【摘要】 在土建工程中，混凝土是用途最廣、用量最大的建筑材料之一。近百年來，混凝土強(qiáng)度不斷的提高成為它主要的發(fā)展趨勢(shì)。發(fā)達(dá)國(guó)家越來越多的使用50MPa以上的高強(qiáng)混凝土。有些遠(yuǎn)見卓識(shí)的專家考慮到某些工程的需要，在提出高強(qiáng)度的同時(shí)，也提出耐久性和施工和易性的要求，尤其是近5年，在很多重要工程中都成功地采用高性能混凝土。

【關(guān)鍵詞】 混凝土 耐久性

Abstract : In civil engineering， concrete is one of the most versatile and the biggest dosage building materials. In the past 100 years， the continuous improvement of the strength of concrete becomes the main trend.

1.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性對(duì)建筑物的影響

高性能混凝土具有豐富的技術(shù)內(nèi)容，盡管同業(yè)對(duì)高性能混凝土有不同的定義和解釋，但彼此均認(rèn)為高性能混凝土的基本特征是按耐久性進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證拌和物易于澆筑和密實(shí)成型，不發(fā)生或盡量少發(fā)生由溫度和收縮產(chǎn)生的裂縫，硬化后有足夠的強(qiáng)度，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)合理而有低滲透性和高抗化學(xué)侵蝕。

基于上述特點(diǎn)，高性能混凝土成為我國(guó)近期混凝土技術(shù)的主要發(fā)展方向。

高性能混凝土的核心是保證耐久性。耐久性對(duì)工程量浩大的混凝土工程來說意義非常重要，若耐久性不足，將會(huì)產(chǎn)生極嚴(yán)重的后果，甚至對(duì)未來社會(huì)造成極為沉重的負(fù)擔(dān)。據(jù)美國(guó)一項(xiàng)調(diào)查顯示，美國(guó)的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程總價(jià)值約為6萬億美元，每年所需維修費(fèi)或重建費(fèi)約為3千億美元。美國(guó)50萬座公路橋梁中20萬座已有損壞，平均每年有150-200座橋梁部分或完全坍塌，壽命不足20年;美國(guó)共建有混凝土水壩3000座，平均壽命30年，其中32%的水壩年久失修;而對(duì)二戰(zhàn)前后興建的混凝土工程，在使用30-50年后進(jìn)行加固維修所投入的費(fèi)用，約占建設(shè)總投資的40%-50%以上。回看中國(guó)，我國(guó)50年代所建設(shè)的混凝土工程已使用40余年。如果平均壽命按30-50年計(jì)，那么在今后的10-30年間，為了維修這些建國(guó)以來所建的基礎(chǔ)設(shè)施，耗資必將是極其巨大的。而我國(guó)目前的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程規(guī)模宏大，每年高達(dá)2萬億人民幣以上。照此來看，約30-50-年后，這些工程也將進(jìn)入維修期，所需的維修費(fèi)用和重建費(fèi)用將更為巨大。因此，高性能混凝土更要從提高混凝土耐久性入手，以降低巨額的維修和重建費(fèi)用。

一般混凝土工程的使用年限約為50-100年，不少工程在使用10-20年后，有的甚至使用9年以后，即需要維修。用普通水泥混凝土所完成的工程不能滿足耐久性要求的根本原因，在于混凝土本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.影響混凝土耐久性的因素

影響混凝土耐久性的原因很多但概括下來主要因素大致可以分為以下兩點(diǎn).

2.1水灰比對(duì)耐久性的影響

在混凝土工程中為了滿足混凝土施工工作性要求，即用水量大、水灰比高，因而導(dǎo)致混凝土的孔隙率很高，約占水泥石總體積的25%-40%，特別是其中毛細(xì)孔占相當(dāng)大部分，毛細(xì)孔是水分、各種侵蝕介質(zhì)、氧氣、二氧化碳及其它有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部的通道，引起混凝土耐久性的不足.

2.2水泥石中水化物對(duì)耐久性的影響

水泥石中的水化物穩(wěn)定性不足也會(huì)對(duì)耐久性產(chǎn)生影響。例如，波特蘭水泥水化后的主要化合物是堿度較高的高堿性水化矽酸鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣。此外，在水化物中還有數(shù)量很大的游離石灰，它的強(qiáng)度極低、穩(wěn)定性極差，在侵蝕條件下，是首先遭到侵蝕的部分。要大幅度提高混凝土的耐久性，就必須減少或消除這些穩(wěn)定性低的組分，特別是游離石灰。

3.提高混凝土耐久性的措施

根據(jù)對(duì)影響混凝土耐久性的主要因素的分析，就可以找出提高混凝土耐久性的主要技術(shù)途徑。如上分析，要提高混凝土的耐久性，必須降低混凝土的孔隙率，特別是毛細(xì)管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但如果純粹的降低用水量，混凝土的工作性將隨之降低，又會(huì)導(dǎo)致?lián)v實(shí)成型共所困難，同樣造成混凝土結(jié)構(gòu)不致密，甚至出現(xiàn)蜂窩等宏觀缺陷，不但混凝土強(qiáng)度降低，而且混凝土的耐久性也同時(shí)降低。目前提高混凝土耐久性基本有以下幾種方法:

3.1摻加外加劑

摻入高效減水劑: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，減少水灰比，使混凝土的總孔隙，特別是毛細(xì)管孔隙率大幅度降低。水泥在加水?dāng)嚢韬螅瑫?huì)產(chǎn)生一種絮凝狀結(jié)構(gòu)。在這些絮凝狀結(jié)構(gòu)中，包裹著許多拌和水，從而降低了新拌混凝土的工作性。施工中為了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必須在拌和時(shí)相應(yīng)地增加用水量，這樣就會(huì)促使水泥石結(jié)構(gòu)中形成過多的孔隙。當(dāng)加入減水劑的定向排列，使水泥質(zhì)點(diǎn)表面均帶有相同電荷。在電性斥力的作用下，不但使水泥體系處于相對(duì)穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，還在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，同時(shí)使水泥絮凝體內(nèi)的游離水釋放出來，因而達(dá)到減水的目的。許多研究表明，當(dāng)水灰比降低到0.38以下時(shí)，消除毛細(xì)管孔隙的目標(biāo)便可以實(shí)現(xiàn)，而摻入高效減水劑，完全可以將水灰比降低到0.38以下。

3.2摻入高效活性礦物摻料

普通水泥混凝土的水泥石中水化物穩(wěn)定性的不足，是混凝土不能超耐久的另一主要因素。在普通混凝土中摻入活性礦物的目的，在于改善混凝土中水泥石的膠凝物質(zhì)的組成?；钚缘V物摻料中含有大量活性Si02及活性Al203，它們能和波特蘭水泥水化過程中產(chǎn)生的游離石灰及高鹼性水化矽酸鈣產(chǎn)生二次反映，生成強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性更優(yōu)的低鹼性水化矽酸鈣，從而達(dá)到改善水化膠凝物質(zhì)的組成，消除游離石灰的目的，使水泥石結(jié)構(gòu)更為致密，并阻斷可能形成的滲透路。此外，還能改善集料與水泥石的界面結(jié)構(gòu)和界面區(qū)性能。這些重要的作用，對(duì)增進(jìn)混凝土的耐久性及強(qiáng)度都有本質(zhì)性的貢獻(xiàn)。

3.3消除混凝土自身的結(jié)構(gòu)破壞因素

除了環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞以外，混凝土本身的一些物理化學(xué)因素，也可能引起混凝土結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞，致使混凝土失效。例如，混凝土的化學(xué)收縮和干縮過大引起的開裂，水化性過熱過高引起的溫度裂縫，硫酸鋁的延遲生成，以及混凝土的堿骨料反映等。因此，要提高混凝土的耐久性，就必須減小或消除這些結(jié)構(gòu)破壞因素。限制或消除從原材料引入的堿、S03、C1- 等可以引起破壞結(jié)構(gòu)和侵蝕鋼筋物質(zhì)的含量，加強(qiáng)施工控制環(huán)節(jié)，避免收縮及溫度裂縫產(chǎn)生，以提高混凝土的耐久性。

3.4保證混凝土的強(qiáng)度:

盡管強(qiáng)度與耐久性是不同概念，但又密切相關(guān)，它們之間的本質(zhì)聯(lián)系是基于混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，都與水灰比這個(gè)因素直接相關(guān)。在混凝土能充分密實(shí)條件下，隨著水灰比的降低，混凝土的孔隙率降低，混凝土的強(qiáng)度不斷提高。與此同時(shí)，隨著孔隙率降低，混凝土的抗?jié)B性提高，因而各種耐久性指標(biāo)也隨之提高。在現(xiàn)在的高性能混凝土中，除摻入高效減水劑外，還摻入了活性礦物材料，它們不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游離氧化鈣的含量。在大幅度提高混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。此外，在排除內(nèi)部破壞因素的條件下，隨著混凝土強(qiáng)度的提高，其抵抗環(huán)境侵蝕破壞的能力也越強(qiáng)。

高性能混凝土在配制上的特點(diǎn)是低水灰比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，除水泥、水和骨料外，必須摻加足夠數(shù)量的礦物集料和高效減水劑，減少水泥用量，減少混凝土內(nèi)部孔隙率，減少體積收縮，提高強(qiáng)度，提高耐久性。

4.結(jié)束語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)做為現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式，它的耐久性直接關(guān)第到建筑物的使用壽命和維護(hù)維修費(fèi)用.對(duì)混凝土耐久性的研究直接或間接增加了社會(huì)的財(cái)富.可以說意義重大.所以說提高混凝土的耐久性是混凝土發(fā)展的必然趨勢(shì)。

(作者單位:肇東市龍宇建筑工程有限公司)