普通混凝土耐久性判定与应用

任务目标

1.能够进行混凝土耐久性判定。

2.能够对混凝土耐久性进行相关工程应用。

基本知识

1.混凝土的耐久性

混凝土耐久性，指的是混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构安全及正常使用的能力。在建筑工程中，不仅要求混凝土具有足够的强度，还要求混凝土具有与环境适应的耐久性来延长建筑物的使用寿命。耐久性是一项综合性技术指标，主要包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性及碱骨料反应等。

（1）抗渗性。抗渗性是指混凝土在水油等压力作用下抵抗渗透的性质。混凝土是孔径各异（10～500μm）的多孔体，当其周围介质有压力差时（或是浓度差、温度差、电位差），就会有服从流体力学的介质迁移，即渗透。混凝土的抗渗性是混凝土的基本性能，也是混凝土耐久性的重要特点。混凝土的抗渗性不仅表征混凝土耐水流穿过的能力，也影响混凝土抗碳化、抗氯离子渗透等性能。

混凝土渗水的主要原因是开口的孔隙与裂缝的存在，这些孔道除产生于施工振捣不密实及裂缝外，主要来源是水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水所形成的毛细管孔道及骨料下界面的水隙。这些渗水孔道的多少，主要与水胶比有关。因此，水胶比是影响抗渗性的一个主要因素，水胶比小时抗渗性高；反之，则抗渗性低。提高混凝土抗渗性的根本措施是控制水胶比，增强其密实度。

（2）抗冻性。混凝土的抗冻性是指材料在含水状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。混凝土的冻融破坏原因是混凝土中水结冰后发生体积膨胀，当膨胀力超过其抗拉强度时，便使混凝土产生微细裂缝，反复冻融裂缝不断扩展，导致混凝土强度降低直至破坏。因此，要求混凝土具有一定的抗冻性，以提高其耐久性，延长建筑物的使用寿命《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55—2011）中规定，抗冻等级等于或大于F50级的混凝土称为抗冻混凝土。

影响混凝土抗冻性能的因素主要有孔隙的数量和构造、孔隙的充水程度、环境温度降低程度等。选择合适的水泥是提高混凝土抗冻性的重要手段。尽量降低水胶比、略微增加水泥用量、加入混合引气剂、掺早强剂、选用硬度高、裂缝少的骨料等措施可提高混凝土抗冻性。

（3）抗侵蚀性。混凝土的抗侵蚀性是指混凝土抵抗外界侵蚀性介质侵入硬化水泥浆内部进行化学反应，引起混凝土腐蚀破坏的性能。当工程所处的环境有侵蚀介质时，工程对混凝土必须提出抗侵蚀性的要求。混凝土的抗侵蚀性取决于水泥的品种、混凝土的密实度及孔隙特征。混凝土的密实性好，具有封闭孔隙的混凝土在侵蚀介质时，不易被侵入，混凝土的抗侵蚀性就好。

（4）抗碳化性。混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中CO2气体通过硬化混凝土细孔渗透到混凝土，与其碱性物质[Ca（OH）2]发生化学反应后生成碳酸盐（CaCO3）和水，使混凝土碱性降低的过程称为混凝土碳化，又称为中性化。碳化对混凝土性能既有有利的影响，又有不利的影响。混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的碳化。对于素混凝土，碳化还有提高混凝土耐久性的效果，但对于钢筋混凝土来说，碳化会使混凝土的碱度降低；同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。处于水中的混凝土，由于水阻止了二氧化碳与混凝土的接触，所以混凝土不能碳化（水中溶有二氧化碳除外）；处于特别干燥条件下的混凝土，由于缺少二氧化碳与氢氧化钙反应所需的水分，碳化也会停止。

（5）碱骨料反应。碱骨料是指混凝土原材料（包括水泥、骨料、外加剂、混合料及拌合用水等）中的碱性物质。其与活性成分发生化学反应，生成膨胀物质（或吸水膨胀物质）而引起混凝土产生内部自膨胀应力而开裂的现象称为碱骨料反应。由于碱骨料反应一般是在混凝土成型后的若干年后逐渐发生，其结果造成混凝土耐久性下降，严重时还会使混凝土丧失使用价值，且由于反应是发生在整个混凝土结构中，因此，这种反应造成的破坏既难以预防又难于阻止，不易修补和挽救。

由于碱骨料发生反应的时间（一般在混凝土成型后8～10 d）与产生破坏的时间（一般在混凝土成型数年后）不同，因此在判定混凝土是否发生碱骨料反应时，不可能完全按实际情况进行模拟。目前采用的主要方法是快速试验法。其做法是采用高碱拌合物或将试样浸入碱溶液以增加碱的浓度；将试样置于较高的温度环境或采用压蒸处理；将试样置于高压环境；将试样置于高湿度或水溶液；将骨料破碎成粉末或砂粒状以提高其比表面积等。

2.提高混凝土耐久性的主要措施

严格控制水胶比，保证足够的水泥用量，以保证混凝土的密实性；工程中，普通混凝土的最大水胶比与最小胶凝材料用量要符合相关标准的规定（表3-16）。根据工程特点、混凝土所处的环境条件，合理选择水泥品种；选用杂质含量少、质量优、级配良好的砂、石骨料，并尽量采用合理砂率；在混凝土中掺引气剂、减水剂等外加剂，以减少用水量，改善混凝土耐久性；施工中要搅拌均匀、振捣密实、加强养护、增加混凝土密实度、提高混凝土质量，增强耐久性。另外，还可以通过在混凝土结构表面设防护层或进行表面处理，来防止腐蚀或碳化。

表3-16　混凝土的最大水胶比和最小水泥用量

续表

(www.xing528.com)

任务准备

计算机、演示文稿等。

任务组织

（1）五人一组，其中一名学员担任组长，负责组织其余学员在日常生活、学习中，通过网络下载或拍照收集一些抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性较为优越的混凝土。

（2）每组按照各自收集到的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性较为优越的混凝土，有针对性的介绍、讲解其优劣对耐久性质的影响，并在此基础上对混凝土耐久性质进行工程应用。

（3）每组完成后，其他组同学对其进行点评和补充。

注意事项

（1）主讲人注意着装、语言组织与表达、体态表达。

（2）注意组员之间的团队协作与沟通。

（3）鼓励团队构思创意、自主创新，在遇到问题时可以打破常规，寻求解决问题的新路径。

（4）注意在能力训练过程中追求精益求精，培养工匠精神。

微课：混凝土的耐久性

任务训练流程

实训项目：普通混凝土耐久性判定与应用

问题情景

混凝土的耐久性包括哪几个方面？

抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、混凝土的碳化、碱骨料反应。