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度及其內(nèi)部孔隙的大小和構造有關?；炷羶?nèi)部的互相連通的孔隙和毛細管通路，以及由于在施工過程中，振搗不實而產(chǎn)生的蜂窩、孔洞都會造成混凝土滲水。

我國一般采用抗?jié)B等級來表示混凝土的抗?jié)B性，也有采用相對滲透系數(shù)來表示的?？?jié)B等級是按標準試驗方法進行試驗，用每組6個試件中4個試件未出現(xiàn)滲水時的最大水壓力來表示的。如分為P4、P6、P8、PI0、P12等5個等級，即相應表示能夠抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的水壓力而不滲水?？?jié)B等級不小于P6級的混凝土為抗?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)護方法、外加劑及摻合料等。

1）水膠比?；炷了z比的大小，對其抗?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，在成型密實的混凝土中，水泥石的抗?jié)B性對混凝土的抗?jié)B性影響最大。

2）骨料最大粒徑。在水膠比相同時，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)護方法。在干燥條件下，混凝土早期失水過多，容易形成收縮裂隙，因而降低混凝土的抗?jié)B性。蒸汽養(yǎng)護的混凝土，其抗?jié)B性較潮濕養(yǎng)護的混凝土要差。

4）水泥品種。水泥的細度越大，水泥硬化體孔隙率越小，強度就越高，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、活性效應、微骨料效應和界面效應等，可提高混凝土的密實度細化孔隙，從而改善了孔結(jié)構以及骨料與水泥石界面的過渡區(qū)結(jié)構，因而提高了混凝土的抗?jié)B性。

7）齡期?；炷笼g期越長，其抗?jié)B性越好。因為隨著水泥水化的進展，混凝土的密實性逐漸增大。

凡是受到水壓作用的構筑物的混凝土，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度和改變混凝土中的孔結(jié)構，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未凍水向凍結(jié)區(qū)的遷移所造成的滲透壓力。當這兩種壓力所產(chǎn)生的內(nèi)應力超過混凝土的抗拉強度，混凝土就會產(chǎn)生裂縫，多次凍融使裂縫不斷擴展直至破壞。

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

隨著混凝土齡期增加，混凝土抗凍性能也得到提高。因為水泥不斷水化，可結(jié)冰的水量減少；水中溶解：鹽濃度隨水化深入而增加，冰點也隨齡期而降低，抵抗凍融破壞的能力也隨之增強。所以延長凍結(jié)前的養(yǎng)護時間可以提高混凝土的抗凍性。一般在混凝土抗壓強度尚未達到5.0MPa或抗折強度尚未達到1.0MPa時，不得遭受冰凍。

混凝土抗凍性一般以抗凍等級表示?？箖龅燃壥遣捎每靸龇ǎㄋ畠鏊冢┮札g期28d的試塊在吸水飽和后，承受反復凍融循環(huán)，以抗壓強度下降不超過25%，而且重量損失不超過5%時所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來確定。混凝土抗凍等級劃分為以下幾級：F50、F100、FI50、F200、F250、F300、F350、F400和大于F400等9個等級，分別表示混凝土能夠承受反復凍融循環(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

當混凝土所處環(huán)境中含有侵蝕性介質(zhì)時，混凝土便會遭受侵蝕，通常有軟水侵蝕、硫酸鹽侵蝕、鎂鹽侵蝕、碳酸侵蝕、一般酸侵蝕與強堿侵蝕等?；炷猎诤０丁⒑Ｑ蠊こ讨械膽靡埠軓V泛，海水對混凝土的侵蝕作用除化學作用外，尚有反復干濕的物理作用；鹽分在混凝土內(nèi)的結(jié)晶與聚集、海浪的沖擊磨損、海水中氯離子對混凝土內(nèi)鋼筋的銹蝕作用等，也都會使混凝土遭受破壞。

混凝土的抗侵蝕性與所用水泥的品種、混凝土的密實程度和孔隙等特征有關。密實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。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、提高混凝土的密實度和改善孔結(jié)構。

抗氯離子滲透性

環(huán)境中水、土壤中的氯離子因濃度差會向混凝土內(nèi)部擴散滲透，當?shù)竭_混凝土結(jié)構中的鋼筋表面并達到一定濃度時，將導致鋼筋快速銹蝕，嚴重影響混凝土結(jié)構的耐久性。

對于近?；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)構的混凝土應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水泥石中的孔隙和水泥石與骨料界面進行擴散滲透，因此，提高混凝土的密實度、降低孔隙率、改善界面結(jié)構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、?；郀t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。碳化過程就是二氧化碳由表及里向混凝土內(nèi)部逐漸擴散的過程。因此，氣體擴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，引起水泥石化學組成及組織結(jié)構的變化，從而會對混凝土的化學性能和物理力學性能產(chǎn)生明顯的影響，主要是對強度、收縮的影響。

碳化對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，就減弱了對鋼筋的保護作用，可能導致鋼筋銹蝕。由于在干縮產(chǎn)生的壓應力下的氫氧化鈣晶體溶解和碳酸鈣在無壓力處沉淀，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、相對濕度等因素也會影響混凝土的碳化速度。二氧化碳濃度增大自然會加速碳化進程。例如，一般室內(nèi)較室外快，二氧化碳含量較高的工業(yè)車間（如鑄造車間）碳化快。當混凝土在水中或在相對濕度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)部擴散，碳化停止。同樣，處于特別干燥的條件（如相對濕度在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，碳化也會停止。一般認為相對濕度在50%-75%時碳化速度最快。

堿骨料反應

當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，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。這是因為水泥中堿性氧化物水解后生成的氫氧化鈉和氫氧化鉀會與骨料中的活性氧化硅起化學反應，結(jié)果是在骨料表面生成了復雜的堿——硅酸凝膠。這樣就改變了骨料與水泥漿原來的界面，生成的凝膠是無限膨脹的，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，當凝膠吸水不斷腫脹時，就會把水泥石脹裂。這種堿性氧化物和活性氧化硅之間的化學作用通常稱為堿骨料反應（concretealkaliaggregatereaction）。

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

抑制堿骨料反應的措施：盡可能選擇非活性骨料；嚴格控制混凝土中總的堿量，符合現(xiàn)行有關標準的規(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：土配合比設計中，在保證質(zhì)量要求的前提下，盡量降低水泥用量，從而進一步減少混凝土的含堿量。當摻入外加劑時，必須控制外加劑的含堿量。硅灰、?；郀t礦渣粉、粉煤灰（高鈣高堿粉煤灰除外）等活性礦物摻合料，對堿骨料反應有明顯的抑制作用，因為活性混合材料可與混凝土中堿（包括Na+、K+和Ca2+）起反應，又由于它們是粉狀、顆粒小、分布較均勻，因此反應進行得快，而且反應產(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。