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云南建工第二建设有限公司
摘要：混凝土的用途是十分广泛的，混凝土耐久性直接影响着建筑物的使用寿命和建筑物使用的安全性。随着建筑市场的日益成熟，混凝土的强度也在不断提高，但是，目前我国的工程建设在混凝土的耐久性方面还存在许多的问题。本文就是根据我国混凝土耐久性中存在的问题而进行的研究。
关键词：混凝土；耐久性；技术研究
一、混凝土耐久性问题的分析
1、受到冻融的影响对于某些环境比较特殊的地区，混凝土的冻融破坏结构处于冰点以下环境时，过冷的水发生迁移，部分混凝土内孔隙中的水将结冰，形成各种压力，导致混凝土的破坏。同时，在混凝土出现冻胀、变形后，即便是已经解冻其残余膨胀还会使其变形继续存在，这样就对混凝土的耐久性造成不利影响。混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落。
2、混凝土的碱-集料反应
它是指混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应，因反应的因素在混凝土内部，是混凝土工程中的一大隐患。一些立交桥，铁道轨枕等发生不同程度的膨胀破坏，不得不拆除并造成巨大损失。混凝土碱-集料反应通常有三种类型：慢膨胀型碱-硅酸盐反应，碱-碳酸盐反应，碱-硅酸反应，避免碱-集料反应的方法可采用：①掺用混合材；②限制混凝土的碱含量；③尽量避免采用活性集料。
3、化学物质的侵蚀和破坏常见的化学侵蚀可分为一般酸性水腐蚀，硫酸盐腐蚀，碳酸腐蚀，淡水腐蚀，镁盐腐蚀五类。具体包括以下几个方面：第一、碱性物质的侵蚀和破坏。碱的浓溶液会对水泥中的水化物进行侵蚀，包括结晶侵蚀及化学侵蚀，这些多会对混凝土的内部结构造成影响。第二、酸性物质的破坏。酸性物质会对水泥中的化合物进行侵蚀，导致氢氧化钙与其他的物质发生化学反应，导致混凝土的强度降低而发生崩解。第三、硫酸盐的侵蚀及破坏。当水泥中的氢氧化钙同硫酸盐发生化学反应时，产生的新物质会使混凝土发生膨胀，导致胀裂。
4、钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀
其一，氯离子对钢筋表面钝化膜有特殊的破坏作用，若混凝土开裂，造成水和氧的通道，就会促成混凝土裂缝进一步开展，最终使构件失去承载力。其二，表现为钢筋在外部介质作用下发生电化反应，造成混凝土顺筋裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加快结构的损坏。如混凝土的碳化或中性化。
二、耐久混凝土原材料选用
1、水泥
采用品质稳定、强度等级不低于PO.42.5级的低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥。品质应符合GB175-1999规定：水泥熟料中C3A的含量不宜超过8%，碱含量不应超过0.60%，水泥的比表面积不宜超过350m2/kg，游离氧化钙含量不应超过1.5%，C4AF含量小于7%、C3S、C2S含量宜在40%～45%之间的水泥。
2、细骨料
细骨料应选择级配合理、质地均匀坚固的天然中粗砂，细度模数2.6～3.0。砂的含泥量应不大于1.5%，泥块含量应不大于0.1%，严格控制云母和泥土的含量，选用无碱活性细骨料。
3、粗骨料
选用质地坚硬、级配良好的石灰岩、辉绿岩等碎石，压碎指标不大于10%，含泥量小于0.5%，颗粒尽量接近等径状。粗骨料粒10～20mm颗粒质量占（60±5）%，5～10mm颗粒质量占（40±5）%。选用无碱活性粗骨料。
4、專用复合外加剂
采用具有高效减水、能细化混凝土孔结构、能明显改善或提高混凝土耐久性能的专用复合外加剂，专用复合外加剂必须满足专用复合外加剂的规定。
5、矿物掺合料
适当掺用优质Ⅰ级粉煤灰、微硅粉等矿物掺合料，Ⅰ级粉煤灰和磨细矿渣粉分别应符合GB1596和GB/T18046的规定，矿物掺合料掺量不超过水泥用量的30%。
三、混凝土耐久性措施分析
1、采用合理的施工方法
大体积混凝土不宜采用泵送。因为可泵性限制了骨料最大粒径，是十分不利的。大体积混凝土应采用吊罐吊运，以使用大的骨料和较小的流动度。
2、尽量降低水泥用量
水泥水化产生的水化热是大体积混凝土发生温度变化而导致体积变化的主要根源。因此，应千方百计地降低水泥用量。这就要求：第一、充分利用混凝土后期增长的强度及其他性能，采用较长的设计龄期。第二、在满足结构安全的前提下，尽量降低设计要求强度，以减小水泥用量。第三、精心设计、调整混凝土的骨料粒径和级配。第四、掺加粉煤灰。掺加粉煤灰减小水泥用量可有效降低水化热。粉煤灰的水化热远小于水泥，7天约为水泥的1/3，28天约为水泥的1/2。大体积混凝土的强度通常要求较低，允许掺加较多的粉煤灰。另外，优质粉煤灰的需水性小，可降低混凝土的单位用水量和水泥用量，有利于防裂。
3、使用水化热低的水泥
混合材掺量多的水泥水化热较低，铝酸三钙（C3A）和硅酸三钙（C3S）含量高的，水化热较高。大体积混凝土一般不宜使用水化热高的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，更不宜使用早强型水泥。
4、采用线膨胀系数小的骨料
混凝土由水泥浆和骨料组成，其线膨胀系数为水泥浆和骨料线膨胀系数的加权平均值。水泥浆的线膨胀系数为（11～16）×10-6/℃；骨料的线膨胀系数因母岩种类而异，不同岩石的线膨胀系数如表1。
表1不同岩石的线膨胀系数
岩石种类 石英 花岗石 白云岩 石灰岩 大理石 玄武岩 砂岩
线膨胀系数10-6/℃ 10.2～13.4 5.5～5.8 6～10 3.64～6 4.41 5～7.5 10～12
表1表明，不同岩石的线膨胀系数差异很大。大体积混凝土中的骨料体积占75%以上，采用线膨胀系数小的骨料对降低混凝土的线膨胀系数，从而减小温度变形的作用是十分显著的。
5、冷却混凝土
冷却混凝土分预冷和后冷。预冷主要的方法是加冰拌和和冷却骨料。后冷是在浇筑后进行。浇筑块不太厚的，亦可采用表面流水冷却，也有较好效果；通低温水冷却，冷却的效率高，冷量损失小。
四、高性能耐久混凝土技术
1、清水耐久混凝土技术
为保证砼面达到清水混凝土 要求，混凝土构件达到上不找平，下不粉顶。混凝土施工中采用清水砼模板，模板竖向构件（剪力墙、柱子）采用中型65系列组合钢模板，水平构件（梁、楼板、屋面板）采用采用胶合板，在所有板接缝处均用双面胶贴缝。
混凝土配制：优化配合比，混凝土使用同一种原料和相同的配合比，使砼具有良好的流动性、和易性，保水性，不离析、不泌水。
混凝土施工：砼浇筑时，砼下料口与浇筑面之间的距离不能过大，否则砼易离析，振捣时间以砼表面出浆为宜，同时避免漏振和过振。
混凝土养护：混凝土的养护应确保砼表面不受污染，充分合理的养护是保证砼表面和内在质量的关键。
以上措施确保了砼表面无裂缝，无气泡、无色差、无蜂窝麻面。砼表面平整。光滑、轴线、体型尺寸准确，梁柱接头通顺，无明显搓痕。
2、免振耐久混凝土施工技术
由于本工程层高高、跨度大，钢筋布置密集（主筋与主筋的间距10cm），为确保砼浇筑时不出现离析，保证混凝土的质量，本工程钢柱内混凝土及层高大于等于7米的框架柱全部采用高抛免振自密实砼浇筑。
第一、混凝土拌制：搅拌站在生产混凝土时，计量搅拌时要严格控制各种原材料在计量误差范围以内。搅拌时间延长15秒。同时严格控制混凝土出机坍落度（25±3cm），混凝土不得离析。
摘要：混凝土的用途是十分广泛的，混凝土耐久性直接影响着建筑物的使用寿命和建筑物使用的安全性。随着建筑市场的日益成熟，混凝土的强度也在不断提高，但是，目前我国的工程建设在混凝土的耐久性方面还存在许多的问题。本文就是根据我国混凝土耐久性中存在的问题而进行的研究。
关键词：混凝土；耐久性；技术研究
一、混凝土耐久性问题的分析
1、受到冻融的影响对于某些环境比较特殊的地区，混凝土的冻融破坏结构处于冰点以下环境时，过冷的水发生迁移，部分混凝土内孔隙中的水将结冰，形成各种压力，导致混凝土的破坏。同时，在混凝土出现冻胀、变形后，即便是已经解冻其残余膨胀还会使其变形继续存在，这样就对混凝土的耐久性造成不利影响。混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落。
2、混凝土的碱-集料反应
它是指混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应，因反应的因素在混凝土内部，是混凝土工程中的一大隐患。一些立交桥，铁道轨枕等发生不同程度的膨胀破坏，不得不拆除并造成巨大损失。混凝土碱-集料反应通常有三种类型：慢膨胀型碱-硅酸盐反应，碱-碳酸盐反应，碱-硅酸反应，避免碱-集料反应的方法可采用：①掺用混合材；②限制混凝土的碱含量；③尽量避免采用活性集料。
3、化学物质的侵蚀和破坏常见的化学侵蚀可分为一般酸性水腐蚀，硫酸盐腐蚀，碳酸腐蚀，淡水腐蚀，镁盐腐蚀五类。具体包括以下几个方面：第一、碱性物质的侵蚀和破坏。碱的浓溶液会对水泥中的水化物进行侵蚀，包括结晶侵蚀及化学侵蚀，这些多会对混凝土的内部结构造成影响。第二、酸性物质的破坏。酸性物质会对水泥中的化合物进行侵蚀，导致氢氧化钙与其他的物质发生化学反应，导致混凝土的强度降低而发生崩解。第三、硫酸盐的侵蚀及破坏。当水泥中的氢氧化钙同硫酸盐发生化学反应时，产生的新物质会使混凝土发生膨胀，导致胀裂。
4、钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀
其一，氯离子对钢筋表面钝化膜有特殊的破坏作用，若混凝土开裂，造成水和氧的通道，就会促成混凝土裂缝进一步开展，最终使构件失去承载力。其二，表现为钢筋在外部介质作用下发生电化反应，造成混凝土顺筋裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加快结构的损坏。如混凝土的碳化或中性化。
二、耐久混凝土原材料选用
1、水泥
采用品质稳定、强度等级不低于PO.42.5级的低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥。品质应符合GB175-1999规定：水泥熟料中C3A的含量不宜超过8%，碱含量不应超过0.60%，水泥的比表面积不宜超过350m2/kg，游离氧化钙含量不应超过1.5%，C4AF含量小于7%、C3S、C2S含量宜在40%～45%之间的水泥。
2、细骨料
细骨料应选择级配合理、质地均匀坚固的天然中粗砂，细度模数2.6～3.0。砂的含泥量应不大于1.5%，泥块含量应不大于0.1%，严格控制云母和泥土的含量，选用无碱活性细骨料。
3、粗骨料
选用质地坚硬、级配良好的石灰岩、辉绿岩等碎石，压碎指标不大于10%，含泥量小于0.5%，颗粒尽量接近等径状。粗骨料粒10～20mm颗粒质量占（60±5）%，5～10mm颗粒质量占（40±5）%。选用无碱活性粗骨料。
4、專用复合外加剂
采用具有高效减水、能细化混凝土孔结构、能明显改善或提高混凝土耐久性能的专用复合外加剂，专用复合外加剂必须满足专用复合外加剂的规定。
5、矿物掺合料
适当掺用优质Ⅰ级粉煤灰、微硅粉等矿物掺合料，Ⅰ级粉煤灰和磨细矿渣粉分别应符合GB1596和GB/T18046的规定，矿物掺合料掺量不超过水泥用量的30%。
三、混凝土耐久性措施分析
1、采用合理的施工方法
大体积混凝土不宜采用泵送。因为可泵性限制了骨料最大粒径，是十分不利的。大体积混凝土应采用吊罐吊运，以使用大的骨料和较小的流动度。
2、尽量降低水泥用量
水泥水化产生的水化热是大体积混凝土发生温度变化而导致体积变化的主要根源。因此，应千方百计地降低水泥用量。这就要求：第一、充分利用混凝土后期增长的强度及其他性能，采用较长的设计龄期。第二、在满足结构安全的前提下，尽量降低设计要求强度，以减小水泥用量。第三、精心设计、调整混凝土的骨料粒径和级配。第四、掺加粉煤灰。掺加粉煤灰减小水泥用量可有效降低水化热。粉煤灰的水化热远小于水泥，7天约为水泥的1/3，28天约为水泥的1/2。大体积混凝土的强度通常要求较低，允许掺加较多的粉煤灰。另外，优质粉煤灰的需水性小，可降低混凝土的单位用水量和水泥用量，有利于防裂。
3、使用水化热低的水泥
混合材掺量多的水泥水化热较低，铝酸三钙（C3A）和硅酸三钙（C3S）含量高的，水化热较高。大体积混凝土一般不宜使用水化热高的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，更不宜使用早强型水泥。
4、采用线膨胀系数小的骨料
混凝土由水泥浆和骨料组成，其线膨胀系数为水泥浆和骨料线膨胀系数的加权平均值。水泥浆的线膨胀系数为（11～16）×10-6/℃；骨料的线膨胀系数因母岩种类而异，不同岩石的线膨胀系数如表1。
表1不同岩石的线膨胀系数
岩石种类 石英 花岗石 白云岩 石灰岩 大理石 玄武岩 砂岩
线膨胀系数10-6/℃ 10.2～13.4 5.5～5.8 6～10 3.64～6 4.41 5～7.5 10～12
表1表明，不同岩石的线膨胀系数差异很大。大体积混凝土中的骨料体积占75%以上，采用线膨胀系数小的骨料对降低混凝土的线膨胀系数，从而减小温度变形的作用是十分显著的。
5、冷却混凝土
冷却混凝土分预冷和后冷。预冷主要的方法是加冰拌和和冷却骨料。后冷是在浇筑后进行。浇筑块不太厚的，亦可采用表面流水冷却，也有较好效果；通低温水冷却，冷却的效率高，冷量损失小。
四、高性能耐久混凝土技术
1、清水耐久混凝土技术
为保证砼面达到清水混凝土 要求，混凝土构件达到上不找平，下不粉顶。混凝土施工中采用清水砼模板，模板竖向构件（剪力墙、柱子）采用中型65系列组合钢模板，水平构件（梁、楼板、屋面板）采用采用胶合板，在所有板接缝处均用双面胶贴缝。
混凝土配制：优化配合比，混凝土使用同一种原料和相同的配合比，使砼具有良好的流动性、和易性，保水性，不离析、不泌水。
混凝土施工：砼浇筑时，砼下料口与浇筑面之间的距离不能过大，否则砼易离析，振捣时间以砼表面出浆为宜，同时避免漏振和过振。
混凝土养护：混凝土的养护应确保砼表面不受污染，充分合理的养护是保证砼表面和内在质量的关键。
以上措施确保了砼表面无裂缝，无气泡、无色差、无蜂窝麻面。砼表面平整。光滑、轴线、体型尺寸准确，梁柱接头通顺，无明显搓痕。
2、免振耐久混凝土施工技术
由于本工程层高高、跨度大，钢筋布置密集（主筋与主筋的间距10cm），为确保砼浇筑时不出现离析，保证混凝土的质量，本工程钢柱内混凝土及层高大于等于7米的框架柱全部采用高抛免振自密实砼浇筑。
第一、混凝土拌制：搅拌站在生产混凝土时，计量搅拌时要严格控制各种原材料在计量误差范围以内。搅拌时间延长15秒。同时严格控制混凝土出机坍落度（25±3cm），混凝土不得离析。