如何提高混凝土的密实度

季荣华，常州工程技术学院，2003，9

本文从工程角度分析了混凝土的耐久性，并总结了一些提高混凝土耐久性的措施。

关键词:耐久高性能混凝土碱-骨料反应腐蚀

1混凝土工程中的耐久性问题

强度和耐久性是混凝土结构的两个重要指标。过去只关注混凝土的强度，或者因为片面追求高强度而忽略了混凝土的耐久性。混凝土的耐久性是结构在使用寿命期间保证正常功能的能力，与结构的使用寿命有关。随着结构的老化和环境污染的加剧，混凝土的耐久性已经引起了各主管部门和广大设计施工部门的重视。

有调查显示，我国大部分工业建筑在使用25-30年后需要大修，恶劣环境下的建筑使用寿命只有15-20年，尤其是桥梁、港口等基础设施工程。很多工程竣工没几年就钢筋生锈，混凝土开裂。有专家指出，中国基础设施建设的高潮需要继续，由于忽视了耐久性问题，将会有一个大修的高潮来迎接我们。

2混凝土结构耐久性分析

混凝土的耐久性问题是指由于内部或外部的原因，结构在使用环境中长期演化，最终使混凝土失去使用能力。也就是说，耐久性失效的原因有很多，包括抗冻性失效、碱骨料反应失效、化学腐蚀失效和钢筋腐蚀引起的结构破坏。下面具体分析一下。

2.1混凝土的冻融破坏

当结构处于冰点以下的环境时，部分混凝土孔隙中的水分会冻结，导致体积膨胀，过冷水会迁移，形成各种压力。当压力达到一定程度时，会导致混凝土的破坏。混凝土冻融破坏最显著的特征是表面起皮，严重时可露出石块。

混凝土的抗冻性与混凝土的孔结构和气泡含量密切相关。气孔越少，损伤越小，封闭气泡越多，抗冻性越好。

除了孔结构和含气量，影响混凝土抗冻性的因素还包括:混凝土饱和度、水灰比、混凝土龄期、骨料孔隙率及其含水率。

2.2混凝土的碱-骨料反应

混凝土碱骨料反应是指混凝土中的碱与骨料中的活性组分发生化学反应，引起混凝土膨胀、开裂甚至破坏。由于混凝土中的反应因素，其有害影响往往无法根除，是混凝土工程中的隐患。许多国家因碱骨料反应不得不拆除大坝、桥梁、海堤和学校，造成巨大损失。国内工程也有类似碱骨料反应破坏的报道。

混凝土的碱骨料反应有三个条件，即相当数量的碱、相应的活性骨料和水。通常有三种类型的反应:碱-硅酸反应、碱-碳酸盐反应和慢膨胀碱-硅酸盐反应。避免碱骨料反应的方法可以采用:一是尽量避免使用活性骨料；第二，限制混凝土的碱含量；第三，用混合材料混合。

2.3化学侵蚀

当混凝土结构处于有腐蚀介质的环境中时，会引起水泥浆体发生一系列的化学、物理和理化变化，并逐渐被侵蚀，严重降低水泥浆体的强度，甚至破坏。常见的化学腐蚀可分为五类:淡水腐蚀、一般酸性水腐蚀、碳酸腐蚀、硫酸盐腐蚀和镁盐腐蚀。淡水的冲洗会溶解水泥浆中的成分，增加水泥浆的孔隙率，降低密实度，从而进一步对水泥浆造成损害。研究表明，水泥石中氧化钙溶解5%时，强度下降7%，溶解24%时，强度下降29%。因此，淡水冲刷会对水工建筑物产生一定的影响。当一些酸溶解在水中时，水泥石受到溶解和化学溶解的双重作用，腐蚀明显加快，这种情况在化工厂经常发生；碳酸对混凝土的影响有:在溶解水泥石的同时，破坏混凝土中的碱性环境，降低水泥水化产物的稳定性，影响水泥石的密度，对混凝土造成腐蚀；硫酸盐腐蚀的特点是SO42-离子渗入混凝土，与水泥组分发生反应，产物体积膨胀开裂，造成破坏；由于海水中各种离子的存在，腐蚀形式复杂，但主要原因是镁盐分解硬化水泥浆体的结构成分，硫酸盐作用会破坏水泥浆体，而氧化镁沉淀会堵塞混凝土的孔隙，从而缓解海水侵蚀。

2.4钢筋的腐蚀

钢筋的腐蚀表现为钢筋在外界介质的作用下发生电化学反应，逐渐生成氢氧化铁等铁锈，其体积比原金属大2-4倍，导致混凝土沿钢筋出现裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加速结构的破坏。氢氧化铁在强碱溶液中会形成稳定的保护层，防止钢筋的腐蚀，但如果碱性环境被破坏或减弱，就会引起钢筋的腐蚀。例如混凝土的碳化或中和。混凝土碳化和中和的主要原因是混凝土密实度即抗渗性不足，酸性气体(如CO2、SO2、H2S、HCL、NO2)渗入混凝土与氢氧化钙反应；其次，氯离子对钢筋表面的钝化膜有特殊的破坏作用。当混凝土中的氯含量超标时，钢筋就会被腐蚀，而水和氧气的存在是钢筋被腐蚀的必要条件。因此，如果混凝土出现裂缝，导致水和氧的通过，就会加速钢筋的腐蚀，从而导致混凝土裂缝的进一步发展和混凝土保护层的剥离，最终使构件失去承载能力；第三，钢筋在拉应力和腐蚀介质* * *共同作用下的脆性断裂，在低拉应力和弱介质作用下可以破坏；第四，钢筋的氢脆现象，即预应力钢筋在酸性和微碱性介质中呈脆性，钢筋腐蚀过程中会产生少量的氢。当钢筋存在缺陷时，氢会以原子的形式渗入钢筋中，生成氢分子，产生巨大的压力和气泡现象，使钢筋变脆。

提高混凝土耐久性的措施

从以上分析可以看出，混凝土的外部环境、内部孔结构、原材料、密实度和抗渗性是影响混凝土耐久性的重要因素。因此，在工程中应根据具体情况采取相应的措施来提高混凝土的耐久性。

3.1原材料的选择

(1)水泥材料的强度和工程性质是由水泥砂浆凝结硬化形成的。一旦水泥石被破坏，混凝土的耐久性就会被破坏。因此，选择水泥要注意水泥品种的具体性能，选择碱含量低、水化热低、干燥收缩低、耐热性、耐水性、耐腐蚀性、抗冻性好的水泥。水泥的强度不是决定混凝土强度和性能的唯一标准，低标号水泥也可以配制高标号混凝土。因此，在工程中选择水泥强度时，要考虑其工程性能，有时其工程性能比强度更重要。

(2)骨料和外加剂骨料的选择应考虑其碱活性以防止碱-骨料反应带来的危害，骨料的抗腐蚀性和吸水性，同时选择合理的级配以改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的密实性；大量研究表明，掺入粉煤灰、矿渣、硅灰等外加剂能有效改善混凝土性能，改善混凝土内部孔结构，填充内部空隙，提高密实度。高掺量混凝土还能抑制碱-骨料反应，因此掺外加剂混凝土是提高混凝土耐久性的有效措施，即近年来发展起来的高性能混凝土。

3.2混凝土设计应考虑耐久性。

混凝土配合比设计在满足混凝土强度和和易性的同时，应考虑尽可能减少水泥和水的用量，降低水化热，减少收缩裂缝，提高密实度，采用合理的减水剂和引气剂，改善混凝土内部结构，加入足够的混合料以提高混凝土的耐久性。

结构构件应根据其使用环境设计相应的混凝土保护层厚度，以防止外部介质渗入内部腐蚀钢筋。

结构的接头设计还应考虑局部损伤后构件的整体耐久性。

结构设计仍应控制混凝土裂缝的裂缝宽度。

3.3混凝土工程施工应考虑结构耐久性。

混凝土的搅拌应尽可能采用二次搅拌法、裹砂法和裹砂法，以改善混凝土拌合物的和易性和保水性，提高混凝土强度，减少用水量；大体积混凝土的浇筑和振捣应控制混凝土的温度裂缝、收缩裂缝和施工裂缝，建立混凝土的浇筑和振捣制度，提高混凝土的密实性和抗渗性，注意混凝土振捣后的表面工序，加强养护，减少混凝土裂缝。混凝土施工过程对控制构件外观裂缝和施工裂缝至关重要，应加强施工质量管理，对特殊季节施工的混凝土结构应采取特殊措施。

3.4结构的日常维护

在结构的使用阶段，应注意检测、维护和维修，特别是对于露天和恶劣环境下的基础设施工程。应建立检测评估体系，及时发现并修复结构，确保混凝土结构的正常使用。

参考

1，《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046-95)——翻译:中国人，中国化工人。

第一版工信部1995 65438+2月版，中国规划出版社内容4，结构5，建筑学。

保护

2、《混凝土结构耐久性与寿命预测》-牛北京科学出版社2003

2008年2月第一版ISBN7-03-010793-4。

3.混凝土结构耐久性-金，赵玉玺，科学出版社，2002

九月一日版ISBN7-03-010748-9

4、《混凝土结构耐久性设计方法》——《建筑技术》杂志陈肇元主编2003年。

2003年第5期第34卷第5期

5、《大气条件下混凝土中钢筋的腐蚀》-许《建筑技术》杂志2003。

2003年第4期第34卷第4期

6.建筑混凝土-化学工业出版社材料科学与工程出版中心，张承志主编。

第一版ISBN7-5025-3157-2/TU.5于2003年5月出版。