影响混凝土结构耐久性的因素

摘要：混凝土具有结构稳定性强，整体性好的特点，在建筑行业被广泛地应用。耐久性是混凝土结构质量的重要评价指标，建筑工程受施工流程、材料、环境等多方面的影响，导致混凝土结构的耐久性降低，技术人员应当对混凝土的耐久性问题进行深入研究，明确混凝土耐久性的影响因素，根据实际情况制定有效措施提升混凝土结构的耐久性，确保建筑工程质量符合设计要求。

　　关键词：混凝土结构; 耐久性; 优化措施;

　　1 混凝土结构耐久性概述

　　评价混凝土结构耐久性的重点为环境、功能、经济。在环境方面，指混凝土结构在使用环境、自然环境等因素的影响下，抵抗侵蚀作用的能力；在功能方面，指混凝土结构随着使用时间的推移，耐久性与安全功能、适用性等特性之间的函数关系；在经济方面，指正常使用情况下混凝土结构无需大修的使用时间。影响混凝土结构耐久性的内部因素是混凝土与水发生的物理化学作用，混凝土结构的工作环境可分为六种类型，分别是大气环境、土壤环境、海洋环境、化学侵蚀环境、水环境、特殊工作环境。评价混凝土结构的耐久性需要结合多方面的影响因素进行综合性分析，如结构承载能力、结构性能变化情况等。

　　2 影响混凝土结构耐久性的因素

　　2.1 内在因素

　　内在因素主要指混凝土或建筑自身的因素。混凝土材料的耐久性会受到自身特性、建筑结构、施工质量等方面的影响。例如在混凝土材料的配置方案中，规定的水灰比、水泥品种、数量要求、骨料级配等都会对混凝土结构的耐久性产生较大影响。如果混凝土结构存在缺陷，渗入内部的侵蚀物质会影响混凝土结构的质量，导致混凝土结构的耐久性降低。

　　2.2 外在因素

　　混凝土结构的耐久性控制需重点考虑混凝土结构的外在因素，最重要的就是环境温度和湿度，此外还要加强对侵蚀离子、气候、PH值等方面的分析。

　　(1）环境温度。环境温度对混凝土的碳化反应影响较大，在环境的相对湿度和二氧化碳浓度相同的情况下，混凝土的碳化速度会随温度升高而加快。温度降低使混凝土结构的冻融循环速度提升，容易破坏混凝土结构。在硫酸盐的侵蚀作用下，二氧化硫离子的扩散速度会随着温度升高而加快，同时反应速度也会随之提升，所以温度过高会对水泥热化、硫酸盐侵蚀作用产生影响。每种碱集料的反应都存在温度限值，在限值内，温度升高，混凝土结构膨胀值增大，如果温度超过限值继续升高，膨胀值反而会降低。混凝土的渗透性、耐久性都会受到温度的影响。

　　(2）环境相对湿度。水浸润混凝土表面后可以增加混凝土结构的渗透性，使混凝土结构内部的空隙水增加。混凝土孔隙水的饱和度很大程度上受环境相对湿度的影响，如果混凝土结构所处环境相对湿度较大或者气候多雨，混凝土内部孔隙水的饱水度会随之提升，混凝土的碳化速度也会受环境相对湿度的影响而发生变化。目前很多学者对混凝土碳化和相对湿度的关系进行研究，发现两者为抛物线关系。研究表明，当相对湿度为65%时，混凝土结构的碳化速度最快。混凝土构件在氯离子侵蚀条件下空隙水会以吸收、扩散、渗透等方式向内部结构扩散。混凝土的饱水度和临界饱水度在较大程度上对混凝土的抗冻能力形成影响，如果混凝土结构所处环境相对湿度较大，工程技术人员需要在施工中提高混凝土的抗冻能力。

　　(3）侵蚀离子浓度。浓度差会引起离子扩散，如果混凝土表面侵蚀离子浓度过高，那么在混凝土结构内外会存在较大的浓度差，加速离子的扩散。如果外部二氧化碳尝试过高，混凝土会产生严重的碳化现象（混凝土碳化检测点如图1所示）。若混凝土结构所处环境为近海陆地，受海水氯离子浓度和风速的影响，空气中含有较高浓度的氯离子，加速离子侵蚀。混凝土结构的碳化速度也会受氯离子浓度的影响，通常构件衰减速率会随侵蚀离子浓度的增加而加快。

　　(4）风与降水量。在风压的影响下，气体、水、侵蚀性介质的扩散和渗透会加快，使混凝土结构内部发生更严重的侵蚀现象。相对湿度、降水强度和频率也会对侵蚀造成较大影响，湿度会随着降水强度增大和频率增多而升高，进而提升对混凝土结构的影响程度。

　　(5）环境p H值。混凝土的抗侵蚀能力会随着侵蚀溶液PH值降低而下降。在混凝土结构中发生的侵蚀反应会随着侵蚀溶液p H值变化而变化，如果在混凝土所处环境中，p H值小于8.8的酸雨或者污水较多，那么混凝土结构很容易受到侵蚀而使耐久性降低。

　　3 混凝土结构耐久性设计与施工原则

　　3.1 混凝土结构耐久性设计

　　混凝土材料的自身特性和使用环境对混凝土结构的耐久性具有重要影响，同时结构设计、施工、养护管理等因素也不同程度地影响混凝土的耐久性。提高混凝土结构的耐久性可从三方面实施控制：

　　第一，选用高性能混凝土提升混凝土结构密实度，同时提高混凝土的抗渗性、耐久性、抗破损能力；第二，合理设计建筑物的排水、防水层，改善建筑物环境条件；第三，科学设计钢筋保护层厚度，严格控制钢筋保护层厚度，避免发生裂缝，在施工中注意钢筋的防腐处理。

　　3.2 混凝土结构耐久性设计的优化措施

　　(1）适当增加混凝土保护层厚度。钢筋锈蚀前通常会发生混凝土结构的碳化现象，保护层碳化后会钝化破坏钢筋表层，进而锈蚀钢筋结构。适当增加混凝土保护层厚度并严格控制混凝土的施工有助于降低钢筋锈蚀概率，实现混凝土结构耐久性的优化。

　　(2）做好混凝土裂缝的预防控制。混凝土裂缝是破坏结构耐久性的主要因素，出现结构裂缝后会使混凝土渗透性增加，进而产生侵蚀破坏作用，降低混凝土结构的耐久性。要提高混凝土的耐久性就必须重视混凝土裂缝问题，采取有效的预防控制措施。除了按照规范要求对裂缝实施控制，还要合理设计混凝土结构的配筋，做好裂缝的预防控制。

　　(3）合理控制混凝土保护层厚度。提高混凝土结构耐久性的有效方法是增加钢筋保护层厚度，但钢筋保护层过厚会提高混凝土表面裂缝的发生概率。导致这种现象的主要原因是钢筋的抗裂作用，如果随着保护层厚度增加而提高配筋量，则难以有效解决裂缝问题。为了有效控制裂缝需要充分做好结构设计和配筋量的计算，混凝土结构的耐久性较大程度上受结构设计合理性的影响，在配筋设计过程中，应在保护层不会开裂的前提下尽量增加钢筋保护层的厚度。

　　4 提高混凝土的耐久性的方法

　　4.1 原材料选择

　　(1）水泥。水泥砂浆凝结硬化后其强度和工程性能都会提升，所以应当根据工程特点、所处环境、施工条件等因素合理选择水泥材料。选择水泥时，要关注水泥的具体性能，确保水泥材料具有良好的抗冻性、抗腐蚀性，较小的干缩性、碱含量，以便更好地发挥水泥的作用。

　　(2）集料。选择集料时应重点考虑集料的碱活性、耐蚀性、吸水率等特性，确定集料的黏土、淤泥、硫酸盐、硫化物、有机物等含量，确定集料的级配，对混凝土和易性进行优化，提升混凝土密实度。在选择集料的过程中还要注意控制酸碱性，避免混凝土结构受到酸碱度的影响发生损坏，做好混凝土的稳定性控制。如果混凝土结构长期处于水浸泡的环境则需做好孔隙率的控制工作。

　　(3）外加剂。减水剂、引气剂、膨胀剂、缓凝剂等都是常见的混凝土外加剂。使用高效减水剂可以提升混凝土凝固后的强度和密实度，有助于提升混凝土结构的耐久性。使用高效引气剂能够减少混凝内部产生的闭气孔数量，从而达到提高混凝土耐冻融性、阻隔有害物质入侵的能力。使用膨胀剂能够降低混凝土收缩率，进而提升混凝土抗渗性，预防裂缝的产生。缓凝剂通常应用于大体积混凝土结构中，可以延迟水泥发生水化热的时间，降低混凝土的极限温升，能有效解决结构裂缝问题。在混凝土结构施工中合理使用外加剂能够有效改善混凝土性能，如果使用不当反而会破坏混凝土结构，技术人员需要根据工程需要合理选择外加剂，结合施工现场具体情况和相关标准规定做好外加剂品种的选择工作，并且严格控制外加剂的掺量。

　　(4）矿物掺和料。硅灰、沸石粉、粉煤灰、石英砂粉等都是常见的矿物掺合料，在混凝土中添加矿物掺合料能够达到改良混凝土结构的目的，提升混凝土结构的耐久性。矿物掺合料是通过改善混凝土的内孔结构达到改善混凝土性能的目的，掺合料可填充混凝土内部孔隙，提升混凝土的密实度。合理利用矿物掺合料可提升混凝土的耐久性。

　　4.2 确定混凝土结构所处环境的情况

　　不同的环境对混凝土结构的耐久性影响存在差异，需要根据环境具体情况，做好混凝土材料的耐久性控制。湿度、温度、侵蚀介质浓度等都是分析需重点关注的参数。根据环境条件对混凝土耐久性的影响做定性描述，如果环境条件处在两个相邻等级界限附近则会增加判断的难度，此时需要工作人员综合分析工程具体需求和环境的实际条件，科学判断各项因素的影响作用。

　　4.3 使用方面

　　第一，混凝土构件的使用寿命较大程度上受构件使用环境条件的影响，所以工作人员要重视对使用环境条件的分析，提高混凝土抵抗不良环境条件的能力；第二，及时处理初始裂缝，用涂料或者环氧树脂封闭细微裂缝，避免裂缝蔓延扩大对混凝土结构的耐久性造成不良影响；第三，可喷涂聚合物乳液改良砂浆性质，达到保护混凝土表面的目的，减缓混凝土的碳化速度。

　　4.4 日常维护

　　在日常使用中，技术人员需对混凝土结构实行必要的检测、维护和修理，尤其在恶劣环境下更应当加强混凝土的日常养护力度，及时整修出现的裂缝问题，延长混凝土结构的使用寿命。在使用过程中要严格遵守混凝土结构的承载力要求，避免荷载超标，尽量减少腐蚀性物质对混凝土的侵蚀。技术人员还要定期检查混凝土构件的使用情况，发现破坏超过限值要及时寻找破坏原因，制定有效的维修加固方案，提高混凝土结构的整体安全性。

　　5 结语

　　混凝土结构的耐久性会受到环境、施工、养护等多方面因素的影响，为提升混凝土结构的耐久性，需要制定科学的应对方案，加强对各项影响因素的控制，保证混凝土材料质量，充分发挥混凝土结构的工程价值。

　　参考文献

　　[1]杨奇.表面防腐涂层体系对季冻区桥梁混凝土结构耐久性影响的研究[J].北方交通,2020(11).

　　[2]李建新.混凝土结构耐久性的影响因素及其应对措施研究[J].城市建设理论研究(电子版),2020(18).

　　[3]方五军,李伟文,曹文昭.深圳地区混凝土结构耐久性评定及影响因素分析[J].工业建筑,2020,50(6).

　　[4]张昆.水工混凝土结构耐久性影响因素分析及控制[J].绿色环保建材,2020(4).

　　[5]杨绿峰,陈旺,陈昌,余波.考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数协调取值方法[J].建筑结构学报,2020,41(3).