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【摘 要】 通过对耐久性混凝土概念、耐久性防腐的机理、原材料的使用、施工管理等几个方面阐述耐久性混凝土与普通混凝土的不同，提出耐久性混凝土的性能和施工控制要求更高。笔者认为要建造安全、稳定、耐久的混凝土工程，应从优化设计、精心选材、加强施工管理三个主要方面进行控制。
【关键词】 混凝土；耐久性；施工控制
试验和应用都表明：混凝土和钢筋混凝土在使用过程中，受到土壤、水和空气中有害介质的侵蚀或及自身组成材料中有害成分的化学（碱-骨料反应、钢筋腐蚀等）及物理（因温度收缩、自收缩和干燥收缩；体积不良膨胀等）作用，会产生开裂、溶蚀、剥落、膨胀、松软等使混凝土强度等级下降，严重的还会出现结构破坏或倒塌。
一、混凝土耐久性设计原则
1、采用合适的结构类型、结构布置和结构构造措施；
2、选用耐久性性能优良的材料，如HPC；
3、注重防、排水和密封等构造措施；
4、适量增加钢筋的混凝土保护层厚度；
二、施工工艺的优化
（一）水泥的选用
水泥生产工艺和混凝土施工技术发展对混凝土性能的变化，直接影响到混凝土的耐久性。因此，从提高混凝土耐久性的角度出发，从材料上讲，影响混凝土抗裂性的主要因素则是水泥，过多追求水泥强度，尤其是早期强度。若提高早期水泥强度，需增加C3S、C3A的含量和提高水泥的细度（比表面积达3500cm2/g以上），通过以上等措施提高了水泥强度。但易造成水泥水化速度过快，热量过高，对于水泥水化早期是很容易因温度收缩、自收缩和干燥收缩而使混凝土开裂。
优先选用低水化热、低碱含量品种的水泥。水泥不宜磨得过细。
（二）骨料的选择
（1）细骨料：砂选用，级配合理、质地均匀、含泥量<2.0%、泥块含量<0.5%、云母、轻物质有机物含量较低、坚固性<5%的天然中粗河砂，细度模数为2.8-3.1左右合适。
（2）粗骨料：最大公称粒径应不大于31.5mm，且不宜超过钢筋保护层厚度的2/3，不得超过钢筋最小间距的3/4。配制C50及以上预应力混凝土时，粗骨料最大公称粒径不应大于25mm，粗骨料应采用二级配石；当最大粒径为31.5mm时，5mm-10mm粒级部分不宜少于25%；当最大粒径为25mm时，5mm-10mm粒级部分不宜少于40%。
（三）活性掺合料
适量掺用规定品质优质的粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰等活性矿物掺和料或复合矿物掺和料。实践证明，在水泥中掺入硅灰、粉煤灰、磨细矿渣等矿物掺和料，在保证强度的同时可降低水化热和收缩应力，提高混凝土的抗裂性；二次水化产物能堵塞水泥石中的孔隙，阻断渗透通路，提高混凝土的抗渗性及抗冻性、抗侵蚀性，避免碱骨料反应。
最经济是将混凝土中的部分水泥用粉煤灰或矿渣来替代。含有粉煤灰或矿渣的混凝土在砂浆与粗集料的结合区的强度更高，不易发生微裂，因而具有更高的水密性和耐久性及使用寿命。
（四）外加剂
选用具有减水率高、坍落度损失小、适量引气、能细化混凝土孔结构、能明显改善或提高混凝土耐久性、与水泥有良好的适应性好的外加剂。
外加剂作为混凝土的第五组分，其中的某些品种（高效引气剂、防水剂、阻锈剂等）对提高混凝土的耐久性效果明显，但在我国外加剂的应用还远未达到应有的水平。因此，应提倡科学、合理、广泛地使用外加剂。
（五）配合比的选用
选择合理浇筑工艺通过配合比的优化设计，选定合理经济，且能满足设计和现场施工要求的配合比。优选出的混凝土配合比体积稳定性和抗裂性能最优，具有低水化热、低收缩的特点。做到配合比高出设计要求（抗渗、抗冻、抗压等级）一级的高性能混凝土；同时满足试验规程中要求的富余系数。在高强度，高工作性和耐久性方面找个平衡点，尽量做到合理、施工方便实用。
三、控制要点
（一）碱-骨料反应
碱—骨料反应是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材和水中的碱与骨料中的活性成分的反应，在混凝土浇筑成型后若干年（数年至三五十年）逐渐反应，反应生成物吸水膨胀使混凝土失去设计性能。由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布，所以一旦发生碱骨料反应，混凝土内部各部分均产生膨胀应力，将混凝土自身胀裂，发展严重的只能拆除，无法补救，因而被称为混凝土的癌症。所以砂石骨料（集料）的碱活性指标是一项重要的指标，必须引起重视，否则后果是严重的。
为此在选材方面尽量避免碱—骨料反应的发生。水泥应选用低碱含量的水泥（<0.6%），砂石必须检测有无潜在碱—骨料反应的碱活性矿物。检验掺合料及外加剂中是否有碱含量超标。在施工前检算总碱含量是否超出规范验标要求。
（二）集料和水泥之间的结合
砂石和水泥之間的结合程度也影响到混凝土的耐久性。砂石和水泥的结合界面体现二者之间的弹性模量上：当石子和混凝土弹性模量差别很大时，在水泥水化减缩和温度、湿度变化时，二者变形不一致，会导致界面产生微裂缝，从而影响混凝土的耐久性；如果二者弹性模量差别缩小，则界面结合可得到加强。
（三）外加剂与水泥的适应性
每一种混凝土外加剂都有它特有的功能，掺加这种外加剂，能够改善混凝土某一方面或某几方面的性能。不注意外加剂和水泥的适应性问题，就会对工程带来影响。如：制备配和比搅拌时选用几种普通硅酸盐水泥并掺入某种高效减水剂对比，结果在配制条件都相同的情况下，有种水泥所配制的混凝土，水泥与高效减水剂在减水率方面出现减水效果不理想，则说明这种水泥与该种高效减水剂不适应，而其他几种水泥与该高效减水剂在减水效果方面明显，即说明这两种材料互相匹配相适应。再如，当某种水泥所配制的混凝土中掺入速凝剂，该种速凝剂检验合格，符合行标、国标要求技术指标。然而该种速凝剂在速凝效果上发生假凝现象，没有起到应有的速凝作用。这些都可认为是由于外加剂与水泥之间不相适应所致。
（1）原材料进场及检验的控制
现场实际使用的各种原材料，必须与送样配制的理论配合比中所使用的原材料相一致。材料进场后，目测原材料品质，取样检验，不合格清除出场，检验合格后保留相关资料。所有原材料做到先检后用；集料堆放场地先硬化、分仓，分类堆放；粗骨料分级采购、分级运输、分级堆放、分级计量；标识检验状态；胶凝材料、外加剂分罐储存，使用电子计量。储存罐采用顶部搭设遮阳棚和四周棉被包裹防晒进行防护。骨料在使用前必须进行筛选清洗，严格控制含泥量、泥块含量，不得有其他杂物，级配良好，并用钢结构雨棚对集料堆放场地进行遮挡防护，降低集料的含水量差异和温度差别。
（2）拌合过程的控制
依据理论配合比和施工配合比，核查各种材料质量、搅拌设备系统运行及仪表精度情况。对微机控制搅拌站计量参数资料要及时分析，动态校正计量。验证混凝土的和易性、可泵性、测试坍落度。搅拌时按上述投料顺序投料。每一搅拌阶段不少于30s，总搅拌时间为3min。拌制第一盘混凝土时，增加水泥和细骨料用量10%，保持水胶比不变以便搅拌机持浆。操作手进行岗前培训，持证上岗；拌合时，有技术人员在搅拌站全过程值班，随处理出现的各种情况。
（3）运输及泵送过程的控制
混凝土运输采用混凝土输送泵泵送和混凝土搅拌车运输两种形式。混凝土搅拌车通过施工便道，运输要求道路平坦畅通，保证混凝土在运输车内保持均匀性，运到施工浇筑地点时不分层、不离析、不漏浆，且坍落度和含气量满足规范验标要求。混凝土的入模时间控制在搅拌后60min内泵送完毕，最长时间不超过1/2混凝土初凝时间，混凝土初凝时间由试验室根据施工气温试验确定，并符合有关规范要求。在交通拥堵和气候炎热等情况下，在保证混凝土性能前提下，适当增加混凝土初始坍落度，防止混凝土坍落度损失过大。
【关键词】 混凝土；耐久性；施工控制
试验和应用都表明：混凝土和钢筋混凝土在使用过程中，受到土壤、水和空气中有害介质的侵蚀或及自身组成材料中有害成分的化学（碱-骨料反应、钢筋腐蚀等）及物理（因温度收缩、自收缩和干燥收缩；体积不良膨胀等）作用，会产生开裂、溶蚀、剥落、膨胀、松软等使混凝土强度等级下降，严重的还会出现结构破坏或倒塌。
一、混凝土耐久性设计原则
1、采用合适的结构类型、结构布置和结构构造措施；
2、选用耐久性性能优良的材料，如HPC；
3、注重防、排水和密封等构造措施；
4、适量增加钢筋的混凝土保护层厚度；
二、施工工艺的优化
（一）水泥的选用
水泥生产工艺和混凝土施工技术发展对混凝土性能的变化，直接影响到混凝土的耐久性。因此，从提高混凝土耐久性的角度出发，从材料上讲，影响混凝土抗裂性的主要因素则是水泥，过多追求水泥强度，尤其是早期强度。若提高早期水泥强度，需增加C3S、C3A的含量和提高水泥的细度（比表面积达3500cm2/g以上），通过以上等措施提高了水泥强度。但易造成水泥水化速度过快，热量过高，对于水泥水化早期是很容易因温度收缩、自收缩和干燥收缩而使混凝土开裂。
优先选用低水化热、低碱含量品种的水泥。水泥不宜磨得过细。
（二）骨料的选择
（1）细骨料：砂选用，级配合理、质地均匀、含泥量<2.0%、泥块含量<0.5%、云母、轻物质有机物含量较低、坚固性<5%的天然中粗河砂，细度模数为2.8-3.1左右合适。
（2）粗骨料：最大公称粒径应不大于31.5mm，且不宜超过钢筋保护层厚度的2/3，不得超过钢筋最小间距的3/4。配制C50及以上预应力混凝土时，粗骨料最大公称粒径不应大于25mm，粗骨料应采用二级配石；当最大粒径为31.5mm时，5mm-10mm粒级部分不宜少于25%；当最大粒径为25mm时，5mm-10mm粒级部分不宜少于40%。
（三）活性掺合料
适量掺用规定品质优质的粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰等活性矿物掺和料或复合矿物掺和料。实践证明，在水泥中掺入硅灰、粉煤灰、磨细矿渣等矿物掺和料，在保证强度的同时可降低水化热和收缩应力，提高混凝土的抗裂性；二次水化产物能堵塞水泥石中的孔隙，阻断渗透通路，提高混凝土的抗渗性及抗冻性、抗侵蚀性，避免碱骨料反应。
最经济是将混凝土中的部分水泥用粉煤灰或矿渣来替代。含有粉煤灰或矿渣的混凝土在砂浆与粗集料的结合区的强度更高，不易发生微裂，因而具有更高的水密性和耐久性及使用寿命。
（四）外加剂
选用具有减水率高、坍落度损失小、适量引气、能细化混凝土孔结构、能明显改善或提高混凝土耐久性、与水泥有良好的适应性好的外加剂。
外加剂作为混凝土的第五组分，其中的某些品种（高效引气剂、防水剂、阻锈剂等）对提高混凝土的耐久性效果明显，但在我国外加剂的应用还远未达到应有的水平。因此，应提倡科学、合理、广泛地使用外加剂。
（五）配合比的选用
选择合理浇筑工艺通过配合比的优化设计，选定合理经济，且能满足设计和现场施工要求的配合比。优选出的混凝土配合比体积稳定性和抗裂性能最优，具有低水化热、低收缩的特点。做到配合比高出设计要求（抗渗、抗冻、抗压等级）一级的高性能混凝土；同时满足试验规程中要求的富余系数。在高强度，高工作性和耐久性方面找个平衡点，尽量做到合理、施工方便实用。
三、控制要点
（一）碱-骨料反应
碱—骨料反应是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材和水中的碱与骨料中的活性成分的反应，在混凝土浇筑成型后若干年（数年至三五十年）逐渐反应，反应生成物吸水膨胀使混凝土失去设计性能。由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布，所以一旦发生碱骨料反应，混凝土内部各部分均产生膨胀应力，将混凝土自身胀裂，发展严重的只能拆除，无法补救，因而被称为混凝土的癌症。所以砂石骨料（集料）的碱活性指标是一项重要的指标，必须引起重视，否则后果是严重的。
为此在选材方面尽量避免碱—骨料反应的发生。水泥应选用低碱含量的水泥（<0.6%），砂石必须检测有无潜在碱—骨料反应的碱活性矿物。检验掺合料及外加剂中是否有碱含量超标。在施工前检算总碱含量是否超出规范验标要求。
（二）集料和水泥之间的结合
砂石和水泥之間的结合程度也影响到混凝土的耐久性。砂石和水泥的结合界面体现二者之间的弹性模量上：当石子和混凝土弹性模量差别很大时，在水泥水化减缩和温度、湿度变化时，二者变形不一致，会导致界面产生微裂缝，从而影响混凝土的耐久性；如果二者弹性模量差别缩小，则界面结合可得到加强。
（三）外加剂与水泥的适应性
每一种混凝土外加剂都有它特有的功能，掺加这种外加剂，能够改善混凝土某一方面或某几方面的性能。不注意外加剂和水泥的适应性问题，就会对工程带来影响。如：制备配和比搅拌时选用几种普通硅酸盐水泥并掺入某种高效减水剂对比，结果在配制条件都相同的情况下，有种水泥所配制的混凝土，水泥与高效减水剂在减水率方面出现减水效果不理想，则说明这种水泥与该种高效减水剂不适应，而其他几种水泥与该高效减水剂在减水效果方面明显，即说明这两种材料互相匹配相适应。再如，当某种水泥所配制的混凝土中掺入速凝剂，该种速凝剂检验合格，符合行标、国标要求技术指标。然而该种速凝剂在速凝效果上发生假凝现象，没有起到应有的速凝作用。这些都可认为是由于外加剂与水泥之间不相适应所致。
（1）原材料进场及检验的控制
现场实际使用的各种原材料，必须与送样配制的理论配合比中所使用的原材料相一致。材料进场后，目测原材料品质，取样检验，不合格清除出场，检验合格后保留相关资料。所有原材料做到先检后用；集料堆放场地先硬化、分仓，分类堆放；粗骨料分级采购、分级运输、分级堆放、分级计量；标识检验状态；胶凝材料、外加剂分罐储存，使用电子计量。储存罐采用顶部搭设遮阳棚和四周棉被包裹防晒进行防护。骨料在使用前必须进行筛选清洗，严格控制含泥量、泥块含量，不得有其他杂物，级配良好，并用钢结构雨棚对集料堆放场地进行遮挡防护，降低集料的含水量差异和温度差别。
（2）拌合过程的控制
依据理论配合比和施工配合比，核查各种材料质量、搅拌设备系统运行及仪表精度情况。对微机控制搅拌站计量参数资料要及时分析，动态校正计量。验证混凝土的和易性、可泵性、测试坍落度。搅拌时按上述投料顺序投料。每一搅拌阶段不少于30s，总搅拌时间为3min。拌制第一盘混凝土时，增加水泥和细骨料用量10%，保持水胶比不变以便搅拌机持浆。操作手进行岗前培训，持证上岗；拌合时，有技术人员在搅拌站全过程值班，随处理出现的各种情况。
（3）运输及泵送过程的控制
混凝土运输采用混凝土输送泵泵送和混凝土搅拌车运输两种形式。混凝土搅拌车通过施工便道，运输要求道路平坦畅通，保证混凝土在运输车内保持均匀性，运到施工浇筑地点时不分层、不离析、不漏浆，且坍落度和含气量满足规范验标要求。混凝土的入模时间控制在搅拌后60min内泵送完毕，最长时间不超过1/2混凝土初凝时间，混凝土初凝时间由试验室根据施工气温试验确定，并符合有关规范要求。在交通拥堵和气候炎热等情况下，在保证混凝土性能前提下，适当增加混凝土初始坍落度，防止混凝土坍落度损失过大。