度和施工工艺等因素密切相关混凝土的耐久性

硬化后的混凝土除了具有设计要求的强度外，还应具有与所处环境相适应的耐久性。混凝土的耐久性是一项综合素质，混凝土所处的条件不同，其耐久性的含义也不同，有时指单一性质，有时指多个性质。混凝土的耐久性通常包括抗渗性、抗冻性、抗磨性、抗侵蚀性等。

1.混凝土的抗渗性

抗渗性是指混凝土抵抗压力水、油等液体渗透的性能。混凝土的抗渗性主要与其密实度及内部孔隙的大小和构造有关。

混凝土的抗渗性用抗渗等级（P）表示，即以28d龄期的标准试件，按标准试验方法进行试验时所能承受的最大水压力（MPa）来确定。混凝土的抗渗等级可划分为P2、P4、P6、P8、P10、P12等6个等级，相应表示混凝土抗渗试验时一组6个试件中4个试件未出现渗水时的最大水压力分别为0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa。

提高混凝土抗渗性能的措施有：提高混凝土的密实度，改善孔隙构造，减少渗水通道；减小水灰比；掺加引气剂；选用适当品种的水泥；注意振捣密实、养护充分等。

水工混凝土的抗渗等级，应根据结构所承受的水压力大小和结构类型及运用条件来选用，见表10-14。

表10-14　混凝土抗渗等级最小允许值

注 1.表中H为水头，i为最大水力梯度。水力梯度系指水头与该处结构厚度的比值。
2.当建筑物的表层设有专门可靠的防水层时，表中规定的抗渗等级可适当降低。
3.承受侵蚀作用的建筑物，其抗渗等级不得低于P4。
4.埋置在地基中的混凝土及钢筋混凝土结构构件（如基础防渗墙等），可根据防渗要求参照表中第三项的规定选择其抗渗等级。
5.对背水面能自由渗水的混凝土及钢筋混凝土结构构件，当水头小于10m时，其抗渗等级可根据表中第三项降低一级。
6.对严寒、寒冷地区且水力梯度较大的结构，其抗渗等级应按表中的规定提高一个等级。

2.混凝土的抗冻性

混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下能经受多次冻融循环而不破坏，同时强度也不严重降低的性能。混凝土受冻后，混凝土中水分受冻结冰，体积膨胀，当膨胀力超过其抗拉强度时，混凝土将产生微细裂缝，反复冻融使裂缝不断扩展，混凝土强度降低甚至破坏，影响建筑物的安全。

混凝土的抗冻性以抗冻等级（F）表示。抗冻等级按28d龄期的试件用快冻试验方法测定，分为F50、F100、F150、F200、F300、F400等6个等级，相应表示混凝土抗冻性试验能经受50、100、150、200、300、400次的冻融循环。

影响混凝土抗冻性能的因素主要有水泥品种、强度等级、水胶比、集料的品质等。提高混凝土抗冻性的最主要措施是：提高混凝土密实度；减小水胶比；掺加外加剂；严格控制施工质量，注意捣实，加强养护等。

提高混凝土抗冻性的有效途径是掺入引气剂，在混凝土内部产生互不连通的微细气泡，不仅截断了渗水通道，使水分不易渗入，而且气泡有一定的适应变形能力，对冰冻的破坏有一定的缓冲作用。此外，可采用减少水胶比、提高水泥强度等级等措施。

混凝土抗冻等级应根据工程所处环境及工作条件，按有关规范来选择，见表10-15。

表10-15　混凝土抗冻等级

注 1.气候分区划分标准为：严寒：最冷月平均气温低于-10℃；寒冷：最冷月平均气温高于-10℃，但低于-3℃；温和：最冷月平均气温高于-3℃。
2.冬季水位变化区是指运行期可能遇到的冬季最低水位以下0.5～1m至冬季最高水位以上1m（阳面）、2m（阴面）、4m（水电站尾水区）的部位。
3.阳面指冬季大多为晴天，平均每天有4h阳光照射，不受山体或建筑物遮挡的表面；否则均按阴面考虑。
4.最冷月平均气温低于-25℃地区的混凝土抗冻等级应根据具体情况研究确定。
5.在无抗冻要求的地区，混凝土抗冻等级也不宜低于F50。

3.混凝土的抗侵蚀性

混凝土在外界侵蚀性介质（软水，含酸、盐水等）作用下，结构受到破坏、强度降低的现象称为混凝土的侵蚀。混凝土侵蚀的原因主要是外界侵蚀性介质对水泥石中的某些成分（氢氧化钙、水化铝酸钙等）产生破坏作用所致。

4.混凝土的抗磨性及抗气蚀性

磨损冲击与气蚀破坏，是水工建筑物常见的病害之一。当高速水流中挟带砂、石等磨损介质时，这种现象更为严重。因此，水利工程要有较高的抗磨性及抗气蚀性。

提高混凝土抗侵蚀性的主要途径是：选用坚硬耐磨的集料，选C3S含量较多的高强度硅酸盐水泥，掺入适量的硅粉和高效减水剂以及适量的钢纤维；采用C50以上的混凝土；集料最大粒径不大于20mm；改善建筑物的体型；控制和处理建筑物表面的不平整度等。(www.xing528.com)

5.混凝土的碳化

混凝土的碳化作用是空气中二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程。在硬化混凝土的孔隙中，充满了饱和氢氧化钙溶液，使钢筋表面产生一层难溶的三氧化二铁和四氧化三铁薄膜，它能防止钢筋锈蚀。碳化引起水泥石化学组成发生变化，使混凝土碱度降低，减弱了对钢筋的保护作用，导致钢筋锈蚀；碳化还将显著增加混凝土的收缩，降低混凝土抗拉、抗弯强度。但碳化可使混凝土的抗压强度增大。其原因是碳化放出的水分有助于水泥的水化作用，而且碳酸钙减少了水泥石内部的孔隙。

提高混凝土抗碳化能力的措施有：减小水胶比；掺入减水剂或引气剂；保证混凝土保护层的厚度及质量；充分湿养护等。

6.混凝土的碱-集料反应

混凝土的碱-集料反应是指水泥中的碱（Na2O和K2O）与集料中的活性SiO2发生反应，使混凝土发生不均匀膨胀，造成裂缝、强度下降等不良现象，从而威胁建筑物安全。常见的有碱-氧化硅反应、碱-硅酸盐反应、碱-碳酸盐反应3种类型。

防止碱-集料反应的措施有：采用低碱水泥（Na2O＜0.6%）并限制混凝土总碱量不超过2.0～3.0kg/m3；掺入活性混合料；掺用引气剂和不用含活性SiO2的集料；保证混凝土密实性和重视建筑物排水，避免混凝土表面积水和接缝存水。

7.提高混凝土耐久性的措施

混凝土所处的环境和使用条件不同，对其耐久性的要求也不同，根据其具体的条件采取相应措施以提高混凝土的耐久性。从上述对混凝土的耐久性的分析来看，耐久性的各个性能与混凝土的组成材料、混凝土的孔隙率、孔隙构造密切相关。因此，提高混凝土耐久性的措施主要有以下几种：

（1）合理选择水泥品种。

（2）严格控制混凝土的水胶比及保证足够的水泥用量。JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》规定了水胶比最大允许值或混凝土的最小胶凝材料用量，分别见表10-16和表10-17。钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量见表10-18。

（3）长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土应掺用引气剂。

（4）严格控制原材料的质量，使之符合规范要求。

（5）掺用加气剂或减水剂。

（6）严格控制施工质量。在混凝土施工中，应搅拌均匀、振捣密实及加强养护。

表10-16　水胶比最大允许值

注 1.在有环境水浸蚀情况下，水位变化区外部及水下混凝土最大允许水胶比减小0.05。
2.表中规定的水胶比最大允许值，已考虑了掺用减水剂和引气剂的情况，否则酌情减少0.05。

表10-17　混凝土的最大水胶比与最小胶凝材料用量

表10-18　钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量

注 1.采用其他通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的混合材量计入矿物掺合料。
2.复合掺合料各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量。
3.在混合使用两种或两种以上矿物掺合料时，矿物掺合料总掺量应符合表中复合掺合料的规定。