混凝土耐久性的主要影響因素

1.1水灰比在混凝土配制過程中，為了能夠使其工作性能良好，則往往其水灰比較高，這也就導(dǎo)致了混凝土具有較高的孔隙率，而且毛細(xì)孔較多，在這種情況下，混凝土結(jié)構(gòu)會受到外界水分、各種侵蝕性介質(zhì)、氧化、二氧化碳及一些有害物質(zhì)的影響，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，從而導(dǎo)致其耐久性受到影響。1.2溫濕度在高溫環(huán)境下進(jìn)行混凝土澆筑時，由于其內(nèi)部水分蒸發(fā)速度較快，在拉應(yīng)力作用下，混凝土表面極易出現(xiàn)細(xì)小裂縫，這種細(xì)小裂縫長期在外界條件及荷載作用下則會向內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行延伸，一旦這種延伸達(dá)到一定程度后，則會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能受到影響，耐久性降低。而且在干燥環(huán)境下，混凝土澆筑完成后其在失水作用下會出現(xiàn)收縮，再加之荷載作用，混凝土結(jié)構(gòu)會有一些微裂縫產(chǎn)生，從而會導(dǎo)致各種介質(zhì)沿著這些微裂縫進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，導(dǎo)致混凝土性能受到影響，其耐久性下降。1.3摻合料在混凝土中摻入摻合料后，可以有效改善混凝土漿體結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)部孔隙得到一定填充，降低其毛細(xì)孔隙率，阻斷孔的連通性，從而有效的降低混凝土的滲透性。通過對普通混凝土和粉煤灰混凝土在抗?jié)B性能對比中即可發(fā)現(xiàn)，在養(yǎng)護(hù)時間達(dá)到28天時，粉煤灰混凝土的滲透性明顯高于普通混凝土，而在90天后再進(jìn)行測試表明，粉煤灰混凝土的滲透性要低于普通混凝土。這主要是由于粉煤灰中的火山灰效應(yīng)有效的發(fā)揮出來，對漿體結(jié)構(gòu)起到了較大的改善作用，降低了其連通性，從而使粉煤灰混凝土抗?jié)B性能得到提升。1.4孔結(jié)構(gòu)混凝土的滲透性受混凝土強度的影響較大，而且混凝土強度和混凝土滲透性之間具有一定的聯(lián)系，這是由于混凝土滲透性與連通的孔隙有關(guān)，而且總的孔隙率還會對抗壓強度進(jìn)行控制。孔隙率的大小會直接影響關(guān)系到滲透性的高低。而當(dāng)混凝土的總孔隙率較高時，混凝土的強度也會受到較大的影響。1.5引氣一般認(rèn)為在混凝土加入適量的引氣劑可以在混凝土內(nèi)部生成大量微小的氣泡，可以起到切斷毛細(xì)孔連續(xù)性的作用，從而提高混凝土的抗?jié)B性。通過相關(guān)試驗表明，當(dāng)在低水灰比情況下，引氣混凝土的透氣性要顯著低于基準(zhǔn)混凝土。而對不同強度等級普通混凝土、引氣混凝土、粉煤灰引氣混凝土的抗?jié)B性能進(jìn)行對比表明，當(dāng)含氣量為5%時，在等強度下，引氣混凝土的抗?jié)B系數(shù)和抗透氣系數(shù)為普通混凝土的1/5～1/3，而粉煤灰引氣混凝土的抗?jié)B性能的提高更為明顯。2改善混凝土耐久性的具體措施2.1摻用高效減水劑減水劑是表面活性劑，它能顯著降低水的表面張力或水泥顆粒的界面張力，使水泥顆粒易于濕潤，相應(yīng)減少用水量，使混凝土拌合物的流動性大大提高，拌合水大幅度減少，從而得到高性能高強度密實性的混凝土，也使得混凝土的孔隙率大大減小，抗?jié)B性提高，從長遠(yuǎn)來看有利于混凝土耐久性的提高。2.2加入引氣劑為了進(jìn)一步改變混凝土的孔結(jié)構(gòu)，可以加入引氣劑，它能夠使混凝土產(chǎn)生細(xì)小、均勻的微氣泡并在硬化后仍能保留氣泡。引氣劑是一種憎水性表面活性劑，在混凝土中起著起泡、分散、濕潤等表面活性作用，加入引氣劑可以使得無數(shù)的微小氣泡分散存在于混凝土中，還可以降低混凝土的泌水性及離析，大大改善混凝土拌合物的和易性，提高抗?jié)B性，改善混凝土的耐久性?；炷恋哪途眯灾傅氖腔炷两Y(jié)構(gòu)在自然環(huán)境及使用條件下使用過程中，混凝土維持自身正常使用狀態(tài)的一種能力，或者說是結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用年限內(nèi)抵抗外界環(huán)境或內(nèi)部侵蝕破壞作用的能力。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足會給構(gòu)筑物造成嚴(yán)重的后果，同時會給人類帶來安全隱患。影響混凝土耐久性的因素一般包括混凝土鋼筋銹蝕、碳化、侵蝕性介質(zhì)腐蝕、凍融破壞、堿骨料反應(yīng)等。3影響混凝土耐久性的因素（1）鋼筋銹蝕通常混凝土內(nèi)部呈現(xiàn)的是強堿性環(huán)境（pH≥13），在鋼筋表面會形成一層厚度約為(30～60)×10-10m的致密金屬氧化物和金屬氫氧化物晶體薄膜，即為鋼筋鈍化膜，保護(hù)鋼筋免遭銹蝕，但當(dāng)混凝土因碳化而使pH值降低或氫離子濃度相當(dāng)高時，這種鈍化膜就會被破壞。鈍化膜被破壞后，鋼筋就容易在空氣和水份的環(huán)境中與氧和氫離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，F(xiàn)e+O2+H2O→2Fe2++4OH-→2Fe（OH）2。鋼筋表面的鐵不斷失去電子而銹蝕，產(chǎn)生Fe（OH）2銹蝕物，使鋼筋表面產(chǎn)生銹蝕。鋼筋銹蝕后，產(chǎn)生鐵銹，而鋼筋銹蝕產(chǎn)物鐵銹的體積遠(yuǎn)大于鋼筋原來的體積，導(dǎo)致混凝土開裂，進(jìn)而空氣及水進(jìn)入，進(jìn)一步加劇鋼筋電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鋼筋加快銹蝕，減小鋼筋的有效斷面，從而降低鋼筋的承載能力，導(dǎo)致混凝土承載力的降低。（2）碳化混凝土碳化是指混凝土本身含有大量的毛細(xì)孔，空氣中二氧化碳與混凝土內(nèi)部的游離氫氧化鈣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鈣，造成混凝土疏松、脫落，見圖2。碳化后使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過混凝土的保護(hù)層時，在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護(hù)作用，進(jìn)而引發(fā)鋼筋銹蝕、混凝土收縮開裂?；瘜W(xué)反應(yīng)具體如下：CO2+H2O=H2CO3（1）Ca（OH）2+H2CO3=CaCO3+2H2O（2）3CaO.SiO2.3H2O+3H2CO3=3CaCO3+SiO2+6H2O（3）由此可知，混凝土的碳化是同時在氣相、液相和固相中進(jìn)行的一個復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程。這些化學(xué)反應(yīng)對混凝土耐久性是有害的，首先會降低混凝土的堿度，當(dāng)pH值降低時，鋼筋表面鈍化膜將受到破壞，產(chǎn)生“去鈍”，造成鋼筋的銹蝕。混凝土的碳化會加劇混凝土的收縮，也會導(dǎo)致混凝土的開裂和結(jié)構(gòu)的破壞，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生較大破壞。（3）混凝土的抗凍融性很長時間以來，國內(nèi)外在混凝士抗凍性研究及如何保證提高建筑物混凝上的抗凍性方面，積累了大量的經(jīng)驗，并提出了各種學(xué)說：a.冰的分離層理論；b.充水系數(shù)理論；c.滲透壓力理論；d.水壓力理論；e.冰融臨界飽水值理論；f.孔結(jié)構(gòu)理論。以上各種理論，總的都認(rèn)為混凝土凍融破壞，是由于表面先飽水，由表及里，因混凝土不密實先從大的孔隙中造成靜水壓力，使過冷的水遷移，冰、水蒸汽壓差造成滲透壓力，當(dāng)壓力超過混凝土能承受的強度時，也就是破壞力大于抵杭力時，混凝土內(nèi)部孔隙及微細(xì)裂縫不斷擴展，由小變大，相互貫通。由于滲透壓及水壓力的作用，反復(fù)凍融造成最后破壞?；炷羶鋈谑且环N物理與力學(xué)作用的綜合反應(yīng)。它降低混凝土強度，影響建筑物安全使用，因此混凝土的抗凍性是提高混凝土耐久性的重要指標(biāo)。（4）侵蝕性介質(zhì)腐性在酸、堿性溶液作用下的環(huán)境，侵蝕性介質(zhì)將對混凝土產(chǎn)生腐蝕，主要是由氯鹽、硫酸鹽產(chǎn)生的“鹽害”，氯離子是一種高效的活化劑，在較低的濃度下（混凝土重量的0.014%～0.022%），可以有效地破壞鋼筋表面的鈍化膜，引起混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕。另外一種鹽是硫酸鹽，硫酸鹽與硬化水泥漿體中的水化鋁酸鹽反應(yīng)生成有破壞性的膨脹性產(chǎn)物鈣礬石。C3A+3CS·H2+26H+→C3A·3CH32（鈣礬石），鈣礬石導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生開裂，引起水、空氣和鋼筋產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，從而引起鋼筋混凝土的強度降低。（5）混凝土堿集料反應(yīng)（AAR）混凝土堿骨料反應(yīng)是指混凝土骨料中某些活性礦物與混凝土微孔中的堿溶液產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，生成堿硅酸凝膠并吸水產(chǎn)生膨脹壓力，致使混凝土開裂。堿主要來源于水泥熟料、外加劑，骨料中活性材料主要是SiO2、硅酸鹽、碳酸鹽等。堿集料反應(yīng)可分為堿硅酸反應(yīng)、堿碳酸鹽反應(yīng)、堿硅酸鹽反應(yīng)3類，堿硅酸反應(yīng)是發(fā)生最多的一種堿集料反應(yīng)。混凝土工程發(fā)生堿集料反應(yīng)破壞必須其備三個條件：a.配制混凝土?xí)r由水泥集料、外加劑和拌和水帶進(jìn)混凝土中一定數(shù)量的堿，或者混凝土處于有堿滲入的環(huán)境中；b.有一定數(shù)量的堿活性集料存在；c.潮濕環(huán)境，可以供應(yīng)反應(yīng)物吸水膨脹時所需的水分。三者缺一不可，前兩者為混凝土發(fā)生堿集料反應(yīng)的內(nèi)因，后者為外因?；炷涟l(fā)生堿集