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摘 要：近年来，随着科学技术的发展，高性能混凝土的研究与应用普遍得到人们的重视，混凝土耐久性的研究则是其核心的研究内容。
关键词：混凝土耐久性；施工；措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
区别于传统混凝土，耐久防腐混凝土以耐久性作为首要指标，有重点地予以保证其耐久性、工作性、强度、体积稳定性以及经济性等。目前，国内外高性能混凝土的研究与应用方兴未艾。在荷兰，对已使用3~63年的64座海工结构（其中90%的结构采用磨细矿渣混凝土）调查发现，结构基本完好，氯离子扩散系数仅为普通混凝土的1/10~1/15。典型事例为东谢尔德挡潮闸工程，其设计使用寿命是250年，80年不维修，其基本防腐措施就是采用水胶比为0.4的大渗量（65%）磨细矿渣混凝土。在英、美、加、日和中东等国家和地区，也都有类似的成功工程应用实例。在我国，配制防腐耐久混凝土主要是采用高效减水剂与粉煤灰双掺技术，分别于1987年应用于厦门高集跨海公路大桥和1997年应用于厦门海沧大桥，在上海南浦大桥、杨浦大桥和黄浦江越江隧道等工程中，也得到了应用。
一、影响混凝土耐久性的主要因素
1、混凝土的抗渗性
混凝土的抗渗性是指混凝土在压力水的作用下抵抗渗透的能力。如果混凝土的抗渗性不好、溶液性的物质能浸透混凝土、与混凝土的胶结材料发生化学反应而使混凝土的性能劣化。
2、混凝土的抗冻性
混凝土的抗冻性决定于水泥石的抗冻性和骨料的抗冻性。从冰冻对水泥石和骨料的作用可以看出诸多因素影响混凝土的抗冻性。提高混凝土的抗冻性可以采用以下措施；
1）引气
这是因为在水泥石受到冻融作用时、水分迁移所引起的压力、可以由引入的微细气泡得到释放。一般说来、混凝土的抗冻性随着阴气量的增加而增加。而当含气量一定时、气泡尺寸、气泡数量和气泡的间距都会影响混凝土的抗冻性能。
2）控制水灰比
水泥石内的大孔隙量与水灰比和水化程度有关。一般说来、水灰比小、水化程度高则水泥石中的孔隙越少。由于表面张力的原因、大孔隙内的水比小孔隙内的水更易于结冰、因此、在同等条件下、水灰比大的水泥石内可结冰的水更多、发生冻融破坏的几率更大。
3）降低饱和度
混凝土的饱和度对冻融破坏有很大的影响、干燥的或部分干燥的混凝土不容易受到冻融破坏。一般存在一个临界饱和度、当混凝土的含水量大于此饱和度、混凝土易受冻破损剥落。在混凝土工程中、通过控制养护条件可以使混凝土的饱和度低于临界饱和度。
3、钢筋锈蚀
混凝土中钢筋的锈蚀主要属电化学腐蚀、必须同时具备4个条件才会发生腐蚀。①钢筋表面要有电位差、不同电位的区段之间形成阳极-阴极；②在阴极和阳极之间、电解质溶液的电阻很小；③在阳极：钢筋表面要处于活性状态、容易进行氧化反应。④在阴极：钢筋表面要有足够数量的水分和溶解氧。
4、盐渍地区
盐渍土及沿海岸工程的混凝土结构，由于长期处于氯离子的潮湿空气中，土壤和水中还有大量的氯盐、镁盐和磷酸盐，它们与混凝土中的水泥水化产物Ca(OH)2作用后生产CaCl2，CaSO4等易溶物质，NaCl又提高其溶解度，增大了混凝土的孔隙率，使混凝土遭受腐蚀；而氯离子引起的钢筋锈蚀导致该处混凝土结构被破坏最为常见，同时，磷酸盐侵蚀也是威胁钢筋混凝土结构耐久性的重要因素之一，已有研究发现掺入适量的胶凝材料可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。
二、案例分析
福州江阴港铁路支线西港特大桥、鸡角屿特大桥、福厝后特大桥以及沿线几座框架涵环境作用等级为L3、H2级，属严重腐蚀环境。因此对桥涵下部混凝土结构耐久（防腐）要求特别高。
图1 西港特大桥所处海域环境
西港特大桥采用双掺技术（粉煤灰掺合料+高效减水缓凝剂），通过减少水泥中易被腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙，即用粉煤灰替代一部分水泥掺入，显著减小水化热，降低混凝土内外温差，减少微裂缝等缺陷，增加硬化混凝土的体积稳定性（密实度）和化学稳定性。
1、海水腐蚀混凝土机理
1）海水的化学成分
在分析海上构筑物混凝土的破坏条件及选择提高混凝土耐腐蚀性能的措施时，必须把海水成分可能发生的化学变化因素考虑进去。
海水中共有元素80多种，本区范围内海水的pH值平均约8.3-8.4。
表1主要盐分含量
2）腐蚀机理
水泥中存在极易被化学变化产生沉淀的Ca(OH)2 和水化铝酸钙，一旦与海水直接接触会产生如下反应：
以上两种沉淀物均无胶凝特性，从而使结构软化，而产生的Ca2+一部分形成可溶性CaCl2 随扩散被带出混凝土，使得混凝土空隙率和渗透性提高，从根本上影响混凝土的耐久性。
2、配合比的设计
为了验证海水腐蚀混凝土机理，进行了如下试验：
2009年6月，分别用纯P.O42.5水泥和内掺50%I级粉煤灰分别制作两组混凝土试件，标养14天后，各有1组试件继续标养，另外一组放入海水中(如图2、3所示)。
图2 海水养护池 图3 标准养护室
2010年6月20日将两组试件进行强度试验，试验结果如下表示：
表2 抗压强度对比表
研究结果表明：海水对纯硅酸盐水泥配制的混凝土有较大的腐蚀性；掺入50%粉煤灰后，海水对混凝土强度影响是非常小的。
因此，防腐耐久混凝土掺入一定比例的掺合料（粉煤灰）对其强度、抗渗性有很大作用。
三、提高混凝土耐久性的主要技术措施
为了提高混凝土的耐久性、目前一些重要的工程中已开始采用高性能混凝土。相对于普通混凝土而言、高性能混凝土具有更低的水灰比。此外，西港特大桥、通过掺入不同品中、不同细度及不同掺量的外加剂、取代混凝土中部分水泥后、会使混凝土的密实度高、体积稳定性好、强度也高、故耐久性也更好。这些都是高性能混凝土的特点。如何提高混凝土耐久性的技术措施，本文笔者根据多年经验及收及资料认为可从以下几个方面入手：
1、合理加入减水剂
混凝土配合比的一个关键参数是水/胶比，即水/胶凝材料(水泥+活性矿物混合材)之比。水/胶比越高，新拌塑性混凝土的工作性越好，越容易施工，但是硬化混凝土强度越低。为了解决这个矛盾，即保证工作性的同时提高强度，或者保持工作性和强度的同时降低水泥用量，就需要加入减水剂。
2、合理选用水泥
3、控制混凝土的水灰比和水泥用量
配制混凝土尽量使用较小的水灰比、可以确保混凝土凝结、硬化后孔隙率小；在可能的条件下多加些水泥、会显得混凝土水泥浆较多、这两点式保证混凝土成型密实度的关键。
4、加强振捣、提高混凝土构件的密实度
5、在混凝土表面加保护层
地下混凝土结构作外墙防水层加以保护、使其不受地下水和土壤的侵蚀；地上混凝土结构外墙作装修、如抹灰、刷涂料、黏贴材料（贴瓷砖、锦砖、面砖、花岗石板材、水磨石板材等）、还可以作水刷石、干黏石、剁假石以及拉毛等、使混凝土结构可不直接受曝晒、不直接受风、雨、雪的侵蚀、不受大气中有害气体的腐蚀、从而提高耐久性。
参考文献:
[1] 靳长青．浅析公路桥梁混凝土施工[J]．建筑知识，2009．35．
[2] 卢召军．影响混凝土耐久性的因素及對策[J]．城市公用事业，2009，23
关键词：混凝土耐久性；施工；措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
区别于传统混凝土，耐久防腐混凝土以耐久性作为首要指标，有重点地予以保证其耐久性、工作性、强度、体积稳定性以及经济性等。目前，国内外高性能混凝土的研究与应用方兴未艾。在荷兰，对已使用3~63年的64座海工结构（其中90%的结构采用磨细矿渣混凝土）调查发现，结构基本完好，氯离子扩散系数仅为普通混凝土的1/10~1/15。典型事例为东谢尔德挡潮闸工程，其设计使用寿命是250年，80年不维修，其基本防腐措施就是采用水胶比为0.4的大渗量（65%）磨细矿渣混凝土。在英、美、加、日和中东等国家和地区，也都有类似的成功工程应用实例。在我国，配制防腐耐久混凝土主要是采用高效减水剂与粉煤灰双掺技术，分别于1987年应用于厦门高集跨海公路大桥和1997年应用于厦门海沧大桥，在上海南浦大桥、杨浦大桥和黄浦江越江隧道等工程中，也得到了应用。
一、影响混凝土耐久性的主要因素
1、混凝土的抗渗性
混凝土的抗渗性是指混凝土在压力水的作用下抵抗渗透的能力。如果混凝土的抗渗性不好、溶液性的物质能浸透混凝土、与混凝土的胶结材料发生化学反应而使混凝土的性能劣化。
2、混凝土的抗冻性
混凝土的抗冻性决定于水泥石的抗冻性和骨料的抗冻性。从冰冻对水泥石和骨料的作用可以看出诸多因素影响混凝土的抗冻性。提高混凝土的抗冻性可以采用以下措施；
1）引气
这是因为在水泥石受到冻融作用时、水分迁移所引起的压力、可以由引入的微细气泡得到释放。一般说来、混凝土的抗冻性随着阴气量的增加而增加。而当含气量一定时、气泡尺寸、气泡数量和气泡的间距都会影响混凝土的抗冻性能。
2）控制水灰比
水泥石内的大孔隙量与水灰比和水化程度有关。一般说来、水灰比小、水化程度高则水泥石中的孔隙越少。由于表面张力的原因、大孔隙内的水比小孔隙内的水更易于结冰、因此、在同等条件下、水灰比大的水泥石内可结冰的水更多、发生冻融破坏的几率更大。
3）降低饱和度
混凝土的饱和度对冻融破坏有很大的影响、干燥的或部分干燥的混凝土不容易受到冻融破坏。一般存在一个临界饱和度、当混凝土的含水量大于此饱和度、混凝土易受冻破损剥落。在混凝土工程中、通过控制养护条件可以使混凝土的饱和度低于临界饱和度。
3、钢筋锈蚀
混凝土中钢筋的锈蚀主要属电化学腐蚀、必须同时具备4个条件才会发生腐蚀。①钢筋表面要有电位差、不同电位的区段之间形成阳极-阴极；②在阴极和阳极之间、电解质溶液的电阻很小；③在阳极：钢筋表面要处于活性状态、容易进行氧化反应。④在阴极：钢筋表面要有足够数量的水分和溶解氧。
4、盐渍地区
盐渍土及沿海岸工程的混凝土结构，由于长期处于氯离子的潮湿空气中，土壤和水中还有大量的氯盐、镁盐和磷酸盐，它们与混凝土中的水泥水化产物Ca(OH)2作用后生产CaCl2，CaSO4等易溶物质，NaCl又提高其溶解度，增大了混凝土的孔隙率，使混凝土遭受腐蚀；而氯离子引起的钢筋锈蚀导致该处混凝土结构被破坏最为常见，同时，磷酸盐侵蚀也是威胁钢筋混凝土结构耐久性的重要因素之一，已有研究发现掺入适量的胶凝材料可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。
二、案例分析
福州江阴港铁路支线西港特大桥、鸡角屿特大桥、福厝后特大桥以及沿线几座框架涵环境作用等级为L3、H2级，属严重腐蚀环境。因此对桥涵下部混凝土结构耐久（防腐）要求特别高。
图1 西港特大桥所处海域环境
西港特大桥采用双掺技术（粉煤灰掺合料+高效减水缓凝剂），通过减少水泥中易被腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙，即用粉煤灰替代一部分水泥掺入，显著减小水化热，降低混凝土内外温差，减少微裂缝等缺陷，增加硬化混凝土的体积稳定性（密实度）和化学稳定性。
1、海水腐蚀混凝土机理
1）海水的化学成分
在分析海上构筑物混凝土的破坏条件及选择提高混凝土耐腐蚀性能的措施时，必须把海水成分可能发生的化学变化因素考虑进去。
海水中共有元素80多种，本区范围内海水的pH值平均约8.3-8.4。
表1主要盐分含量
2）腐蚀机理
水泥中存在极易被化学变化产生沉淀的Ca(OH)2 和水化铝酸钙，一旦与海水直接接触会产生如下反应：
以上两种沉淀物均无胶凝特性，从而使结构软化，而产生的Ca2+一部分形成可溶性CaCl2 随扩散被带出混凝土，使得混凝土空隙率和渗透性提高，从根本上影响混凝土的耐久性。
2、配合比的设计
为了验证海水腐蚀混凝土机理，进行了如下试验：
2009年6月，分别用纯P.O42.5水泥和内掺50%I级粉煤灰分别制作两组混凝土试件，标养14天后，各有1组试件继续标养，另外一组放入海水中(如图2、3所示)。
图2 海水养护池 图3 标准养护室
2010年6月20日将两组试件进行强度试验，试验结果如下表示：
表2 抗压强度对比表
研究结果表明：海水对纯硅酸盐水泥配制的混凝土有较大的腐蚀性；掺入50%粉煤灰后，海水对混凝土强度影响是非常小的。
因此，防腐耐久混凝土掺入一定比例的掺合料（粉煤灰）对其强度、抗渗性有很大作用。
三、提高混凝土耐久性的主要技术措施
为了提高混凝土的耐久性、目前一些重要的工程中已开始采用高性能混凝土。相对于普通混凝土而言、高性能混凝土具有更低的水灰比。此外，西港特大桥、通过掺入不同品中、不同细度及不同掺量的外加剂、取代混凝土中部分水泥后、会使混凝土的密实度高、体积稳定性好、强度也高、故耐久性也更好。这些都是高性能混凝土的特点。如何提高混凝土耐久性的技术措施，本文笔者根据多年经验及收及资料认为可从以下几个方面入手：
1、合理加入减水剂
混凝土配合比的一个关键参数是水/胶比，即水/胶凝材料(水泥+活性矿物混合材)之比。水/胶比越高，新拌塑性混凝土的工作性越好，越容易施工，但是硬化混凝土强度越低。为了解决这个矛盾，即保证工作性的同时提高强度，或者保持工作性和强度的同时降低水泥用量，就需要加入减水剂。
2、合理选用水泥
3、控制混凝土的水灰比和水泥用量
配制混凝土尽量使用较小的水灰比、可以确保混凝土凝结、硬化后孔隙率小；在可能的条件下多加些水泥、会显得混凝土水泥浆较多、这两点式保证混凝土成型密实度的关键。
4、加强振捣、提高混凝土构件的密实度
5、在混凝土表面加保护层
地下混凝土结构作外墙防水层加以保护、使其不受地下水和土壤的侵蚀；地上混凝土结构外墙作装修、如抹灰、刷涂料、黏贴材料（贴瓷砖、锦砖、面砖、花岗石板材、水磨石板材等）、还可以作水刷石、干黏石、剁假石以及拉毛等、使混凝土结构可不直接受曝晒、不直接受风、雨、雪的侵蚀、不受大气中有害气体的腐蚀、从而提高耐久性。
参考文献:
[1] 靳长青．浅析公路桥梁混凝土施工[J]．建筑知识，2009．35．
[2] 卢召军．影响混凝土耐久性的因素及對策[J]．城市公用事业，2009，23