1、1试谈提高混凝土的耐久性与高性能混凝土的应用摘要：混凝土是土木建筑工程中最常用的材料之一，近年来，混凝土的使用越来越广泛，所以对提高混凝土的耐久性要求也就越来越高，这种情况下出现了高性能混凝土。高性能混凝土比一般混凝土最大的改善就是提高了耐久性。本文就尝试着先从混凝土耐久性不足的后果来分析提高混凝土耐久性的必要性和重要性，再从影响混凝土耐久性的主要因素中分析到如何才能提高混凝土耐久性。 关键词：建筑；混凝土；高性能混凝土；耐久性； 中图分类号：TU375.1 文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012） 高性能混凝土是针对于一般混凝土，基于提高混凝土地耐久性提出来的概念，已经成为
2、以后混凝土技术的发展作用。高性能混凝土一般拥有 100 年以上的使用寿命，具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等优良特征。所以提高混凝土地耐久性，是混凝土行业发展中是重要首先考虑的一个课题。 1 混凝土工程耐久性不足的后果 2混凝土工程因其工程量浩大，将会因耐久性不足对未来社会造成极为沉重的负担。据美国一项调查显示，美国的混凝土基础设施工程总价值约为 6 万亿美元，每年所需维修费或重建费约为 3 千亿美元。美国 50万座公路桥梁中 20 万座已有损坏，平均每年有 150-200 座桥梁部分或完全坍塌，寿命不足 20 年；美国共建有混凝土水坝 3,000 座，平均寿命 30年，其中 32
3、%的水坝年久失修。 美国对二战前后兴建的混凝土工程，在使用 30-50 年后进行加固维修所投入的费用，约占建设总投资的 40%-50%以上。中国 50-60 年代所建设的混凝土工程已使用 40 余年，如果我国混凝土工程的平均寿命按 30-50 年计，在今后的 10-30 年内，为了维修建国以来所建基础设施的费用，将是极其巨大的。 目前，我国的基础设施建设工程规模宏大，每年高达万亿元人民币以上，约 30-50 年后，这些工程也将进入维修期，所需的维修费或重建费将更为巨大。作为 21 世纪的高性能混凝土，更要从提高混凝土耐久性入手，以降低巨额的维修和重建费用。 2 影响混凝土耐久性的主要因素 一般
4、混凝土工程的使用年限约为 50-100 年，不少工程在使用 10-20年后，有的甚至使用 9 年以后，即需要维修。用普通水泥混凝土所完成的工程不能满足耐久性(超耐久)要求的根本原因，在于混凝土本身的内3部结构。 首先，为满足混凝土施工工作性要求，即用水量大、水灰比高，因而导致混凝土的孔隙率很高，约占水泥石总体积的 25%-40%，特别是其中毛细孔占相当大部分，毛细孔是水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳及其它有害物质进入混凝土内部的通道，引起混凝土耐久性的不足。 其次，水泥石中的水化物稳定性不足。水泥水化后的主要化合物是碱度较高的高碱性水化矽酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙。此外，在水化物中还有数
5、量很大的游离石灰，它的强度极低，稳定性极差，在侵蚀条件下，是首先遭到侵蚀的部分。要大幅度提高混凝土的耐久性，就必须减少或消除这些稳定性低的组分，特别是游离石灰。 3 提高混凝土耐久性的技术途径 如前分析，要提高混凝土的耐久性，必须降低混凝土的孔隙率，特别是毛细管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但是如果纯粹的降低用水量，混凝土的工作性将随之降低，又会导致捣实成型工作困难，同样造成混凝土结构不致密，甚至出现蜂窝等宏观缺陷，不但混凝土强度降低，而且混凝土的耐久性也同时降低。目前减少孔隙率的途径往往是掺入高效减水剂。 3.1 掺入高效减水剂 4在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降
6、低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅度降低。 水泥在加水搅拌后，会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中，包裹着许多拌和水，从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂后，减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝状的絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。 3.2 掺入高效活性矿物掺料 普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的不足，是混凝土不
7、能超耐久的另一主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料(矽灰、矿渣、粉煤灰等)中含有大量活性 SiO2 及活性 Al2O3 ，它们能和水泥水化过程中产生的游离石灰及高碱性水化矽酸钙产生二次反应，生成强度更高，稳定性更优的低碱性水化矽酸钙，从而达到改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的。有些超细矿物掺料，其平均粒径小于水泥粒子的平均粒径，能填充于水泥粒子之间的空隙中，使水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透路。 53.3 消除混凝土自身的结构破坏因素 除了环境因素引起的混凝土结构破坏以外，混凝土本身的一些物理化学因素，也可能引起混凝土
8、结构的严重破坏，致使混凝土失效。例如，混凝土的化学收缩和干缩过大引起的开裂，水化热过性过高引起的温度裂缝，硫酸铝的延迟生成，以及混凝土的碱集料反应等。因此，要提高混凝土的耐久性，就必须减小或消除这些结构破坏因素。限制或消除从原材料引入的碱、SO3 、C1- 等可以引起结构破坏和钢筋蚀物质的含量，加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生，提高混凝土的耐久性。 3.4 保证混凝土的强度 尽管强度与耐久性是不同概念，但又密切相关，它们之间的本质联系是基于混凝土的内部结构，都与水灰比这个因素直接相关。在混凝土能充分密实条件下，随着水灰比的降低，混凝土的孔隙率降低，混凝土的强度不断提高，与此同时，随着孔
9、隙率降低，混凝土的抗渗性提高，因而各种耐久性指标也随之提高。在现代的高性能混凝土中，除掺入高效减水剂外，还掺入了活性矿物材料，它们不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游离氧化钙的含量。在大幅度提高混凝土强度的同时，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。此外，在排除内部破坏因素的条件下，随着混凝土强度的提高，其抵抗环境侵蚀破坏的能力也越强。 64 结论 混凝土结构的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的复杂问题，要解决好这个问题需要进行多方面的工作。高性能混凝土在配制上的特点是低水灰比，选用优质原材料，除水泥、水和骨料外，必须掺加足够数量的矿物集料和高效减水剂，减少水泥用量，减少混
10、凝土内部孔隙率，减少体积收缩，提高强度，提高耐久性。 混凝土结构耐久性应由正确的结构设计、材料选择以及严格的施工质量来保证，同时应注意对其在使用阶段实行必要的管理和维护。只有这样，才能保证和提高混凝土结构的耐久性，才能保证我国建筑事业的可持续发展。 参考文献： 1魏新良，浅谈混凝土结构的耐久性J.现代商贸工业，2007，(01). 2尚勇，张凌云，朱德武. 路桥混凝土结构耐久性能主要病害研究J. 山东交通科技，2005，(02). 3刘海华，高速铁路混凝土结构耐久性措施探讨J.铁道标准设计，2004，(05). 74叶国华，郑亚平. 浅谈混凝土结构的耐久性设计与施工J. 科技信息(科学教研)，2007，(20) . 5陈仲庆.提高混凝土耐久性的措施J. 科技资讯，2007，(14). 6马庆华，叶森，仝彩霞. 混凝土保护层质量对结构耐久性的影响分析J. 科技信息(学术版)，2006，(04). 7张广义，浅谈钢筋混凝土耐久性的影响因素及对策J.科技情报开发与经济，2005，(05).
