1  混凝土耐久性的定义及意义

混凝土耐久性是指在规定的或正常的使用期限内，混凝土结构能够保持要求的强度和服役性能，而且在可能遇到的侵蚀环境中能满足预定使用功能的要求能力。

长期以来，人们认为混凝土是一种耐久性良好的材料。突出例子如法国的地铁建筑（图 1），部分已有200 年历史，仍然完好。古罗马斗兽场（图 2）更是有几千年历史。混凝土是种非常好耐久的材料，但是需要和使用一定考虑它的耐久性。

意义：近些年出现的问题和形势的发展，使人们认识到混凝土材料的耐久性应受到高度重视。一方面国内外大量的混凝土结构物没有达到预期的使用年限，受环境作用而过早破坏。另一方面，随着经济的发展、社会的进步，各类投资巨大、施工期长的大型工程日益增多。例如大跨度桥梁、超高层建筑、大型水工结构物等，所以人们对结构耐久性的期待日益提高，希望混凝土构筑物能够有数百年的使用寿命，做到历史弥坚。

耐久性对现代混凝土工程来说意义也非常重大。若是耐久性不足，将会产生很严重的后果，甚至对未来社会造成极为沉重的负担。我国20 世纪五六十年代所建设的混凝土工程已有五六十年。这些工程由于种种原因很多已经被提前拆除重建了，此类工程的调查显示，该时期混凝土工程一般在20 年后腐蚀严重，对混凝土腐蚀的修复费用之大往往超过重建所需费用。研究混凝土耐久性，大幅提高混凝土耐久性，降低混凝土在各种严酷条件下，诸如暴露于有害气体或受到各种有害离子的侵蚀而带来的破坏性，从而使结构的使用寿命延长，具有巨大的经济效益和社会效益。我国现阶段的基础设施建设工程规模远超过以往，在此过程中施工的混凝土工程的结构寿命对不远的将来可以说意义重大。

2  混凝土劣化机理

2.1  混凝土劣化过程

混凝土劣化过程大致分三个阶段，首先混凝土表面开裂出现裂纹裂缝，然后有害介质、空气水分等进入混凝土结构内部，最后致使混凝土内部钢筋开始锈蚀，体积膨胀，造成混凝土的劣化。劣化过程见图 3。

2.2  混凝土劣化机理

混凝土劣化机理见图 4。

3  混凝土耐久性的影响因素

影响混凝土耐久性的原因错综复杂，除去社会因素、环境因素、人为因素等，技术因素主要有：

3.1  混凝土的抗渗性

混凝土的抗渗性是混凝土的基本性能，也是混凝土耐久性的重要指标。混凝土是孔径各异（10～500μm）的多孔体，当其周围介质有压力差时（或是浓度差、温度差、电位差），就会有服从流体力学的介质迁移，即渗透。而混凝土的抗渗性是指其抵抗水、油等压力液体渗透作用的能力。对混凝土耐久性起重要的作用。

混凝土抗渗透性的主要影响因素：（1）水胶比，水胶比高抗渗性相对较低；（2）骨料最大粒径，粒径大则界面应力就大，界面缺陷就会较多，抗渗性就低；（3）骨料渗透性，骨料品种也会对抗渗性存在影响；（4）养护方法，加强养护可以提高混凝土的密实性，提高抗渗性。

3.2  混凝土碳化

大气中的二氧化碳渗入混凝土内，同时在气相、液相和固相中有一个复杂的化学反应过程。碳化本身不会导致混凝土劣化，但对其性能会产生很大影响。其一是碳化收缩，会产生体积变化导致混凝土的开裂和结构破坏；其二碳化会使硬化水泥浆中孔隙溶液的pH 值从 12.6～13.5 降至 9 左右。如果钢筋表面附近区域的附近 pH 值降到一定程度，减弱了混凝土对钢筋的保护作用，会使钢筋表面的氧化膜消失，在水和氧气的共同作用下发生钢筋锈蚀。

3.3  混凝土的冻融破坏

冻融破坏尽管仅在严寒地区才会出现，倘若不采取适当防范措施，将成为混凝土耐久性失效的主要因素。混凝土的毛细孔中会存在一定的自由水，而这些自由水就是遭受冻害的主要因素。因为水遇冷会结冰，产生体积膨胀，从而造成混凝土内部结构破坏。

影响混凝土抗冻性的因素有混凝土内部的孔结构、水的饱和程度、受冻龄期以及混凝土的强度。混凝土的孔结构及强度又主要取决于混凝土的水灰比、有无外加剂和养护方法等。

3.4  碱—集料反应

由无定形的或结晶程度低的二氧化硅组成的骨料或含有这种二氧化硅的骨料在混凝土中会被水泥浆液相中的碱和石灰侵蚀，并发生反应生成一种固体的、粘滞状的或液体的二氧化硅凝胶，粘附于活性骨料的周围。此种凝胶吸水后，可能是无限肿胀型的，也可能是有限肿胀型的，无论是何种类型的凝胶，干燥后都会结晶出来，产生肿胀，破坏混凝土的物理结构，直接影响硬化混凝土的力学强度。由于产生膨胀应力，往往会使混凝土表面出现地图状开裂，直至毁坏。

碱—集料反应大致分两类，一类是碱硅酸反应，一类是碱碳酸盐反应。发生碱—集料反应需要满足三个条件：活性氧化硅、碱性氧化物、充足的水。

4  改善混凝土耐久性措施

要提高混凝土耐久性必须从混凝土的劣化机理和混凝土耐久性影响因素两方面着手，抑制或减弱影响耐久性的不利因素。与此同时还可以从抵抗力和作用力两方面着手，增加抵抗力就能抑制或延缓作用力的破坏。提高混凝土的强度和密实性会有利于耐久性的改善。做好以下几点可以有效地提高混凝土耐久性：

（1）严把原材料质量关，谨慎地选择水泥和集料，确保混凝土质量，保证其强度，增强混凝土的抵抗力。

（2）加强混凝土生产和施工过程中的控制，控制好水胶比保证混凝土强度。

（3）合理选择外加剂、掺加聚合物或使用涂层材料等，在改善混凝土工作性的同时，增强混凝土的均匀性和密实性，减少质量缺陷，从改善混凝土耐久性。

（4）通过添加特殊性能的外加剂（比如引气剂、防冻剂、膨胀剂等）来改善混凝土的耐久性。

5  结语

耐久性是一项涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的长期性能，破坏过程又十分的复杂。较准确地进行测试存在着不少困难。试验室采用的快速模拟实验，对一个或几个少数破坏因素作用下的一种或几种性能变化，进行比对加以测试的方法还不够理想。可以长期进行暴露试验和工程实物进行观测，从而积累数据，将有助于对混凝土耐久性的研究评定。

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