混凝土耐久性的主要影响因素

1.1水灰比在混凝土配制过程中，为了能够使其工作性能良好，则往往其水灰比较高，这也就导致了混凝土具有较高的孔隙率，而且毛细孔较多，在这种情况下，混凝土结构会受到外界水分、各种侵蚀性介质、氧化、二氧化碳及一些有害物质的影响，使混凝土内部结构受到破坏，从而导致其耐久性受到影响。1.2温湿度在高温环境下进行混凝土浇筑时，由于其内部水分蒸发速度较快，在拉应力作用下，混凝土表面极易出现细小裂缝，这种细小裂缝长期在外界条件及荷载作用下则会向内部结构进行延伸，一旦这种延伸达到一定程度后，则会导致混凝土结构的使用性能受到影响，耐久性降低。而且在干燥环境下，混凝土浇筑完成后其在失水作用下会出现收缩，再加之荷载作用，混凝土结构会有一些微裂缝产生，从而会导致各种介质沿着这些微裂缝进入到混凝土内部，导致混凝土性能受到影响，其耐久性下降。1.3掺合料在混凝土中掺入掺合料后，可以有效改善混凝土浆体结构，使其内部孔隙得到一定填充，降低其毛细孔隙率，阻断孔的连通性，从而有效的降低混凝土的渗透性。通过对普通混凝土和粉煤灰混凝土在抗渗性能对比中即可发现，在养护时间达到28天时，粉煤灰混凝土的渗透性明显高于普通混凝土，而在90天后再进行测试表明，粉煤灰混凝土的渗透性要低于普通混凝土。这主要是由于粉煤灰中的火山灰效应有效的发挥出来，对浆体结构起到了较大的改善作用，降低了其连通性，从而使粉煤灰混凝土抗渗性能得到提升。1.4孔结构混凝土的渗透性受混凝土强度的影响较大，而且混凝土强度和混凝土渗透性之间具有一定的联系，这是由于混凝土渗透性与连通的孔隙有关，而且总的孔隙率还会对抗压强度进行控制。孔隙率的大小会直接影响关系到渗透性的高低。而当混凝土的总孔隙率较高时，混凝土的强度也会受到较大的影响。1.5引气一般认为在混凝土加入适量的引气剂可以在混凝土内部生成大量微小的气泡，可以起到切断毛细孔连续性的作用，从而提高混凝土的抗渗性。通过相关试验表明，当在低水灰比情况下，引气混凝土的透气性要显著低于基准混凝土。而对不同强度等级普通混凝土、引气混凝土、粉煤灰引气混凝土的抗渗性能进行对比表明，当含气量为5%时，在等强度下，引气混凝土的抗渗系数和抗透气系数为普通混凝土的1/5～1/3，而粉煤灰引气混凝土的抗渗性能的提高更为明显。2改善混凝土耐久性的具体措施2.1掺用高效减水剂减水剂是表面活性剂，它能显著降低水的表面张力或水泥颗粒的界面张力，使水泥颗粒易于湿润，相应减少用水量，使混凝土拌合物的流动性大大提高，拌合水大幅度减少，从而得到高性能高强度密实性的混凝土，也使得混凝土的孔隙率大大减小，抗渗性提高，从长远来看有利于混凝土耐久性的提高。2.2加入引气剂为了进一步改变混凝土的孔结构，可以加入引气剂，它能够使混凝土产生细小、均匀的微气泡并在硬化后仍能保留气泡。引气剂是一种憎水性表面活性剂，在混凝土中起着起泡、分散、湿润等表面活性作用，加入引气剂可以使得无数的微小气泡分散存在于混凝土中，还可以降低混凝土的泌水性及离析，大大改善混凝土拌合物的和易性，提高抗渗性，改善混凝土的耐久性。混凝土的耐久性指的是混凝土结构在自然环境及使用条件下使用过程中，混凝土维持自身正常使用状态的一种能力，或者说是结构在设计使用年限内抵抗外界环境或内部侵蚀破坏作用的能力。钢筋混凝土结构耐久性不足会给构筑物造成严重的后果，同时会给人类带来安全隐患。影响混凝土耐久性的因素一般包括混凝土钢筋锈蚀、碳化、侵蚀性介质腐蚀、冻融破坏、碱骨料反应等。3影响混凝土耐久性的因素（1）钢筋锈蚀通常混凝土内部呈现的是强碱性环境（pH≥13），在钢筋表面会形成一层厚度约为(30～60)×10-10m的致密金属氧化物和金属氢氧化物晶体薄膜，即为钢筋钝化膜，保护钢筋免遭锈蚀，但当混凝土因碳化而使pH值降低或氢离子浓度相当高时，这种钝化膜就会被破坏。钝化膜被破坏后，钢筋就容易在空气和水份的环境中与氧和氢离子产生化学反应，Fe+O2+H2O→2Fe2++4OH-→2Fe（OH）2。钢筋表面的铁不断失去电子而锈蚀，产生Fe（OH）2锈蚀物，使钢筋表面产生锈蚀。钢筋锈蚀后，产生铁锈，而钢筋锈蚀产物铁锈的体积远大于钢筋原来的体积，导致混凝土开裂，进而空气及水进入，进一步加剧钢筋电化学反应，导致钢筋加快锈蚀，减小钢筋的有效断面，从而降低钢筋的承载能力，导致混凝土承载力的降低。（2）碳化混凝土碳化是指混凝土本身含有大量的毛细孔，空气中二氧化碳与混凝土内部的游离氢氧化钙产生化学反应生成碳酸钙，造成混凝土疏松、脱落，见图2。碳化后使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，进而引发钢筋锈蚀、混凝土收缩开裂。化学反应具体如下：CO2+H2O=H2CO3（1）Ca（OH）2+H2CO3=CaCO3+2H2O（2）3CaO.SiO2.3H2O+3H2CO3=3CaCO3+SiO2+6H2O（3）由此可知，混凝土的碳化是同时在气相、液相和固相中进行的一个复杂的化学反应过程。这些化学反应对混凝土耐久性是有害的，首先会降低混凝土的碱度，当pH值降低时，钢筋表面钝化膜将受到破坏，产生“去钝”，造成钢筋的锈蚀。混凝土的碳化会加剧混凝土的收缩，也会导致混凝土的开裂和结构的破坏，对钢筋混凝土结构的耐久性产生较大破坏。（3）混凝土的抗冻融性很长时间以来，国内外在混凝士抗冻性研究及如何保证提高建筑物混凝上的抗冻性方面，积累了大量的经验，并提出了各种学说：a.冰的分离层理论；b.充水系数理论；c.渗透压力理论；d.水压力理论；e.冰融临界饱水值理论；f.孔结构理论。以上各种理论，总的都认为混凝土冻融破坏，是由于表面先饱水，由表及里，因混凝土不密实先从大的孔隙中造成静水压力，使过冷的水迁移，冰、水蒸汽压差造成渗透压力，当压力超过混凝土能承受的强度时，也就是破坏力大于抵杭力时，混凝土内部孔隙及微细裂缝不断扩展，由小变大，相互贯通。由于渗透压及水压力的作用，反复冻融造成最后破坏。混凝土冻融是一种物理与力学作用的综合反应。它降低混凝土强度，影响建筑物安全使用，因此混凝土的抗冻性是提高混凝土耐久性的重要指标。（4）侵蚀性介质腐性在酸、碱性溶液作用下的环境，侵蚀性介质将对混凝土产生腐蚀，主要是由氯盐、硫酸盐产生的“盐害”，氯离子是一种高效的活化剂，在较低的浓度下（混凝土重量的0.014%～0.022%），可以有效地破坏钢筋表面的钝化膜，引起混凝土内钢筋锈蚀。另外一种盐是硫酸盐，硫酸盐与硬化水泥浆体中的水化铝酸盐反应生成有破坏性的膨胀性产物钙矾石。C3A+3CS·H2+26H+→C3A·3CH32（钙矾石），钙矾石导致混凝土产生开裂，引起水、空气和钢筋产生电化学反应，从而引起钢筋混凝土的强度降低。（5）混凝土碱集料反应（AAR）混凝土碱骨料反应是指混凝土骨料中某些活性矿物与混凝土微孔中的碱溶液产生的化学反应，生成碱硅酸凝胶并吸水产生膨胀压力，致使混凝土开裂。碱主要来源于水泥熟料、外加剂，骨料中活性材料主要是SiO2、硅酸盐、碳酸盐等。碱集料反应可分为碱硅酸反应、碱碳酸盐反应、碱硅酸盐反应3类，碱硅酸反应是发生最多的一种碱集料反应。混凝土工程发生碱集料反应破坏必须其备三个条件：a.配制混凝土时由水泥集料、外加剂和拌和水带进混凝土中一定数量的碱，或者混凝土处于有碱渗入的环境中；b.有一定数量的碱活性集料存在；c.潮湿环境，可以供应反应物吸水膨胀时所需的水分。三者缺一不可，前两者为混凝土发生碱集料反应的内因，后者为外因。混凝土发生碱集