淺析如何提高混凝土的耐久性及其防腐措施

　　結構處于冰點以下環(huán)境時，部分混凝土內孔隙中的水將結冰，產生體積膨脹，過冷的水發(fā)生遷移，形成各種壓力，當壓力達到一定程度時，導致混凝土的破壞?；炷涟l(fā)生凍融破壞的最顯著的特征是表面剝落，嚴重時可以露出石子?；炷恋目箖鲂阅芘c混凝土內部的孔結構和氣泡含量多少密切相關?？自缴僭叫。茐淖饔迷叫?，封閉氣泡越多，抗凍性越好。影響混凝土抗凍性的因素，除了孔結構和含氣量外，還包括：混凝土的飽和度，水灰比，混凝土的齡期，集料的孔隙率及其間的含水率等。

　?。ǘ┗炷恋膲A-集料反應

　　混凝土的堿-集料反應，是指混凝土中的堿與集料中活性組分發(fā)生的化學反應，引起混凝土的膨脹，開裂，甚至破壞。因反應的因素在混凝土內部，其危害作用往往是不能根冶的，是混凝土工程中的一大隱患。許多國家因堿-集料反應不得不拆除大壩，橋梁，海堤和學校，造成巨大損失，國內工程中也有堿-集料反應損害的類似報道，一些立交橋、鐵道軌枕等發(fā)生不同程度的膨脹破壞?；炷翂A-集料反應需具備三個條件，即有相當數量的堿、相應的活性集料及水分。反應通常有三種類型：堿-硅酸反應，堿-碳酸鹽反應，慢膨脹型堿-硅酸鹽反應，避免堿-集料反應的方法可采用：盡量避免采用活性集料；限制混凝土的堿含量；摻用混合材。

　?。ㄈ┗瘜W侵蝕

　　當混凝土結構處在有侵蝕性介質作用的環(huán)境時，會引起水泥石發(fā)生一系列化學、物理與物化變化，而逐步受到侵蝕，嚴重的使水泥石強度降低，以至破壞。常見的化學侵蝕可分為淡水腐蝕，一般酸性水腐蝕，碳酸腐蝕，硫酸鹽腐蝕，鎂鹽腐蝕五類。淡水的沖刷，會溶解水泥石中的組分，使水泥石孔隙增加，密實度降低，從而進一步造成對水泥石的破壞；研究表明，當水泥石中的氧化鈣溶出5%時，強度下降7%,當溶出24%時，強度下降29%,因此，淡水沖刷會對水工建筑有一定影響；而當水中溶有一些酸類時，水泥石就受到溶淅和化學溶解雙重作用，腐蝕明顯加速，這類侵蝕常發(fā)生在化工廠；碳酸對混凝土的影響主要為：在溶淅水泥石的同時，破壞混凝土內的堿環(huán)境，降低水泥水化產物的穩(wěn)定性，影響水泥石的致密度，造成對混凝土的侵蝕；硫酸鹽的腐蝕則表現(xiàn)為so42-離子深入混凝土內與水泥組分反應，生成物體積膨脹開裂造成損壞；海水中由于存在多種離子，侵蝕形式較為復雜，但主要是由于鎂鹽使硬化水泥石的結構組分分解，同時硫酸鹽作用會造成對水泥石的損壞，而氧化鎂沉淀會堵塞混凝土孔隙，會使海水侵蝕有所緩和。

　?。ㄋ模╀摻畹匿P蝕

　　鋼筋的銹蝕，其一表現(xiàn)為鋼筋在外部介質作用下發(fā)生電化反應，逐步生成氫氧化鐵等鐵銹，其體積比原金屬增大2~4倍，造成混凝土順筋裂縫，從而成為腐蝕介質滲入鋼筋的通道，加快結構的損壞。氫氧化鐵在強堿溶液中會形成穩(wěn)定的保護層，阻止鋼筋的銹蝕，但堿環(huán)境被破壞或減弱，則會造成鋼筋的銹蝕，如混凝土的碳化或中性化。造成混凝土碳化和中性化的原因，主要是混凝土的密實度即抗?jié)B性不足，酸性氣體（如co2,so2,h2s,hcl,no2）滲入混凝土內與氫氧化鈣作用；其二，氯離子對鋼筋表面鈍化膜有特殊的破壞作用，當混凝土中氯含量超過標準時，鋼筋會銹蝕，而水和氧的存在是鋼筋被腐蝕的必要條件，因此，若混凝土開裂，造成水和氧的通道，則鋼筋銹蝕加速，促成混凝土裂縫進一步開展，混凝土保護層剝落，最終使構件失去承載力。

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　　三、提高混凝土耐久性及防腐措施

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　　1.水泥水泥類材料的強度和工程性能，是通過水泥砂漿的凝結，硬化形成的，水泥石一旦受損，混凝土的耐久性就被破壞，因此水泥的選擇需注意水泥品種的具體性能，選擇堿含量小，水化熱低，干縮性小，耐熱性，抗水性，抗腐蝕性，抗凍性能好的水泥，并結合具體情況進行選擇。水泥強度并非是決定混凝土強度和性能的唯一標準，如用較低標號水泥同樣可以配制高標號混凝土。因此，工程中選擇水泥強度的同時，需考慮其工程性能，有時其工程性能比強度更重要。

　　2.集料與摻合料集料的選擇應考慮其堿活性，防止堿集料反應造成的危害，集料的耐蝕性和吸水性，同時選擇合理的級配，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土密實度；大量研究表明了摻粉煤灰，礦渣，硅粉等混合材能有效改善混凝土的性能，改善混凝土內孔結構，填充內部空隙，提高密實度，高摻量混凝土還能抑制堿集料反應，因而摻混合材混凝土，是提高混凝土耐久性的有效措施，即近年來發(fā)展的高性能混凝土。

　　（二）混凝土的設計應考慮耐久的要求

　　混凝土配比的設計配合比設計在滿足混凝土強度，工作性的同時應考慮盡量減少水泥用量和用水量，降低水化熱，減少收縮裂縫，提高密實度，采用合理的減水劑和引氣劑，改善混凝土內部結構，摻入足量的混合料，提高混凝土耐久性能。結構構件應按其使用環(huán)境設計相應的混凝土保護層厚度，預防外界介質滲入內部腐蝕鋼筋。結構的節(jié)點構造設計也應考慮構件受局部損壞后的整體耐久能力。結構設計尚應控制混凝土的裂縫的開裂寬度。

　?。ㄈ┗炷凉こ淌┕紤]結構耐久性

　　混凝土的拌制盡量采用二次攪拌法，裹砂法裹砂石法等工藝，提高混凝土拌合料的和易性，保水性，提高混凝土強度，減少用水量；大體積混凝土的澆筑振搗應控制混凝土的溫度裂縫，收縮裂縫，施工裂縫，建立混凝土的澆筑振搗制度，提高混凝土密實度和抗?jié)B性，重視混凝土振搗后的表面工序，并加強養(yǎng)護，以減少混凝土裂縫?；炷恋氖┕み^程對控制構件外觀裂縫，施工裂縫至關重要，應加強施工質量管理，特殊季節(jié)施工的混凝土結構，尚應采取特殊措施。

　?。ㄋ模饺敫咝p水劑

　　在保證混凝土拌和物所需流動性的同時，盡可能降低用水量，減少水灰比，使混凝土的總孔隙，特別是毛細管孔隙率大幅度降低。水泥在加水攪拌后，會產生一種絮凝狀結構。在這些絮凝狀結構中，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，就必須在拌和時相應地增加用水量，這樣就會促使水泥石結構中形成過多的孔隙。當加入減水劑的定向排列，使水泥質點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，同時使水泥絮凝體內的游離水釋放出來，因而達到減水的目的。許多研究表明，當水灰比降低到0.38以下時，消除毛細管孔隙的目標便可以實現(xiàn)，而摻入高效減水劑，完全可以將水灰比降低到0.38以下。

　?。ㄎ澹饺敫咝Щ钚缘V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,它們能和水泥水化過程中產生的游離石灰及高鹼性水化矽酸鈣產生二次反映，生成強度更高、穩(wěn)定性更優(yōu)的低鹼性水化矽酸鈣，從而達到改善水化膠凝物質的組成，消除游離石灰的目的，使水泥石結構更為致密，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構和界面區(qū)性能。這些重要的作用，對增進混凝土的耐久性及強度都有本質性的貢獻。

　　（六）外表涂裝

　　暴露在空氣中的混凝土結構以及沿海地區(qū)的橋梁工程，受到空氣中的鹽分等其它元素的侵蝕，縮短了混凝土構件的使用年限，可采取外表涂裝的方法進行防腐處理措施。