泥石中的孔隙和水泥石與骨料界面進(jìn)行擴(kuò)散滲透，因此，提高混凝土的密實(shí)度、降低孔隙率、改善界面結(jié)構(gòu)是提高混凝土抗氯離子滲透性的主要途徑，其中最有效的方法是摻入硅灰、粒化高爐礦渣粉、優(yōu)質(zhì)粉煤灰等礦物摻合料。

混凝土的碳化（中性化）

混凝土的碳化作用是指大氣中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水。碳化過(guò)程就是二氧化碳由表及里向混凝土內(nèi)部逐漸擴(kuò)散的過(guò)程。因此，氣體擴(kuò)散速度決定了碳化的快慢。碳化消耗了混凝土中的部分氫氧化鈣，使得混凝土堿度降低，引起水泥石化學(xué)組成及組織結(jié)構(gòu)的變化，從而會(huì)對(duì)混凝土的化學(xué)性能和物理力學(xué)性能產(chǎn)生明顯的影響，主要是對(duì)強(qiáng)度、收縮的影響。

碳化對(duì)混凝土性能既有有利的影響，也有不利的影響。

碳化降低了混凝土的堿度，就減弱了對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，可能導(dǎo)致鋼筋銹蝕。由于在干縮產(chǎn)生的壓應(yīng)力下的氫氧化鈣晶體溶解和碳酸鈣在無(wú)壓力處沉淀，將顯著增加混凝土的收縮。

另外，碳化使得混凝土的抗壓強(qiáng)度增大，其原因是碳化放出的水有利于水泥的水化作用，而且碳酸鈣的沉淀減少了水泥石內(nèi)部的孔隙。

混凝土所處環(huán)境條件中空氣中的二氧化碳濃度、相對(duì)濕度等因素也會(huì)影響混凝土的碳化速度。二氧化碳濃度增大自然會(huì)加速碳化進(jìn)程。例如，一般室內(nèi)較室外快，二氧化碳含量較高的工業(yè)車(chē)間（如鑄造車(chē)間）碳化快。當(dāng)混凝土在水中或在相對(duì)濕度100%的條件下，由于混凝土孔隙中的水阻止了二氧化碳向內(nèi)部擴(kuò)散，碳化停止。同樣，處于特別干燥的條件（如相對(duì)濕度在25%以下）下的混凝土，則由于缺少使二氧化碳及氫氧化鈣作用所需的水分，碳化也會(huì)停止。一般認(rèn)為相對(duì)濕度在50%-75%時(shí)碳化速度最快。

堿骨料反應(yīng)

當(dāng)粗骨料中夾雜著活性氧化硅（活性氧化硅的礦物形式有玉髓蛋白石和鱗石英等，含有活性氧化硅的巖石有凝灰?guī)r、流紋巖和安山巖等）時(shí)，如果混凝土中所用的水泥又含有較多的堿，就可能發(fā)生堿骨料破壞。這是因?yàn)樗嘀袎A性氧化物水解后生成的氫氧化鈉和氫氧化鉀會(huì)與骨料中的活性氧化硅起化學(xué)反應(yīng)，結(jié)果是在骨料表面生成了復(fù)雜的堿——硅酸凝膠。這樣就改變了骨料與水泥漿原來(lái)的界面，生成的凝膠是無(wú)限膨脹的，即不斷吸水后體積可以不斷腫脹，由于凝膠被水泥石所包圍，當(dāng)凝膠吸水不斷腫脹時(shí)，就會(huì)把水泥石脹裂。這種堿性氧化物和活性氧化硅之間的化學(xué)作用通常稱為堿骨料反應(yīng)（concretealkaliaggregatereaction）。

重要工程的混凝土所使用的碎石或卵石應(yīng)進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)。若懷疑骨料中含有引起堿——碳酸鹽反應(yīng)的物質(zhì)，應(yīng)用巖石柱法進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)判定骨料有潛在危害時(shí)，不宜做混凝土骨料。另外，粗骨料中嚴(yán)禁混入煅燒過(guò)的白云石或石灰石塊。

抑制堿骨料反應(yīng)的措施：盡可能選擇非活性骨料；嚴(yán)格控制混凝土中總的堿量，符合現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。選擇低堿水泥（含堿量不大于0.6%），以降低混凝土總含堿量。另外，在混凝：土配合比設(shè)計(jì)中，在保證質(zhì)量要求的前提下，盡量降低水泥用量，從而進(jìn)一步減少混凝土的含堿量。當(dāng)摻入外加劑時(shí)，必須控制外加劑的含堿量。硅灰、粒化高爐礦渣粉、粉煤灰（高鈣高堿粉煤灰除外）等活性礦物摻合料，對(duì)堿骨料反應(yīng)有明顯的抑制作用，因?yàn)榛钚曰旌喜牧峡膳c混凝土中堿（包括Na+、K+和Ca2+）起反應(yīng)，又由于它們是粉狀、顆粒小、分布較均勻，因此反應(yīng)進(jìn)行得快，而且反應(yīng)產(chǎn)物能夠均勻地分散在混凝土中，而不集中在骨料表面，從而降低了混凝土中的含堿量，抑制堿骨料反應(yīng)。