关于混凝土抗冻性 抗渗性及混凝土耐久性研究

关于混凝土抗冻性抗渗性及混凝土耐久性研究

发表时间：2019-09-11T08:47:40.423Z 来源：《建筑模拟》2019年第31期作者：王刚

[导读] 混凝土是建筑工程施工中重要的原材料之一，由于施工工地环境复杂，且混凝土性质不够稳定，导致混凝土的抗冻性、抗渗性、耐久性等性能在施工过程中会受到不同因素不同程度的影响。

王刚

新疆生产建设兵团公路科学技术研究所

摘要：本文分别对混凝土的抗冻性、抗渗性的机理及改善措施进行了深入的研究和介绍，并着重探讨了混凝土的耐久性即耐磨性、碳化、钢筋锈蚀等作用机理和改进措施，全面的分析了混凝土的几种性能，并为混凝土在施工过程中的使用提供了参考，以保障混凝土的质量，提高工程安全性和使用性。

关键词：混凝土；抗冻性；抗渗性；耐久性

混凝土是建筑工程施工中重要的原材料之一，由于施工工地环境复杂，且混凝土性质不够稳定，导致混凝土的抗冻性、抗渗性、耐久性等性能在施工过程中会受到不同因素不同程度的影响。因此，为了确保混凝土在工程施工中的使用质量，相关人员必须对如何提高混凝土的抗冻性、抗渗性以及耐久性等进行全面系统的研究。

一、混凝土的抗冻性

1.冻害机理

混凝土的抗冻性在寒冷地区体现的较为明显，抗冻性是指经过多次冻融循环后，处于饱和水状态下的混凝土的性能仍没有被破坏的能力。寒冷地区结构经常接触水的混凝土的部位，温度过低甚至低于混凝土中水的冰点以下，此时，混凝土中的水会成冰态，致使混凝土体积增大，增大后混凝土的孔壁后受到更大的压力，导致混凝土微小裂缝的产生，若反复冻融，将不断扩大裂缝并使其纵深发展，破坏混凝土结构。此外，混凝土的密实度、孔隙构造及数量、饱水程度等都会影响混凝土的抗冻性。

2.改善措施

试验证明，在混凝土中掺用引气剂或引气减水剂能有效提高混凝土的抗冻性，作用机理是通过在混凝土内部产生互不连通的微细气泡的方式将内部的渗水通道截断，组织水分渗入混凝土内部。引气时注意引入适宜的量，以4%一6%为宜，成分利用气泡的适应变形能力来减缓冰冻对混凝土结构的损害。此外，还可以通过严格控制水灰比、选用优良的施工材料以及加强早期养护等方式提高混凝土的抗冻性。

二、混凝土的抗渗性

1. 抗渗性机理

混凝土的渗透是由于的多孔性构造存在的内外压力差，导致混凝土中的液体或气体从其高处向低处迁移、渗透的现象。抗渗性能是指混凝土内部对气体或液体的渗透的抵抗能力。混凝土抗渗性强，则会有效阻止水向混凝土内部渗入，提高混凝土使用质量。

2.改善措施

降低毛细孔数量可以有效提高混凝土的抗渗性，混凝土的抗渗性随着水灰比的增大而降低，因此，要合理降低混凝土的水灰比，较高的水灰比形成的水泥凝胶会阻隔水泥面中的毛细孔，降低抗渗性，因此，可直接控制毛细孔数量达到提高抗渗性的目的。此外，还可通过减小石料最大粒径、掺用符合要求的引气剂或引气减水剂和适量的磨细粉煤灰以及施工中确保混凝土搅拌均匀等方式提高混凝土抗渗性。

三、混凝土的耐久性

1. 混凝土的耐磨性

混凝土的耐磨性指的是混凝土工程在使用过程中对反复荷载的磨耗及长期受侵蚀等的耐用性的反映。

（1）影响因素

混凝土的品种、强度和混凝土骨料硬度、最大粒径及其粒料级配会直接影响混凝土的耐磨性；水灰比会影响混凝土的耐磨性，较大水灰比会加大混凝土的孔隙率，并加大粗骨料与水泥浆之间界面的裂隙和孔隙，降低混凝土耐磨性；混凝土的施工质量也是影响混凝土耐磨性的重要原因之一。

（2）改善措施

有效的提高混凝土耐磨性的措施包括：浇筑混凝土时要防止出现离析现象；控制好混凝土的水灰比，防止泌水现象出现；在具体的施工过程中，要确保混凝土涂抹密实、平整，并加强混凝土的养护工作。

2.混凝土的碳化

（1）碳化机理

混凝土的碳化指的是二氧化碳由混凝土表面向内部逐步扩散深人从而改变水泥石化学组成及组织结构，进而使得水泥石中的氢氧化钙发生化学反应，降低的氢氧化钙浓度会使得水泥石中所有的水化产物被侵蚀和分解，形成硅胶和铝胶，影响混凝土的化学性能和物理性能，破坏混凝土的碱度、强度和收缩的平衡。

（2）混凝土碳化的影响因素

施工质量、集料种类及混凝土表面是否有涂层等均会影响碳化速度；施工中使用的水泥品种以及是否在水泥中掺入其他混合材料也会因影响混凝土的碳化速度，一般掺入水泥较硅酸盐会加快混凝土的碳化速度，且掺入的混合材料越多，碳化速度越快；混凝土的水灰比也会影响其碳化程度，较小的水灰比，水泥石有较好的密实性和透气性，因此，有着较慢的碳化速度；当混凝土处于气干状态时，碳化速度较快，若处于干湿交替或潮湿状态下，则碳化速度较慢；此外，若在混凝土中添加外加剂如引气剂或引气减水剂等，会使得混凝土的和易性改变，进而降低水灰比，减缓混凝土碳化速度。

（3）改善措施

由以上总结的影响混凝土碳化速度的原因可知控制混凝土碳化的措施主要包括：将混凝土保护层厚度适当增大、选择合适的水泥品种及掺入合适的混合料、将引气剂或引气减水剂适当引入以改善混凝土和易性和密实程度。此外，施工人员还应该加强对施工质量的控制，确保混凝土施工时振捣密实；混凝土的水灰比要尽量降低；还可以用刷涂料或用水泥砂浆抹面的方式保护混凝土表面不受二氧化碳的侵入

等的影响。

3.钢筋锈蚀

（1）钢筋锈蚀的机理

钢筋锈蚀一般通过化学腐蚀和电化学腐蚀两种方式形成。化学腐蚀指的是混凝土建筑长期暴露在含有氧和工业废气中的硫酸气体、碳酸气体等能与钢材产生作用的环境中，发生化学反应，形成锈蚀产物—疏松的氧化铁等，长期下来，化学腐蚀的影响和结果越来越明显，并不断加深钢筋的锈蚀程度，严重破坏钢筋的使用结构；电化学腐蚀也是腐蚀钢筋的最主要的方式之一，由于钢筋表面一般凹凸不平，收到污染严重，较为粗糙，导致钢筋表面无法分布均匀的应力，导致电极电位在元素或合金组织之间的较大的差别，一旦温度提高，湿度加大，极易形成电化学腐蚀反应，导致钢筋锈蚀。

（2）钢筋锈蚀的影响因素

影响钢筋锈蚀的因素多种多样，混凝土的密实度会对其产生影响，此外混凝土保护层厚度以及其保护层是否完好、混凝土内部结构状态等其他内因也会影响钢筋结构，此外，混凝土所处的外部环境包括周围介质腐蚀性的高低、周围温度的变化及冻融循环等都会对钢筋的锈蚀产生一定程度的影响。

（3）改善措施

根据影响混凝土锈蚀的因素可知，我们需要从两个方面探寻提高混凝土抗钢筋腐蚀性能的措施，一是提高混凝土本身的品质，严格控制混凝土保护层的厚度，确保在使用年限内其保护层能充分发挥作用抵抗外部侵蚀。还可着重个提高混凝土密实度，加强对最大水灰比和最小水泥用量的控制使碳化进程减缓、将高效减水剂和阻锈剂亚硝酸钠等掺人混凝土中、将优质粉煤灰等掺合料掺入混凝土中均可提高混凝土的密实度，使得混凝土的内部孔结构得以改善，从而实现抗钢筋腐蚀性能的提高。此外，我们还可以将钢中加入能提高防腐能力的合金元素，制成合金钢，可大大提高混凝土的抗钢筋腐蚀性。二是控制外界环境可能对混凝土抗钢筋腐蚀性能产生的影响，涂敷保护膜是最主要的一种形式，能有效使氧化锈蚀反应的产生减少。

综上所述，混凝土的抗冻性、抗渗性以及耐久性有着各自的作用机理，深入探究其机制并找出影响混凝土发挥良好性能的因素，能够帮助制定有针对性的提高混凝土性能的施工方案，并能够为在施工中出现的混凝土使用过程中的问题提供及时的解决策略，从而进一步提高建筑工程的质量。

参考文献：

[1]贾换.提高混凝土的耐久性的措施[J].四川水泥，2015，09：33.

作者简介：王刚，1980年9月11日，学历：本科，毕业学校：塔里木大学，职称：中级，从事专业：公路工程试验检测.