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自从硅酸盐水泥问世以来，在土建工程中混凝土已成为当今用途最广、用量最大的建筑结构材料之一，它的质量直接关系到工程的质量、使用寿命以及人民的生命、财产的安全。然而，由于混凝土结构材料自身和使用环境的特点，特别是某些混凝土工程在短期内遭受严重破坏的惨痛教训，混凝土结构耐久性越来越引起建筑管理部门和设计、施工部门的重视。因此提高混凝土的耐久性不仅对于发挥建筑的功能性很重要，而且从环境保护、可持续发展等角度来看同样具有非常重要的意义。
一、混凝土的概述及分类
混凝土是指胶凝材料、水、粗、细骨料，必要时掺入一定数量的化学外加剂和矿物混合材料，按适当的比例配置，经均匀搅拌，密实成型和养护，硬化而成的人造石材。它是当代最主要的土木工程材料之一，具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。混凝土可以按不同的标准分类：
（一）按胶凝材料分类
无机胶凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等；有机胶结料混凝土，如沥青混凝土、聚合物混凝土等。此外，无机与有机复合的胶体材料混凝土，还可以分聚合物水泥混凝上和聚合物辑靛混凝土。
（二）按表观密度分类
混凝土按照表观密度的大小可分为：重混凝土、普通混凝土、轻质混凝土，这三种混凝土不同之处就是骨料的不同。重混凝土是表观密度大于2500公斤/立方米，用特别密实和特别重的集料制成的。如重晶石混凝土、钢屑混凝土等，它们具有不透x射线和γ射线的性能；常由重晶石和铁矿石配制而成。普通混凝土即是我们在建筑中常用的混凝土，表观密度为1950～2500Kg/立方米，主要以砂、石子和水泥配制而成，是土木工程中最常用的混凝土品种。轻质混凝土是表观密度小于1950公斤/立方米的混凝土。
（三）按使用功能分类
结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。
（四）按施工工艺分类
离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有：素（即无筋）混凝土、钢筋混凝土、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。
对于建筑而言混凝土是一种充满生命力和无限潜力的材料。如今随着混凝土组成材料的不断发展，人们对材料复合技术认识的不断提高。对混凝土的性能要求也不仅仅局限于抗压强度，而是在强度的基础上，更加注重混凝上的耐久性、变形性能等综合指标的平衡和协调。同时，建筑设备水平的提升，新型施工工艺的不断涌现和推广，使混凝土技术适应了不同的设计、施工和使用要求。因此立足当前原材料，然后采用科学、合理、可行的技术线路、技术手段配制出满足设计要求、施工工艺要求和使用要求的优质混凝土至关重要。
二、混凝土结构耐久性现状
混凝土结构耐久性是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，使设计的结构可靠性在规定的目标使用期内不低于规范要求，不需花费大量的资金维修与加固，长期保持安全强度和外观完整性的能力。混凝土结构的设计寿命要求一般为40-50年，有的要求上百年。正由于对耐久性认识不足，我国的很多混凝土结构在使用不到20-30年，就出现了耐久性破坏，有的甚至不到5年就需要大修。这种情况之所以存在，主要是由于没有按混凝土结构耐久性的要求正确选择原材料的品种，施工中不遵循规章，水灰比失控及振捣、养护欠妥导致的。也不可否认，混凝土结构的设计人员偏重于从结构的承载力角度考虑问题，缺乏对混凝土结构耐久性的充分认识，也是一个重要原因。
三、混凝土结构耐久性的主要影响因素
（一）混凝土的冻融破坏
处于水和寒冷共同作用下的地区，混凝土建筑物的破坏是以冻融破坏为主要因素。混凝土的冻害是由于当结构处于冰点以下环境时，部分混凝土内空隙中的水将结冰，从而产生膨胀应力，此种膨胀应力如超过了混凝土的抗拉强度，即可导致混凝土产生破坏。混凝土的抗冻性能与混凝土内部的气孔结构和气泡含量多少密切相关。气孔越少越小，破坏作用就越小，封闭气泡越多，抗冻性就越好。影响混凝土抗冻性的因素，除了气孔结构和含气量外，还与混凝土的饱和度、水灰比、混凝土的龄期、集料的空隙率及其间的含水率有关。
（二）碱骨料反应
碱骨料反应也叫碱硅反应，是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应，引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象。因碱骨料反应时间较为缓慢，短则几年，长则几十年才能被发现，所以碱骨料反应给混凝土工程带来的危害是相当严重的。破坏形成主要有两种：碱硅酸反应和碱碳酸盐反应。碱硅酸反应是指碱性溶液与骨料中的硅酸类物质发生反应，形成凝胶体。碱碳酸盐反应是水泥水化物中的碱与骨料中的碳酸盐发生反应，骨料中的陶土矿和结晶状岩石的存在会影响反应的加速。
（三）钢筋锈蚀破坏
钢筋混凝土结构是世界上应用最普遍、范围最广的结构形式，钢筋锈蚀引起钢筋混凝土结构的过早破坏，已经成为世界各国普遍关注的一大灾害。在钢筋混凝土中，混凝土为钢筋提供了碱性环境，当保护层混凝土碳化或厚度不足时，钢筋在一定的环境条件下将发生锈蚀，削减钢筋的断面同时铁锈膨胀可引起混凝土开裂，破坏混凝土与钢筋之间的粘结力，削弱混凝土与钢筋的共同工作，降低结构的耐久性。钢筋锈蚀破坏被专家明确地将排在影响混凝土耐久性因素的首位，而来自海洋环境的氯盐和用于化冰雪的除冰盐又是造成钢筋腐蚀的主要原因。如韩国曾发生一系列建筑破坏、倒塌事件，其中很多也与“盐害”有关。在我国已经发现许多海港码头的混凝土梁、板使用不到6年已普遍出现顺筋锈胀开裂、剥落。北京、天津的许多立交桥因为冷天撒盐化冰雪也日益暴露出严重的钢筋腐蚀问题，不得不斥巨资修复。 （四）混凝土的抗渗性和抗腐蚀性
已有的研究表明，影响混凝土耐久性的各种破坏过程几乎都与其孔隙组成有密切关系，根本上取决于混凝土的渗透性，因此获得高耐久性与长寿命的混凝土关键是提高抗渗性。混凝土的抗渗性，指混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土阻碍液体向其内部流动的能力越好，混凝土的抗渗性越好。混凝土的耐久性与水和其它有害化学液体流入其内部的数量、范围等有关，因此抗渗性能高的混凝土，其耐久性就高。同样，混凝土的抗腐蚀性能取决于本身微观结构，尤其是浆体的孔隙率。
由于高性能混凝土的孔结构和孔隙率较普通混凝土有明显改善，因此与浆体中水或侵蚀介质侵入过程中有关的物理和化学侵蚀作用就会削弱。所以高性能混凝土比普通混凝土更耐久，更能抵抗环境腐蚀介质的破坏。
四、提高混凝土耐久性的措施
“工程质量、百年大计”混凝土耐久性是影响工程使用寿命的主要问题，应针对影响混凝土耐久性的主要因素：冻融破坏、碱骨料反应、钢筋锈蚀破坏、抗渗性和抗腐蚀性等，根据工程具体情况采取相应措施，提高混凝土的耐久性。
（一）做好混凝土的防冻融工作
首先，应调配适用于在0℃左右的混凝土，选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且在早期放出强度最高。其次，降低水灰比、稍增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到临界强度的时间。使用引气技术（加引气剂）。但是，由于引入空气微泡会降低混凝土强度，加之市场上引气剂品种繁多，质量参差不齐，故在工程使用时应慎重选用。此外还有蓄热法、外部加热法、掺抗冻外加剂等方法。
（二）控制混凝土原材料总碱量
要控制水泥的含碱量，由于混凝土中碱的来源不仅是从水泥而且还从混合材、外加剂、水甚至有时从骨料例如海砂中来，因此还要控制混凝土各种原材料总碱量，这比单纯控制水泥含碱量更重要。掺混合材或某些活性混合材也可缓解、抑制混凝土的碱骨料反应。此外，隔绝水和湿空气的来源，也能有效地隔绝水和空气的来源，可以取得缓和碱骨料反应对工程损害的效果。
（三）减轻钢筋锈蚀破坏
可以采用防护材料或外部措施，如采用喷塑钢筋、钢筋表面涂锌、混凝土中掺加缓蚀剂、混凝土表面涂刷防护层、采用聚合物浸渍混凝土表层以及设置阴极保护设施等。保证有足够的混凝土保护层厚度，混凝土浇筑要密实，控制混凝土拌和物中的氯盐含量，及时维修损坏的和有裂缝的混凝土。在生产工艺方面，要减少蒸汽、有害气体在结构四周的溢散，对有侵蚀性气体、粉尘作用的厂房，应加强自然通风和强制通风。
（四）加强混凝土的抗渗性和抗腐蚀性
混凝土渗透性与耐久性之间有着密切的关系，混凝土获得高耐久性与长寿命的关键是提高混凝土的抗渗性。因此，对已有建筑来说，表面处理是一种简单有效的方法。掺加高效减水剂，在保证混凝土拌和物所需工作性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙率，特别是毛细孔隙率大幅度降低。掺入高效活性矿物掺和料，如硅灰、粉煤灰等，改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成，使水泥石结构更为致密，有效地阻断可能形成的渗透通道，提高混凝土强度，增强混凝土自身抵抗环境侵蚀破坏的能力。在我国侵蚀性介质对混凝土结构危害最严重的应是氯盐的影响，提高混凝土抗氯离子渗透能力的措施是限制水灰比，保证最低水泥用量以确保碱度，掺入适量优质掺和料如粉煤灰、磨细矿渣、硅灰等。以上主要说了前面提到的四个方面，其实影响混凝土的耐久性还有很多方面，其措施也就还有很多。如原材料选择问题、碳化问题等，这里就不一一列举。
五、结论
目前，提高混凝土结构的安全性和耐久性已经成为全世界关注的重大课题，尤其是我国正处于大规模基础设施建设的历史性时期，加强混凝土结构的耐久性能保证基础设施建设的安全性和外观性，最大限度地发挥混凝土结构的使用价值。因此，提高混凝土耐久性，延长工程使用寿命，尽量减少维修重建费用是建筑行业实施可持续发展战略的关键。
【参考文献】
[1] GB50204-2002.混凝土结构工程施工质量验收规范[S]
[2]齐方勇.土建工程结构的耐久度研究[J].现代装饰（理论）.2011（06）
[3]曹士山.论混凝土结构的耐久性及其改善措施[J].科技资讯.2012（11）
【作者单位：湖北工程学院城市建筑学院】
自从硅酸盐水泥问世以来，在土建工程中混凝土已成为当今用途最广、用量最大的建筑结构材料之一，它的质量直接关系到工程的质量、使用寿命以及人民的生命、财产的安全。然而，由于混凝土结构材料自身和使用环境的特点，特别是某些混凝土工程在短期内遭受严重破坏的惨痛教训，混凝土结构耐久性越来越引起建筑管理部门和设计、施工部门的重视。因此提高混凝土的耐久性不仅对于发挥建筑的功能性很重要，而且从环境保护、可持续发展等角度来看同样具有非常重要的意义。
一、混凝土的概述及分类
混凝土是指胶凝材料、水、粗、细骨料，必要时掺入一定数量的化学外加剂和矿物混合材料，按适当的比例配置，经均匀搅拌，密实成型和养护，硬化而成的人造石材。它是当代最主要的土木工程材料之一，具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。混凝土可以按不同的标准分类：
（一）按胶凝材料分类
无机胶凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等；有机胶结料混凝土，如沥青混凝土、聚合物混凝土等。此外，无机与有机复合的胶体材料混凝土，还可以分聚合物水泥混凝上和聚合物辑靛混凝土。
（二）按表观密度分类
混凝土按照表观密度的大小可分为：重混凝土、普通混凝土、轻质混凝土，这三种混凝土不同之处就是骨料的不同。重混凝土是表观密度大于2500公斤/立方米，用特别密实和特别重的集料制成的。如重晶石混凝土、钢屑混凝土等，它们具有不透x射线和γ射线的性能；常由重晶石和铁矿石配制而成。普通混凝土即是我们在建筑中常用的混凝土，表观密度为1950～2500Kg/立方米，主要以砂、石子和水泥配制而成，是土木工程中最常用的混凝土品种。轻质混凝土是表观密度小于1950公斤/立方米的混凝土。
（三）按使用功能分类
结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。
（四）按施工工艺分类
离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有：素（即无筋）混凝土、钢筋混凝土、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。
对于建筑而言混凝土是一种充满生命力和无限潜力的材料。如今随着混凝土组成材料的不断发展，人们对材料复合技术认识的不断提高。对混凝土的性能要求也不仅仅局限于抗压强度，而是在强度的基础上，更加注重混凝上的耐久性、变形性能等综合指标的平衡和协调。同时，建筑设备水平的提升，新型施工工艺的不断涌现和推广，使混凝土技术适应了不同的设计、施工和使用要求。因此立足当前原材料，然后采用科学、合理、可行的技术线路、技术手段配制出满足设计要求、施工工艺要求和使用要求的优质混凝土至关重要。
二、混凝土结构耐久性现状
混凝土结构耐久性是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，使设计的结构可靠性在规定的目标使用期内不低于规范要求，不需花费大量的资金维修与加固，长期保持安全强度和外观完整性的能力。混凝土结构的设计寿命要求一般为40-50年，有的要求上百年。正由于对耐久性认识不足，我国的很多混凝土结构在使用不到20-30年，就出现了耐久性破坏，有的甚至不到5年就需要大修。这种情况之所以存在，主要是由于没有按混凝土结构耐久性的要求正确选择原材料的品种，施工中不遵循规章，水灰比失控及振捣、养护欠妥导致的。也不可否认，混凝土结构的设计人员偏重于从结构的承载力角度考虑问题，缺乏对混凝土结构耐久性的充分认识，也是一个重要原因。
三、混凝土结构耐久性的主要影响因素
（一）混凝土的冻融破坏
处于水和寒冷共同作用下的地区，混凝土建筑物的破坏是以冻融破坏为主要因素。混凝土的冻害是由于当结构处于冰点以下环境时，部分混凝土内空隙中的水将结冰，从而产生膨胀应力，此种膨胀应力如超过了混凝土的抗拉强度，即可导致混凝土产生破坏。混凝土的抗冻性能与混凝土内部的气孔结构和气泡含量多少密切相关。气孔越少越小，破坏作用就越小，封闭气泡越多，抗冻性就越好。影响混凝土抗冻性的因素，除了气孔结构和含气量外，还与混凝土的饱和度、水灰比、混凝土的龄期、集料的空隙率及其间的含水率有关。
（二）碱骨料反应
碱骨料反应也叫碱硅反应，是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应，引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象。因碱骨料反应时间较为缓慢，短则几年，长则几十年才能被发现，所以碱骨料反应给混凝土工程带来的危害是相当严重的。破坏形成主要有两种：碱硅酸反应和碱碳酸盐反应。碱硅酸反应是指碱性溶液与骨料中的硅酸类物质发生反应，形成凝胶体。碱碳酸盐反应是水泥水化物中的碱与骨料中的碳酸盐发生反应，骨料中的陶土矿和结晶状岩石的存在会影响反应的加速。
（三）钢筋锈蚀破坏
钢筋混凝土结构是世界上应用最普遍、范围最广的结构形式，钢筋锈蚀引起钢筋混凝土结构的过早破坏，已经成为世界各国普遍关注的一大灾害。在钢筋混凝土中，混凝土为钢筋提供了碱性环境，当保护层混凝土碳化或厚度不足时，钢筋在一定的环境条件下将发生锈蚀，削减钢筋的断面同时铁锈膨胀可引起混凝土开裂，破坏混凝土与钢筋之间的粘结力，削弱混凝土与钢筋的共同工作，降低结构的耐久性。钢筋锈蚀破坏被专家明确地将排在影响混凝土耐久性因素的首位，而来自海洋环境的氯盐和用于化冰雪的除冰盐又是造成钢筋腐蚀的主要原因。如韩国曾发生一系列建筑破坏、倒塌事件，其中很多也与“盐害”有关。在我国已经发现许多海港码头的混凝土梁、板使用不到6年已普遍出现顺筋锈胀开裂、剥落。北京、天津的许多立交桥因为冷天撒盐化冰雪也日益暴露出严重的钢筋腐蚀问题，不得不斥巨资修复。 （四）混凝土的抗渗性和抗腐蚀性
已有的研究表明，影响混凝土耐久性的各种破坏过程几乎都与其孔隙组成有密切关系，根本上取决于混凝土的渗透性，因此获得高耐久性与长寿命的混凝土关键是提高抗渗性。混凝土的抗渗性，指混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土阻碍液体向其内部流动的能力越好，混凝土的抗渗性越好。混凝土的耐久性与水和其它有害化学液体流入其内部的数量、范围等有关，因此抗渗性能高的混凝土，其耐久性就高。同样，混凝土的抗腐蚀性能取决于本身微观结构，尤其是浆体的孔隙率。
由于高性能混凝土的孔结构和孔隙率较普通混凝土有明显改善，因此与浆体中水或侵蚀介质侵入过程中有关的物理和化学侵蚀作用就会削弱。所以高性能混凝土比普通混凝土更耐久，更能抵抗环境腐蚀介质的破坏。
四、提高混凝土耐久性的措施
“工程质量、百年大计”混凝土耐久性是影响工程使用寿命的主要问题，应针对影响混凝土耐久性的主要因素：冻融破坏、碱骨料反应、钢筋锈蚀破坏、抗渗性和抗腐蚀性等，根据工程具体情况采取相应措施，提高混凝土的耐久性。
（一）做好混凝土的防冻融工作
首先，应调配适用于在0℃左右的混凝土，选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且在早期放出强度最高。其次，降低水灰比、稍增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到临界强度的时间。使用引气技术（加引气剂）。但是，由于引入空气微泡会降低混凝土强度，加之市场上引气剂品种繁多，质量参差不齐，故在工程使用时应慎重选用。此外还有蓄热法、外部加热法、掺抗冻外加剂等方法。
（二）控制混凝土原材料总碱量
要控制水泥的含碱量，由于混凝土中碱的来源不仅是从水泥而且还从混合材、外加剂、水甚至有时从骨料例如海砂中来，因此还要控制混凝土各种原材料总碱量，这比单纯控制水泥含碱量更重要。掺混合材或某些活性混合材也可缓解、抑制混凝土的碱骨料反应。此外，隔绝水和湿空气的来源，也能有效地隔绝水和空气的来源，可以取得缓和碱骨料反应对工程损害的效果。
（三）减轻钢筋锈蚀破坏
可以采用防护材料或外部措施，如采用喷塑钢筋、钢筋表面涂锌、混凝土中掺加缓蚀剂、混凝土表面涂刷防护层、采用聚合物浸渍混凝土表层以及设置阴极保护设施等。保证有足够的混凝土保护层厚度，混凝土浇筑要密实，控制混凝土拌和物中的氯盐含量，及时维修损坏的和有裂缝的混凝土。在生产工艺方面，要减少蒸汽、有害气体在结构四周的溢散，对有侵蚀性气体、粉尘作用的厂房，应加强自然通风和强制通风。
（四）加强混凝土的抗渗性和抗腐蚀性
混凝土渗透性与耐久性之间有着密切的关系，混凝土获得高耐久性与长寿命的关键是提高混凝土的抗渗性。因此，对已有建筑来说，表面处理是一种简单有效的方法。掺加高效减水剂，在保证混凝土拌和物所需工作性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙率，特别是毛细孔隙率大幅度降低。掺入高效活性矿物掺和料，如硅灰、粉煤灰等，改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成，使水泥石结构更为致密，有效地阻断可能形成的渗透通道，提高混凝土强度，增强混凝土自身抵抗环境侵蚀破坏的能力。在我国侵蚀性介质对混凝土结构危害最严重的应是氯盐的影响，提高混凝土抗氯离子渗透能力的措施是限制水灰比，保证最低水泥用量以确保碱度，掺入适量优质掺和料如粉煤灰、磨细矿渣、硅灰等。以上主要说了前面提到的四个方面，其实影响混凝土的耐久性还有很多方面，其措施也就还有很多。如原材料选择问题、碳化问题等，这里就不一一列举。
五、结论
目前，提高混凝土结构的安全性和耐久性已经成为全世界关注的重大课题，尤其是我国正处于大规模基础设施建设的历史性时期，加强混凝土结构的耐久性能保证基础设施建设的安全性和外观性，最大限度地发挥混凝土结构的使用价值。因此，提高混凝土耐久性，延长工程使用寿命，尽量减少维修重建费用是建筑行业实施可持续发展战略的关键。
【参考文献】
[1] GB50204-2002.混凝土结构工程施工质量验收规范[S]
[2]齐方勇.土建工程结构的耐久度研究[J].现代装饰（理论）.2011（06）
[3]曹士山.论混凝土结构的耐久性及其改善措施[J].科技资讯.2012（11）
【作者单位：湖北工程学院城市建筑学院】