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[摘 要] 混凝土的耐久性是指混凝土结构在设计使用年限内抵抗环境介质作用并能长期保持其良好的使用性能和外观完整性的能力。混凝土除应具有没计要求的强度以保证其能安全地承受设计荷载外，还应具有在使用条件下抵御周围环境各种因素长期作用的能力。例如，承受压力水作用的混凝土，需要具有一定的抗渗性能；遭受反复冰冻作用的混凝土，需要有一定的抗冻性能；遭受环境水侵蚀作用的混凝土，需要有与之相适应的抗侵蚀性能；处于高温环境中的混凝土，则需要有较好的耐热性能等。
[关键词] 混凝土 结构 耐久性 问题
混凝土结构破坏的定义既包括结构物承载能力和安全度的降低，也包括使用性能的劣化，如路面混凝土磨损影响汽车的行驶、混凝土渗水影响正常使用等。混凝土因耐久性不足而破坏的形式是多种多样的，如表面剥蚀、开裂、渗漏、混凝土中的钢筋锈蚀、强度和承载能力降低等等。造成这些破坏的原因很多，有的是单个因素的作用，如寒冷地区混凝土结构物因冻融破坏而表层剥落；而大多数则是多种破坏因素综合作用的结果，或多种因素相互促进的结果。例如，干湿交咎产生的裂纹增大了渗水性，而水的渗透又促进了化学作用的发生和发展。又如海水对混凝土的作用既有冻融和干湿交替，又有化学侵蚀和引发钢筋锈蚀。
一、混凝土抗渗性
混凝土渗透的原因是由于内部孔隙形成连通的渗水孔道。这些孔道除产生于施工振捣不密实及裂缝外，主要来源于水泥浆中多余水分蒸发而留下的毛细孔、水泥浆泌水所形成的孔道及骨料下部界面聚积的水隙。这些因水泥浆泌水产生的渗水通道的多少，主要与水泥品种和水灰比的大小有关。当采用普通水泥、火山灰水泥或掺入粉煤灰等掺和料时，混凝土的抗渗性较好，而采用矿渣水泥则混凝土的抗渗性较差。若掺用引气剂等外加剂，则由于改变了混凝土中的孔隙特征，截断了渗水通道，因而可显著提高混凝土的抗渗性。当水泥品种一定时，水灰比是影响混凝土抗渗性的主要因素。水灰比小时抗渗性好，反之则抗渗性差。
二、混凝土抗冻性
在混凝土中掺用引气剂，是提高抗冻能力最有效的方法。大量微小气泡的存在，不仅能隔断混凝土中毛细管通道，还对水分结冰时所产生的压力有缓冲作用。气泡还可使混凝土弹模有所降低，对提高混凝土抗裂性有利。因此，《普通混凝土配合比设计规程》(JCJ55—2000)规定，抗冻等级noo及以上的混凝土应掺用引气剂。
随着龄期增加，混凝土抗冻性电可得到提高。水泥不断水化使可冻结水量减少，水中溶解盐浓度随水化深入而增加，冰点也随龄期而降低，抵抗冻融破坏的能力也随之增强。所以延长冻结前的养护时间可以提高混凝土的抗冻性。抗冻性好的混凝土，抵抗温度变化、干湿变化等风化作用的能力电较强。因此，在水工结构设计规范中，对于气候温和地区的水位变化区及其以上的外部混凝土，也提出一定的抗冻等级要求，以保证建筑物的抗风化耐久性。房屋建筑中室内不受风雪影响的混凝土，可以不考虑抗冻性。
三、混凝土的碳化
混凝土中含有水，又有毛细孔，空气中的CO2会不断地向混凝土内部扩散渗入。CO2溶解于水中呈弱酸性，又经过毛细孔渗入混凝土内部并与水泥石中的Ca(OH)2反应生成不溶于水的CaCO3。这个过程叫做混凝土的碳化。碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程。因此，气体扩散规律决定了碳化速度的快慢。碳化引起水泥石化学组成及组织结构的变化，从而对混凝土的化学性能和物理性能有明显的影响。
四、混凝土中的钢筋锈蚀
钢筋混凝土结构物中的钢筋锈蚀是电化学腐蚀的结果，而导致混凝土中钢筋锈蚀的原因主要有混凝土保护层的碳化和环境介质中氯离子的渗透。
从混凝土材料设计和工程的角度看，防止钢筋锈蚀应首先考虑如何充分发挥混凝土保护层的作用，也就是要使钢筋在更长时期内处于钝化状态。然而，若孔隙中氢氧化钙溶液的浓度因混凝土碳化而降低到pH值等于或小于11.5，或虽然混凝土孔溶液的pH值大于11.5，但因氯离子进入使溶液中氯离子浓度超过一定值时，钢筋表面的钝化膜就会遭到破坏。钝化膜一旦破坏，钢筋局部就会活化形成阳极区，进而造成电化学腐蚀，钢筋就会因此而生锈。当钢转化为铁锈时，伴有体积增大，最大时可增大5倍，从而引起混凝土的膨胀开裂，而开裂又会进一步加速锈蚀反应。
五、碱—骨料反应
环境对混凝土结构的物理和化学作用以及混凝土结构抵御环境作用的能力，是影响混凝土结构耐久性的因素。化学作用包括环境化学介质的侵蚀和碱一骨料反应。
环境化学介质的侵蚀有软水侵蚀、酸类侵蚀、硫酸盐侵蚀、镁盐侵蚀等。环境化学介质的主要表现在对水泥石的侵蚀。碱一骨料反应是由于混凝土的组成材料中含有碱活性骨料和超量的碱(Na2O+K2O)，在潮湿环境中经过较长时间生成能吸水肿胀的物质，进而导致混凝土的膨胀破坏。
碱一活性骨料是指骨料中含有微晶或无定形的氧化硅成分，主要有蛋白石、燧石、黑硅石等。含这类矿物的岩石分布很广，如硅质石灰岩、安山岩、流纹岩、凝灰岩等。骨料中含5％活性氧化硅就足以产生严重的膨胀开裂。若骨料为含有粘土的白云岩时，也有可能发生碱一碳酸岩反应。这是另一种形式的碱骨料反应。
混凝土中的碱主要来自水泥和外加剂。水泥中的碱来自原料粘土和燃煤，我国北方水泥厂生产的水泥含碱量一般较南方高；常用萘系高效减水剂和防冻剂都含有数量可观的碱。混凝土中碱含量还与水泥用量密切相关，水泥用量越大，相应的混凝土中碱含量就越高。
碱—骨料反应的膨胀破坏起源于混凝土内部，然后发展到表面，呈地图形和花纹形裂纹，裂纹中往往有可见的白色分泌物或表面有白点。碱骨料反应与其他因素的破坏作用如冻融、盐蚀等会相互促进，加快破坏的发展。
近年来，混凝土结构的耐久性受到普遍关注。有些国家或国际学术组织在混凝土结构设计或施工规范中，对混凝土结构耐久性设计作出了明确的规定。我国的混凝土结构设计规范也把混凝上结构的耐久性设计作为一项重要内容。混凝土结构耐久性设计的目标，是使混凝土结构在规定的使用年限即设计使用寿命内，在常规的维修条件下，不出现混凝土劣化、钢筋腐蚀等影响结构正常使用和影响外观的损坏。
参考文献：
[1]宁仁岐.建筑施工技术.北京：高等教育出版社,2002.
[2]张厚先.建筑施工技术.北京：机械工业出版社,2004. ■
[关键词] 混凝土 结构 耐久性 问题
混凝土结构破坏的定义既包括结构物承载能力和安全度的降低，也包括使用性能的劣化，如路面混凝土磨损影响汽车的行驶、混凝土渗水影响正常使用等。混凝土因耐久性不足而破坏的形式是多种多样的，如表面剥蚀、开裂、渗漏、混凝土中的钢筋锈蚀、强度和承载能力降低等等。造成这些破坏的原因很多，有的是单个因素的作用，如寒冷地区混凝土结构物因冻融破坏而表层剥落；而大多数则是多种破坏因素综合作用的结果，或多种因素相互促进的结果。例如，干湿交咎产生的裂纹增大了渗水性，而水的渗透又促进了化学作用的发生和发展。又如海水对混凝土的作用既有冻融和干湿交替，又有化学侵蚀和引发钢筋锈蚀。
一、混凝土抗渗性
混凝土渗透的原因是由于内部孔隙形成连通的渗水孔道。这些孔道除产生于施工振捣不密实及裂缝外，主要来源于水泥浆中多余水分蒸发而留下的毛细孔、水泥浆泌水所形成的孔道及骨料下部界面聚积的水隙。这些因水泥浆泌水产生的渗水通道的多少，主要与水泥品种和水灰比的大小有关。当采用普通水泥、火山灰水泥或掺入粉煤灰等掺和料时，混凝土的抗渗性较好，而采用矿渣水泥则混凝土的抗渗性较差。若掺用引气剂等外加剂，则由于改变了混凝土中的孔隙特征，截断了渗水通道，因而可显著提高混凝土的抗渗性。当水泥品种一定时，水灰比是影响混凝土抗渗性的主要因素。水灰比小时抗渗性好，反之则抗渗性差。
二、混凝土抗冻性
在混凝土中掺用引气剂，是提高抗冻能力最有效的方法。大量微小气泡的存在，不仅能隔断混凝土中毛细管通道，还对水分结冰时所产生的压力有缓冲作用。气泡还可使混凝土弹模有所降低，对提高混凝土抗裂性有利。因此，《普通混凝土配合比设计规程》(JCJ55—2000)规定，抗冻等级noo及以上的混凝土应掺用引气剂。
随着龄期增加，混凝土抗冻性电可得到提高。水泥不断水化使可冻结水量减少，水中溶解盐浓度随水化深入而增加，冰点也随龄期而降低，抵抗冻融破坏的能力也随之增强。所以延长冻结前的养护时间可以提高混凝土的抗冻性。抗冻性好的混凝土，抵抗温度变化、干湿变化等风化作用的能力电较强。因此，在水工结构设计规范中，对于气候温和地区的水位变化区及其以上的外部混凝土，也提出一定的抗冻等级要求，以保证建筑物的抗风化耐久性。房屋建筑中室内不受风雪影响的混凝土，可以不考虑抗冻性。
三、混凝土的碳化
混凝土中含有水，又有毛细孔，空气中的CO2会不断地向混凝土内部扩散渗入。CO2溶解于水中呈弱酸性，又经过毛细孔渗入混凝土内部并与水泥石中的Ca(OH)2反应生成不溶于水的CaCO3。这个过程叫做混凝土的碳化。碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程。因此，气体扩散规律决定了碳化速度的快慢。碳化引起水泥石化学组成及组织结构的变化，从而对混凝土的化学性能和物理性能有明显的影响。
四、混凝土中的钢筋锈蚀
钢筋混凝土结构物中的钢筋锈蚀是电化学腐蚀的结果，而导致混凝土中钢筋锈蚀的原因主要有混凝土保护层的碳化和环境介质中氯离子的渗透。
从混凝土材料设计和工程的角度看，防止钢筋锈蚀应首先考虑如何充分发挥混凝土保护层的作用，也就是要使钢筋在更长时期内处于钝化状态。然而，若孔隙中氢氧化钙溶液的浓度因混凝土碳化而降低到pH值等于或小于11.5，或虽然混凝土孔溶液的pH值大于11.5，但因氯离子进入使溶液中氯离子浓度超过一定值时，钢筋表面的钝化膜就会遭到破坏。钝化膜一旦破坏，钢筋局部就会活化形成阳极区，进而造成电化学腐蚀，钢筋就会因此而生锈。当钢转化为铁锈时，伴有体积增大，最大时可增大5倍，从而引起混凝土的膨胀开裂，而开裂又会进一步加速锈蚀反应。
五、碱—骨料反应
环境对混凝土结构的物理和化学作用以及混凝土结构抵御环境作用的能力，是影响混凝土结构耐久性的因素。化学作用包括环境化学介质的侵蚀和碱一骨料反应。
环境化学介质的侵蚀有软水侵蚀、酸类侵蚀、硫酸盐侵蚀、镁盐侵蚀等。环境化学介质的主要表现在对水泥石的侵蚀。碱一骨料反应是由于混凝土的组成材料中含有碱活性骨料和超量的碱(Na2O+K2O)，在潮湿环境中经过较长时间生成能吸水肿胀的物质，进而导致混凝土的膨胀破坏。
碱一活性骨料是指骨料中含有微晶或无定形的氧化硅成分，主要有蛋白石、燧石、黑硅石等。含这类矿物的岩石分布很广，如硅质石灰岩、安山岩、流纹岩、凝灰岩等。骨料中含5％活性氧化硅就足以产生严重的膨胀开裂。若骨料为含有粘土的白云岩时，也有可能发生碱一碳酸岩反应。这是另一种形式的碱骨料反应。
混凝土中的碱主要来自水泥和外加剂。水泥中的碱来自原料粘土和燃煤，我国北方水泥厂生产的水泥含碱量一般较南方高；常用萘系高效减水剂和防冻剂都含有数量可观的碱。混凝土中碱含量还与水泥用量密切相关，水泥用量越大，相应的混凝土中碱含量就越高。
碱—骨料反应的膨胀破坏起源于混凝土内部，然后发展到表面，呈地图形和花纹形裂纹，裂纹中往往有可见的白色分泌物或表面有白点。碱骨料反应与其他因素的破坏作用如冻融、盐蚀等会相互促进，加快破坏的发展。
近年来，混凝土结构的耐久性受到普遍关注。有些国家或国际学术组织在混凝土结构设计或施工规范中，对混凝土结构耐久性设计作出了明确的规定。我国的混凝土结构设计规范也把混凝上结构的耐久性设计作为一项重要内容。混凝土结构耐久性设计的目标，是使混凝土结构在规定的使用年限即设计使用寿命内，在常规的维修条件下，不出现混凝土劣化、钢筋腐蚀等影响结构正常使用和影响外观的损坏。
参考文献：
[1]宁仁岐.建筑施工技术.北京：高等教育出版社,2002.
[2]张厚先.建筑施工技术.北京：机械工业出版社,2004. ■