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[摘 要]混凝土的耐久性直接影响建筑结构的使用寿命，关系建筑正常使用年限的功能。本文从混凝土结构的耐久存在的问题出发，深入分析了混凝土耐久性的几大影响因素，并提出了具体的检测技术方法，为今后研究混凝土耐久性提供参考。
[关键词]混凝土结构； 耐久性； 检测
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）45-0065-02
随着我国经济的迅速发展，工程建设正如火如荼进行，而大部分建筑结构均采用钢筋混凝土结构，因此，混凝土结构的耐久性问题已经凸显了出来。虽然混凝土结构的耐久性是当前困扰工程建设的世界性的问题，并非我国所特有，但至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计施工部门的足够重视。
一、混凝土耐久性研究存在的问题
混凝土耐久性问题自20世纪50年代提出，受到世界各国的广泛重视，几十年来各国专家学者进行了大量的基础试验研究工作，获得了一定的成果，有些成果对一些常见的耐久性问题的解决祈祷了显著作用：如引气剂对提高混凝土抗冻性的作用；限制水泥和混凝土中的碱含量对碱——集料反应的预防等均提出了有效的措施。为了得到耐久性良好的混凝土，按耐久性设计混凝土和预测混凝土的使用寿命成为耐久性研究的主要课题和最终目标。但是，由于研究内容的片面性和理论深入不够以及研究方法存在的局限性和缺陷性，使得大量基础的耐久性研究成果对解决实际混凝土工程耐久性问题的成效不大，也使当前的混凝土耐久性问题呈现越来越严重的趋势。主要表现在：（1）针对单一破坏的因素研究较多，而忽略了常常在建筑物中出现的多因素共同作用的研究；（2）很多试验是在实验室加速试验条件下得到的，与混凝土实际使用环境相差甚远，使试验结果无法进行比对；（3）材料因素研究得多，结构因素研究得少，基础理论的研究更少，缺少定量研究，更缺少区分不同体系、不同结构的材料在耐久性能上差别的对比。
二、影响混凝土耐久性的因素
常见影响混凝土结构耐久性的因素有：
1、混凝土中钢筋的锈蚀
完好的混凝土保护层在没有腐蚀物质的情况下，具有防止钢筋锈蚀的保护作用。一旦混凝土保护层开裂、脱落，使钢筋和混凝土的粘结力丧失，钢筋暴露在空气中，在潮湿的环境下发生氧化反应锈蚀，钢筋截面积减小，承载能力下降，从而降低结构的安全度，结构安全事故就可能发生。
因锈蚀造成结构破坏大致有以下几类：（1）没有预兆的突然破坏。这类破坏多为预应力筋严重锈蚀所致；（2）无明显预兆的破坏。这类构件破坏前不出现明显的破坏裂缝、变形等前兆，当受到钢筋承担部分或大部分荷重时，更容易出现这种破坏；（3）有明显预兆的破坏。这类破坏多见于受弯构件跨中钢筋锈蚀，以及大偏压构件的受拉钢筋锈蚀等，它在破坏前一定会产生变形。
2、混凝土的碳化
混凝土碳化是在一定的环境条件下，二氧化碳渗入混凝土内部，使得混凝土性能发生改变的作用过程。混凝土拌合时，硅酸盐水泥的主要成份CaO水化作用后生成Ca（OH）2，它在水中的溶解度低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成为饱和碱性溶液外，大部分以结晶状态存在，成为孔隙液保持高碱性的储备。空气中的CO2气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道，气相扩散到混凝土的毛细孔中，与其中的孔隙液所溶解的Ca（OH）2进行中和反应。碳化后的混凝土质地疏松，强度降低，相继承载力也随之下降。
混凝土碳化也是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素。混凝土碳化会引起其所包裹的钢筋锈蚀，而钢筋锈蚀加速了混凝土的碳化，二者相互作用，形成一个恶性循环链条。
3、化学介质的侵蚀
在混凝土中，化学侵蚀最常见的形式是硫酸盐的侵蚀。日常生活中，房屋因长期积累的脏水污水，排出的酸碱性气体等都会直接对混凝土产生一定影响。硫酸盐溶液和水泥石中的氢氧化钙及水化铝酸钙发生化学反应，生成石膏和硫铝酸钙，产生体积膨胀，使混凝土瓦解，大大降低承载能力。混凝土遭受硫酸盐侵蚀的特征是表面发白，损害通常在棱角处开始，接着裂缝开展并剥落，使混凝土成为一种易损的，甚至松散的状态。
同时，混凝土是碱性材料，在其使用过程中常会受到酸、酸性水的侵蚀。任何酸如能形成可溶性钙盐，则侵蚀强烈，有些酸（如磷酸）与Ca（OH）2作用虽然生成不溶性钙盐，堵塞在混凝土的毛细孔中，侵蚀速度可以减慢，但混凝土强度也不断下降，直到最后破坏。
碱类侵蚀同样不能忽略，由于碱渗入混凝土孔隙中，在空气中的CO2作用下形成含10个结晶水的碳酸钠晶体析出，体积比原有的苛性碱增加2.5倍，产生很大的结晶压力而引起水泥石结构的破坏。
4、氯离子的侵蚀
当混凝土中含有氯离子时，即使混凝土的碱性还较高，钢筋周围的混凝土尚未碳化，钢筋也会出现锈蚀的现象。这是因为氯离子的半径小，活性大，具有很强的穿透氧化膜的能力，氯离子吸附在膜有缺陷的地方，使难容的氢氧化铁转变成易溶的氯化铁，致使钢筋表面的钝化膜局部破坏。钝化膜破坏后，露出的金属便是活化——钝化原电池的阳极。由于活化区小，钝化区大，构成一个大阴极，小阳极的活化——钝化电池，使钢筋产生所谓的坑蚀现象。研究表明，氯离子对混凝土本身也有一定的破坏。
三、混凝土耐久性检测技术
1、抗渗检测
混凝土渗透性，是指液体、气体或离子受压力、化学势或电场作用在混凝土中的渗透、扩散或迁移的难易程度。由于混凝土的渗透性对于混凝土的耐久性起到极其重要的作用，国内外许多学者在这方面进行了研究， 对混凝土渗透性研究主要从混凝土的渗水性、透气性、氯离子扩散性、吸水率四个方面来研究。
当前主要采用渗水法检测混凝土抗渗性能。这是通过给受检混凝土施加水压的方式，使水在混凝土中迁移，通过检验混凝土承受的逐级升高的不同水压，或通过不同的迁移的差异来描述混凝土的抗渗性能的，其渗透深度可将试件劈裂后通过肉眼观测或用直尺定量测取，来判定混凝土的抗渗性能。 2、碳化深度检测
混凝土的碳化检测有酚酞法、时差热重量分析法、X 射线测定法、电气化学法、注射形电子显微镜测定法等。在现场一般采用酚酞法来测定混凝土的碳化程度，该方法简便而且精度较高。混凝土结构的碳化试验是在结构体不受影响的条件下选定适当的部位，钻出直径为15mm 的试件并在试件表面上喷射酚酞溶液的办法来进行的。即在试件表面上喷射1%的酚酞溶液，呈无色时说明已被碳化，呈红色时则说明混凝土未碳化（pH>8.2）。用游标卡尺或深度测定仪测量的无色部分深度就是碳化深度。
3、钢筋锈蚀检测
钢筋的锈蚀程度，可以单位长度的质量损失、面积损失或直径损失来表征。锈蚀程度是表征构件承载力下降、服务性能恶化程度的重要指标。常用的钢筋锈蚀检测方法有破损检测和非破损检测两大类。破损检测钢筋锈蚀量可以通过视觉观察或实验方法确定。最常用的方法为重力分析法，该方法是将混凝土保护层剔凿掉，露出锈蚀钢筋后，通过物理打磨或化学方法除锈从而得到钢筋锈蚀量。美国的化学除锈是将锈蚀钢筋在克拉克溶液ASTM G1中浸泡25min，除去钢筋表面的锈蚀物。另外，通过观测裂缝的开展情况，也可以间接估计出钢筋的质量损失。钢筋锈蚀的非破损检测方法有分析法、物理法和电化学方法三大类。分析法根据现场实测的钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度有害离子的侵入深度及其含量、纵向裂缝宽度等数据，综合考虑构件所处的环境情况推断钢筋锈蚀程度； 物理方法主要通过测定钢筋锈蚀引起电阻、电磁、热传导、声波传播等物理特性的变化来反映钢筋锈蚀情况；电化学方法通过测定钢筋/混凝土腐蚀体系的电化学特性来确定混凝土中钢筋锈蚀程度或速度。混凝土中钢筋锈蚀是一个电化学过程，分析法或物理方法相比，电化学方法还有测试速度快、灵敏度高、可连续跟踪和原位测量等优点，是当前主要的测试方法。常用电化学检测方法有半电池电位法、交流阻抗法、线性极化法、混凝土电阻法等。
4、碱骨料反应检测
混凝土的碱骨料反应表现为大范围的表面裂缝，裂缝往往呈“地图状”或“龙纹状”，伴随胶状物从裂缝中流出和表面崩裂、脱落，胶状物干后形成白色沉淀物。根据骨料中活性成分不同，碱骨料反应可分为碱硅酸（ 盐） 反应、碱碳酸盐反应。主要检测项目有裂缝特征、反应产物形貌、成分、骨料种类与活性成分、混凝土中碱含量。在同一工程中潮湿部位要比干燥部位发展严重。
四、结语
混凝土的耐久性是混凝土在外部环境作用下的综合性能， 首先取决于混凝土本身的性能，如强度、抵抗收缩开裂的能力、抗渗性能、密实性、内部各组分的有害物质含量，还取决于外部环境的恶劣程度。当前的耐久性检测技术中， 既有针对材料本身性能进行测试的实验室试验方法，也有针对结构实体进行现场检测的非破损检测技术。通过各种检测手段评估混凝土结构的耐久性， 有助于我们了解混凝土的状态、预期其安全使用寿命、在结构恶化之前及时采取有效措施、在不利的环境条件下采取适当的防护措施以避免损失。因此， 混凝土耐久性检测技术必将得到不断发展。
参考文献
[1] 宁延才，辛公锋，房立红.混凝土结构耐久性检测技术[J].山东交通科技，2011，（3）：61-63.
[2] 郝挺宇.惠云玲，梅明虎，苏波.结构混凝土耐久性无损检测技术[J].东南大学学报2006，36（2）：49-54.
[3] 耿雷.诸葛顺金，秦宪明，陈敏，乔渊.混凝土结构耐久性检测技术[J].商品混凝土，2008，（3）：47-49.
[关键词]混凝土结构； 耐久性； 检测
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）45-0065-02
随着我国经济的迅速发展，工程建设正如火如荼进行，而大部分建筑结构均采用钢筋混凝土结构，因此，混凝土结构的耐久性问题已经凸显了出来。虽然混凝土结构的耐久性是当前困扰工程建设的世界性的问题，并非我国所特有，但至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计施工部门的足够重视。
一、混凝土耐久性研究存在的问题
混凝土耐久性问题自20世纪50年代提出，受到世界各国的广泛重视，几十年来各国专家学者进行了大量的基础试验研究工作，获得了一定的成果，有些成果对一些常见的耐久性问题的解决祈祷了显著作用：如引气剂对提高混凝土抗冻性的作用；限制水泥和混凝土中的碱含量对碱——集料反应的预防等均提出了有效的措施。为了得到耐久性良好的混凝土，按耐久性设计混凝土和预测混凝土的使用寿命成为耐久性研究的主要课题和最终目标。但是，由于研究内容的片面性和理论深入不够以及研究方法存在的局限性和缺陷性，使得大量基础的耐久性研究成果对解决实际混凝土工程耐久性问题的成效不大，也使当前的混凝土耐久性问题呈现越来越严重的趋势。主要表现在：（1）针对单一破坏的因素研究较多，而忽略了常常在建筑物中出现的多因素共同作用的研究；（2）很多试验是在实验室加速试验条件下得到的，与混凝土实际使用环境相差甚远，使试验结果无法进行比对；（3）材料因素研究得多，结构因素研究得少，基础理论的研究更少，缺少定量研究，更缺少区分不同体系、不同结构的材料在耐久性能上差别的对比。
二、影响混凝土耐久性的因素
常见影响混凝土结构耐久性的因素有：
1、混凝土中钢筋的锈蚀
完好的混凝土保护层在没有腐蚀物质的情况下，具有防止钢筋锈蚀的保护作用。一旦混凝土保护层开裂、脱落，使钢筋和混凝土的粘结力丧失，钢筋暴露在空气中，在潮湿的环境下发生氧化反应锈蚀，钢筋截面积减小，承载能力下降，从而降低结构的安全度，结构安全事故就可能发生。
因锈蚀造成结构破坏大致有以下几类：（1）没有预兆的突然破坏。这类破坏多为预应力筋严重锈蚀所致；（2）无明显预兆的破坏。这类构件破坏前不出现明显的破坏裂缝、变形等前兆，当受到钢筋承担部分或大部分荷重时，更容易出现这种破坏；（3）有明显预兆的破坏。这类破坏多见于受弯构件跨中钢筋锈蚀，以及大偏压构件的受拉钢筋锈蚀等，它在破坏前一定会产生变形。
2、混凝土的碳化
混凝土碳化是在一定的环境条件下，二氧化碳渗入混凝土内部，使得混凝土性能发生改变的作用过程。混凝土拌合时，硅酸盐水泥的主要成份CaO水化作用后生成Ca（OH）2，它在水中的溶解度低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成为饱和碱性溶液外，大部分以结晶状态存在，成为孔隙液保持高碱性的储备。空气中的CO2气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道，气相扩散到混凝土的毛细孔中，与其中的孔隙液所溶解的Ca（OH）2进行中和反应。碳化后的混凝土质地疏松，强度降低，相继承载力也随之下降。
混凝土碳化也是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素。混凝土碳化会引起其所包裹的钢筋锈蚀，而钢筋锈蚀加速了混凝土的碳化，二者相互作用，形成一个恶性循环链条。
3、化学介质的侵蚀
在混凝土中，化学侵蚀最常见的形式是硫酸盐的侵蚀。日常生活中，房屋因长期积累的脏水污水，排出的酸碱性气体等都会直接对混凝土产生一定影响。硫酸盐溶液和水泥石中的氢氧化钙及水化铝酸钙发生化学反应，生成石膏和硫铝酸钙，产生体积膨胀，使混凝土瓦解，大大降低承载能力。混凝土遭受硫酸盐侵蚀的特征是表面发白，损害通常在棱角处开始，接着裂缝开展并剥落，使混凝土成为一种易损的，甚至松散的状态。
同时，混凝土是碱性材料，在其使用过程中常会受到酸、酸性水的侵蚀。任何酸如能形成可溶性钙盐，则侵蚀强烈，有些酸（如磷酸）与Ca（OH）2作用虽然生成不溶性钙盐，堵塞在混凝土的毛细孔中，侵蚀速度可以减慢，但混凝土强度也不断下降，直到最后破坏。
碱类侵蚀同样不能忽略，由于碱渗入混凝土孔隙中，在空气中的CO2作用下形成含10个结晶水的碳酸钠晶体析出，体积比原有的苛性碱增加2.5倍，产生很大的结晶压力而引起水泥石结构的破坏。
4、氯离子的侵蚀
当混凝土中含有氯离子时，即使混凝土的碱性还较高，钢筋周围的混凝土尚未碳化，钢筋也会出现锈蚀的现象。这是因为氯离子的半径小，活性大，具有很强的穿透氧化膜的能力，氯离子吸附在膜有缺陷的地方，使难容的氢氧化铁转变成易溶的氯化铁，致使钢筋表面的钝化膜局部破坏。钝化膜破坏后，露出的金属便是活化——钝化原电池的阳极。由于活化区小，钝化区大，构成一个大阴极，小阳极的活化——钝化电池，使钢筋产生所谓的坑蚀现象。研究表明，氯离子对混凝土本身也有一定的破坏。
三、混凝土耐久性检测技术
1、抗渗检测
混凝土渗透性，是指液体、气体或离子受压力、化学势或电场作用在混凝土中的渗透、扩散或迁移的难易程度。由于混凝土的渗透性对于混凝土的耐久性起到极其重要的作用，国内外许多学者在这方面进行了研究， 对混凝土渗透性研究主要从混凝土的渗水性、透气性、氯离子扩散性、吸水率四个方面来研究。
当前主要采用渗水法检测混凝土抗渗性能。这是通过给受检混凝土施加水压的方式，使水在混凝土中迁移，通过检验混凝土承受的逐级升高的不同水压，或通过不同的迁移的差异来描述混凝土的抗渗性能的，其渗透深度可将试件劈裂后通过肉眼观测或用直尺定量测取，来判定混凝土的抗渗性能。 2、碳化深度检测
混凝土的碳化检测有酚酞法、时差热重量分析法、X 射线测定法、电气化学法、注射形电子显微镜测定法等。在现场一般采用酚酞法来测定混凝土的碳化程度，该方法简便而且精度较高。混凝土结构的碳化试验是在结构体不受影响的条件下选定适当的部位，钻出直径为15mm 的试件并在试件表面上喷射酚酞溶液的办法来进行的。即在试件表面上喷射1%的酚酞溶液，呈无色时说明已被碳化，呈红色时则说明混凝土未碳化（pH>8.2）。用游标卡尺或深度测定仪测量的无色部分深度就是碳化深度。
3、钢筋锈蚀检测
钢筋的锈蚀程度，可以单位长度的质量损失、面积损失或直径损失来表征。锈蚀程度是表征构件承载力下降、服务性能恶化程度的重要指标。常用的钢筋锈蚀检测方法有破损检测和非破损检测两大类。破损检测钢筋锈蚀量可以通过视觉观察或实验方法确定。最常用的方法为重力分析法，该方法是将混凝土保护层剔凿掉，露出锈蚀钢筋后，通过物理打磨或化学方法除锈从而得到钢筋锈蚀量。美国的化学除锈是将锈蚀钢筋在克拉克溶液ASTM G1中浸泡25min，除去钢筋表面的锈蚀物。另外，通过观测裂缝的开展情况，也可以间接估计出钢筋的质量损失。钢筋锈蚀的非破损检测方法有分析法、物理法和电化学方法三大类。分析法根据现场实测的钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度有害离子的侵入深度及其含量、纵向裂缝宽度等数据，综合考虑构件所处的环境情况推断钢筋锈蚀程度； 物理方法主要通过测定钢筋锈蚀引起电阻、电磁、热传导、声波传播等物理特性的变化来反映钢筋锈蚀情况；电化学方法通过测定钢筋/混凝土腐蚀体系的电化学特性来确定混凝土中钢筋锈蚀程度或速度。混凝土中钢筋锈蚀是一个电化学过程，分析法或物理方法相比，电化学方法还有测试速度快、灵敏度高、可连续跟踪和原位测量等优点，是当前主要的测试方法。常用电化学检测方法有半电池电位法、交流阻抗法、线性极化法、混凝土电阻法等。
4、碱骨料反应检测
混凝土的碱骨料反应表现为大范围的表面裂缝，裂缝往往呈“地图状”或“龙纹状”，伴随胶状物从裂缝中流出和表面崩裂、脱落，胶状物干后形成白色沉淀物。根据骨料中活性成分不同，碱骨料反应可分为碱硅酸（ 盐） 反应、碱碳酸盐反应。主要检测项目有裂缝特征、反应产物形貌、成分、骨料种类与活性成分、混凝土中碱含量。在同一工程中潮湿部位要比干燥部位发展严重。
四、结语
混凝土的耐久性是混凝土在外部环境作用下的综合性能， 首先取决于混凝土本身的性能，如强度、抵抗收缩开裂的能力、抗渗性能、密实性、内部各组分的有害物质含量，还取决于外部环境的恶劣程度。当前的耐久性检测技术中， 既有针对材料本身性能进行测试的实验室试验方法，也有针对结构实体进行现场检测的非破损检测技术。通过各种检测手段评估混凝土结构的耐久性， 有助于我们了解混凝土的状态、预期其安全使用寿命、在结构恶化之前及时采取有效措施、在不利的环境条件下采取适当的防护措施以避免损失。因此， 混凝土耐久性检测技术必将得到不断发展。
参考文献
[1] 宁延才，辛公锋，房立红.混凝土结构耐久性检测技术[J].山东交通科技，2011，（3）：61-63.
[2] 郝挺宇.惠云玲，梅明虎，苏波.结构混凝土耐久性无损检测技术[J].东南大学学报2006，36（2）：49-54.
[3] 耿雷.诸葛顺金，秦宪明，陈敏，乔渊.混凝土结构耐久性检测技术[J].商品混凝土，2008，（3）：47-49.