要理解混凝土耐久性

1、要理解混凝土耐久性，必须走出传统观念的误区。以前的观念认 为混凝土的高强度就是高耐久。为提高混凝土的强度，而片面追 求提高混凝土组分的强度（如提高水泥的强度、骨料的强度）， 实际上这种做法却造成一些负面作用，造成水泥越来越细，水泥 中掺入高强、早强的组分越来越多，水泥的水化热越来越大，而 混凝土早期的抗裂性越来越差，抗腐蚀性也越来越差，从而耐久 性也越来越差。骨料强度的增加并不能改变骨料之间的胶凝成分的强度和密实 程度，所以单纯的增加骨料的强度不能使混凝土强度和耐久性有 更大的改善。现在使用轻骨料配置的混凝土同样能够达到高强 度。为高速施工，混凝土里掺入大量活性高、粉磨细度大的硅酸盐水 泥，使

2、混凝土早强，弹性模量增长，而混凝土开裂的原因大部分 是因为混凝土早期强度高、弹性模量大和低徐变能力引起的。很 显然，解决办法就是控制因冷却和干燥产生的应变，即控制混凝 土温度收缩和干缩。也就是要求我们采用较低的水胶比、较合理 的配比以及必要及时的养护工作。1、加强混凝土配比设计，强调以降低混凝土水胶比，而不是片 面强调水泥的高强、早强为选用原则。减小水胶比是改善混凝土 耐久性的重要方法，现在一些大体积混凝土一般采用地水胶比的 碾压混凝土同时，还应加强混凝土组分中粗、细骨料的均质性；稳定性；较 好的骨料粒型(针片状叫少)；级配合理；强调不同组分之间的 相容性和超叠效应，而不是单个组分的品质；水泥

3、和高效减水剂 之间必须要做相容性实验。2、提高混凝土的耐久性应从防止混凝土的裂缝入手。因为混凝 土有裂缝之后，耐久性将大大降低。资料表明，近几十年来，基 础桥梁、隧道等部位产生的大量裂缝和干燥收缩的关系不是重要 的，水化热及温度变化已经成为混凝土开裂的主导原因。因此防 止混凝土裂缝提高混凝土的耐久性，降低混凝土的水化热尤为重 要，而降低水化热的办法可以采用降低混凝土新拌温度；加入一 定比例的粉煤灰可以提高混凝土的粘聚性改善过度区，消纳 Ca(OH)2同时产生胶凝反应对混凝土有内养护作用，从而改善 抗裂性能减少收缩，延缓早期强度发展率。3、加强养护，控制早期裂缝。混凝土的裂缝与混凝土的收缩有 关

4、。试验表明，干缩在浇筑2 8天收缩4 0%，三个月收缩6 0%，六个月收缩8 0%，干缩与浆骨比有关，当浆骨比一定是 与水胶比有关。由于现代硅酸盐水泥发热量大，细度细，混凝土 早期强度高，早期裂缝为60%，所以控制早期裂缝由为重要。 采取的措施就是及时养护，拆模时间要以混凝土的内外温差来 定，不能随意，尤其不能在拆模后才开始浇水养护因为那样会造 成混凝土因解除束缚，而内外温差大造成开裂。高性能混凝土具有丰富的技术内容，尽管同业对高性能混凝土有 不同的定义和解释，但彼此均认为高性能混凝土的基本特征是按 耐久性进行设计，保证拌和物易于浇筑和密实成型，不发生或尽 量少发生由温度和收缩产生的裂缝，硬化

5、后有足够的强度，内部 孔隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀。基于上述特点，高性能混凝土成为我国近期混凝土技术的主要发 展方向。高性能混凝土的核心是保证耐久性。耐久性对工程量浩大的混凝 土工程来说意义非常重要，若耐久性不足，将会产生极严重的后 果，甚至对未来社会造成极为沉重的负担。我国目前的基础设施 建设工程规模宏大，每年高达2万亿人民币以上。照此来看，约 30-50-年后，这些工程也将进入维修期，所需的维修费用和重建 费用将更为巨大。因此，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。一般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

6、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要求的根本原因，在于混凝土 本身的内部结构。影响混凝土耐久性的主要因素大致可以分为以下几点：首先，在 混凝土工程中为了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2 5%-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 性不足也会对耐久性产生影响。例如，波特兰水泥水化后的主要 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

7、物中还有数量很大的游离石灰，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。根据对影响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术途径。如上分析，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，又会导致捣实成型共所困难，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。目前提高混凝土耐久性基 本有以下几种方法

8、：一、掺入高效减水剂：在保证混凝土拌和物所需流动性的同时， 尽可能降低用水量，减少水灰比，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， 同时使水泥絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。 许多研究表明，当水灰

9、比降低到0.38以下时，消除毛细管孔隙 的目标便可以实现，而掺入高效减水剂，完全可以将水灰比降低 到0.38以下。二、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。活性矿物掺料中含有大量活性Si02及活性A1203,它 们能和波特兰水泥水化过程中产生的游离石灰及高碱性水化矽 酸钙产生二次反映，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， 使水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透路。此外，还能 改善集料与水泥

10、石的界面结构和界面区性能。这些重要的作用， 对增进混凝土的耐久性及强度都有本质性的贡献。三、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，水化性过热过高引起的温度裂缝， 硫酸铝的延迟生成，以及混凝土的碱骨料反映等。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、S03、C1-等可以引起破坏结构和侵蚀 钢筋物质的含量，加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生， 以提高混凝土的耐久性。四、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。在现在的高性能混凝土中，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