摘要：混凝土是建筑工程中用途最广、用量最大的建筑材料之一，发展趋势是强度不断提高，但日显的耐久性不足对未来社会造成了极为沉重的负担。研究了高性能混凝土的耐久性的影响因素，并就其影响因素提出了提高其耐久性的相关措施。
关键词：高性能混凝土；耐久性；影响因素
一、高性能混凝士简介与材料
它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的掺合料（矿物细掺料）和高效外加剂。
高性能混凝土，是指一种能符合特殊性能综合与均匀性要求的混凝土，此种混凝土往往不能用常规的混凝土组分材料和通常的搅拌、浇捣和养护的习惯做法所获得。
高性能混凝土（High performance concrete，简称HPC）是一种新型高技术混凝土，采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求的各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。
二、影响高性能混凝土耐久性的主要原因很多
2.1 内因
用普通水泥混凝土所完成的工程不能满足耐久性（超耐久）要求的根本原因，在于混凝土本身的内部结构。首先，为满足混凝土施工工作性要求，即用水量大、水灰比高，因而导致混凝土的孔隙率很高，约占水泥石总体积的25％～40％，特别是其中毛细孔占相当大部分，毛细孔是水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳及其它有害物质进入混凝土内部的通道，引起混凝土耐久性的不足；其次，水泥石中的水化物稳定性不足。波特兰水泥水化后的主要化合物是碱度较高的高碱性水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙。此外，在水化物中还有数量很大的游离CaO，它的强度极低，稳定性极差，在侵蚀条件下，是首先遭到侵蚀的部分。要大幅度提高混凝土的耐久性，就必须减少或消除这些稳定性低的组分，特别是游离CaO。
2.2 外因
混凝土结构所处的环境条件和防护措施，是影响混凝土结构耐久性的外在因素。外界环境因素对混凝土结构的破坏是环境因素对混凝土结构物理化学作用的结果。常见的外界环境因素主要有以下几点。
（1）冻融循环破坏；（2）氯离子侵蚀；（3）碳化破坏；（4）碱骨料反应；（5）磨蚀破坏；（6）钢筋锈蚀。
三、提高高性能混凝土耐久性的对策研究
3.1 合理的结构构造设计
混凝土结构的设计，根据结构所处的侵蚀环境来进行合理耐久性设计，要考虑荷载作用下的承载力要求，还要考虑结构长期使用过程中由于环境作用引起材料性能劣化对结构安全性与适用性的影响。混凝土结构外形应力求简洁，便于养护维修，应有利于减轻环境对结构的作用，有利于避免水、水汽和有害物质在混凝土表面的积聚，便于施工时混凝土的捣固和养护。混凝土结构表面应设置可靠的防、排水等构造措施。混凝土结构的各种接缝应尽量避开最不利环境作用的部位。混凝土保护层垫块的强度和密实度应不低于构体本体混凝土的强度和密实度。
3.2 选用优质原材料
混凝土的耐久性主要取决于混凝土的组成材料，提高混凝土自身的耐久性能有效阻止腐蚀性介质的侵入，是解决混凝土结构耐久性的前提和基础。
3.2.1 水泥
水泥宜选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，水泥的混合材宜为矿渣或粉煤灰。水泥除应满足相关标准规定外，还要注意水泥不能过细，如果水泥过细，水泥熟料中的铝酸三钙含量增高，将导致水泥的水化速度过快，水化热过于集中释放，表现为混凝土的收缩增大、内外温差偏大、抗裂性下降，对耐久性不利。水泥中的碱含量过高不仅容易引发混凝土的碱骨料反应，而且增加了混凝土的开裂倾向。所以一般情况下不要采用碱含量过高的水泥。
3.2.2 矿物掺合料
矿物掺合料应选用品质稳定的产品，矿物掺合料的品种宜为粉煤灰、磨细矿渣粉或硅灰。矿物掺合料除应满足相关标准规定外，还要注意对粉煤灰的烧失量予以重点控制。如果采用烧失量大的粉煤灰配置的混凝土，则其工作性很差（坍落度损失大，不易捣实），强度效应差（波特兰效应降低），从而耐久性差。在水灰比不变的情况下，掺入硅灰可明显提高混凝土的强度和抗化学腐蚀性，但由于硅灰活性高，不利于减少温度变形，并且增大混凝土自收缩。因此，当有特殊需要使用硅灰时，宜与其他矿物掺合料联合掺用。
3.2.3 细骨料
细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂，也可选用采用专门机组生产的人工砂，不宜使用山砂，不得使用海砂。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中有害物质含量对混凝土的耐久性影响较大，应加以严格控制。
3.2.4 粗骨料
粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石或碎乱石，不宜采用砂岩碎石。同细骨料一样，要严格控制其有害物质含量，还要严格控制粗骨料的最大粒径。为保证良好的级配，应采用二级或多级级配，使用过程中通过对粗骨料实行分级采购、分级存储、分级计量，配合比试配时再确定各级配石的具体用量，以使骨料具有尽可能小的空隙率，从而降低混凝土的胶凝材料用量。
3.2.5 外加剂
在混凝土能充分密实条件下，随着水灰比的降低，混凝土的孔隙率降低，混凝土的强度不断提高，与此同时，随着孔隙率降低，混凝土的抗渗性提高，因而各种耐久性指标也随之提高。在现代的高性能混凝土中，除掺入高效减水剂外，还掺入了活性矿物材料，它们不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游离CaO的含量。在大幅度提高混凝土强度的同时，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。此外，在排除内部破坏因素的条件下，随着混凝土强度的提高。其抵抗环境侵蚀破坏的能力也越强。
3.2.6 水
水泥在加水搅拌后，会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中，包裹着许多拌和水，从而降低了新拌混凝土的和易性。施工中为了保持混凝土拌和物的和易性，就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂后，减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝状的絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。
3.3 合理的混凝土配合比
配合比设计室确保混凝土耐久性最关键的环节之一，其中胶凝材料用量、水胶比、单方混凝土用水量和外加剂均对耐久性有较大影响。掺加矿物掺合料和外加剂是改善混凝土施工性能、提高混凝土耐久性能的重要技术措施。在条件允许的情况下，尽量选用较低的水胶比，减少单方用水量和胶凝材料用量，有利于提高混凝土的密实性，降低混凝土的渗透性并减少收缩量，对提高混凝土的耐久性非常有利。降低水胶比是发挥矿物掺合料对混凝土强度贡献的重要条件，但过少的胶凝材料用量对混凝土的强度、耐久性和工作性能不利（如表1、2）。
3.4 可靠的施工过程质量控制
混凝土工程的质量控制集中体现在保证设计强度的前提下实现它的高耐久性。混凝土的高耐久性主要是通过严格控制混凝土用原材料的质量，在混凝土中掺加必要的外掺料和外加剂，采用高性能混凝土，改善混凝土施工工艺以提高混凝土的密实性和防止产生裂纹。
3.5 定期养护、检测与维修
混凝土的养护方法决定了混凝土暴露表面的水饱和程度，决定了表层附近混凝土的空隙结构、渗透特性。而渗透性是与混凝土耐久性相关的重要特征之一，取决于混凝土表面孔隙率和孔径分布，这些均受到养护条件的影响。根据高性能混凝土采取合理的养护方法可以提高混凝土结构耐久性。
四、施工对耐久性能的保证
1）提高施工质量、施工技术工艺水平，完善施工管理工作，强化对施工过程的监督、检查，严格按照混凝士结构验收规范要求进行施工。
2）从施工的源头抓起，严把材料质量关。砂、石、水泥、钢筋必须符合质量要求，外加剂必须试验合格后方可使用。不定期对搅拌时间及混凝士拌合物的稠度、含气量、水灰比、水泥含量及均匀性等进行测量，并适时测定砂、石的含水率，及时调整混凝土配合比。
3）振捣是浇筑混凝土的关键工序，它直接关系到混凝土的成品质量。在适宜混凝土入模温度的前提下，确保混凝土保护层的厚度及钢筋位置的准确性；根据混凝土的标号，选取合理的振捣时间、振捣工具、振捣方式和顺序。
4）养护是混凝土正常硬化并产生足够强度的必要条件。在浇筑完成后12h内立即采取合理养护措施，控制混凝土表面裂缝；且浇水养护不得少于7d，有特殊要求的须参照有关规范。气温过低时，须采用保温措施。对不同水泥品种、外加剂、掺料、龄期的混凝土，合理地选用潮湿养护、水养护和养护剂养护方法，以取得良好的养护效果。
结束语
混凝土耐久性的研究是一门艰巨而复杂的课题，是一种耐久性指标的提高，也伴随着其他几种耐久性能指标的提高。提高混凝土耐久性的途径从根本上来讲应是改善混凝土内部孔结构、增加混凝土密实度取得的，矿物质掺合料的使用，可以提高混凝土的密实度，是提高混凝土耐久性的有效途径。对混凝土耐久性进行深入的研究对于我国的基础建设具有重要的意义。
参考文献
[1]王素梅.混凝土耐久性的分析 2015.6
[2]谭维祖.混凝土结构耐久性的整体论2017.4
[3]王子英，张盼吉.高性能混凝士的耐久性2013.9
论文作者:黄灿奎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/8
标签：混凝土论文; 耐久性论文; 水泥论文; 骨料论文; 水化论文; 强度论文; 矿物论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;