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【摘 要】 耐久性是混凝土检验评定的重要工作，其中最重要的包括抗冻性，抗渗性和大气稳定性方面，本文提出检验评定方面问题及具体方法。
【关键词】 耐久性验评；抗冻等级；渗透性；氯离子评价
【中图分类号】 TU528.0 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）01-021-02
砼耐久性检验评定是一项十分重要的工作，关系到建筑砼结构的全部检验和评定，其中最重要的包括抗冻性、抗渗性和大气稳定性方面，提出检验评定方面存在的一些问题及相应的处理措施。
1 砼抗冻等级确定方法存在的问题
砼抗冻等级是衡量砼耐久性的一个重要指标。现在国家修订的标准中规定砼抗冻等级的试验方法，无论是快冻法还是慢冻法，都会使砼试块在冷冻前后完全处于水中浸泡和融化并吸收水分。其中存在的缺陷是：试块吸收水分后的含水率多少完全取决于砼试块在水中的吸水性，与完全暴露在自然环境中的实际含水率无关联性。另一个是试块完全浸在水中后，其含水率高低同时受水压力和毛细孔压力的双重影响；而暴露在自然环境中且同时临近水面的砼(水位变化处)，其实际含水率同时受毛细孔压力和毛细孔凝结现象(吸湿)的双重影响，两者之间也无好的相关性。
如果根据这种抗冻试验方法确定的抗冻等级，也只能反应在规定饱和水状态下砼的抗冻性，并不能完全反应砼在自然环境中的真实抗冻性。其结果是在水中吸水性低的砼冻融循环次数多，抗冻等级则高。但砼在自然环境中的吸湿性及砼孔隙体积的吸湿性却都可能大，砼的含湿率特别是相对于砼孔隙体积的含湿率反而更高，导致砼的实际抗冻性并不一定好，甚至比抗冻等级低的砼还要差。即使是处于自然环境中临近水面的砼，由于其含水率的高低与完全浸于水中的砼含水率不同，实际抗冻性与设计标准规定的抗冻试验结果也会不同。
2 对砼抗冻等级确定方法的处理
建筑砼的大部分结构处于自然环境中，实际含水率主要取决于砼在大气环境的吸湿性。暴露在自然环境中且同时临近水面的砼含水率，既取决于砼的吸湿性，又取决于砼在毛细孔压力作用下的吸水性。对此为了能更好地反映和评价砼工程的真实抗冻性，要求做到：
２．１ 对于完全暴露在自然环境中的砼结构件，要重点考虑砼结构在大气环境的抗冻性。抗冻融试验方法应将水融法改为气融法。具体的试验方法可以将砼试块放在蒸气养护室或蒸气养护箱内进行吸湿和融化，然后再放入冰箱中冷冻。砼抗冻等级的确定也应按气融法为依据，才能够较好的反映多数砼结构在实际使用环境中抗冻性。
２．２ 对于完全暴露在自然环境中且同时临近水面的砼工程，要同时考虑砼的吸湿性和砼在毛细孔压力作用下的吸水性对砼抗冻性的影响。因此在进行气融法冻融试验的过程中，融化时将试块的底西面与水面保持接触，使试块同时受毛细孔吸水性和吸湿性的双重影响，然后再进行冷冻试验。
3 砼水压渗透测试方法存在的问题
砼的渗透性与砼的抗冻性同时是砼耐久性的一个最重要的指标。现在砼渗透性的两种主要测试方法是：水压法和氯离子渗透试验法。水压法包括抗渗等级法、渗透系数法和渗水高度法。这几种方法都存在一个共同的不足：即无法反映在没有水压差和浓度差存在的常压状态下，毛细孔压力的单独作用对砼渗透性的影响。也不能反应渗透速率随着渗透时间或渗透深度不断变化的作用规律。
事实上毛细孔压力时对砼渗透性的影响是十分重要的。特别是砼破坏速率最快、最严重的那些部位，如暴露在自然环境中且临近水面或高低水位之间的砼工程，其渗透现象主要是在毛细孔压力作用下产生的，与水压力无关。即使砼完全浸入水中，在很多情况下毛细孔压力对砼的渗透性影响，也远大于水压力对砼渗透力的影响。因此，对于砼在毛细孔压力作用下的常压渗透性的测定也就显得更加必要了。
４ 砼水压渗透测试方法的处理
为了能够更有效的评价砼的渗透性，较好地反映毛细孔压力对砼渗透性的影响，在现有的水压法渗透性测试方法基础上，进一步检测在常压下毛细孔压力对砼渗透性影响。具体方法有以下两种:
４．１ 检测毛细孔压力对砼渗水高度的影响，采取将砼试块部分浸入水中后，直接观测水在砼表面浸润上升的高度和所用的时间。以此作为衡量砼常压渗透性的重要指标。可以很直观的反映在毛细孔压力作用下不同时间段内砼渗透速率的高低。
４．２ 检测毛细孔压力对砼开口孔隙体积的吸水速率的影响。因为砼渗透性的高低主要取决于砼内部的开口孔隙，所以应该重点测试毛细孔压力对砼开口孔隙体积吸水速率的影响。具体操作方法是将砼试件底面与水接触(为有效与水面始终接触，配进水与溢流装置盛水容器保持水面不动)，然后检测砼开口孔隙体积的吸水速率，即砼的1h吸水量(或30min吸水量) 与开口孔隙体积(不包括原有孔隙水占据体积)之比。由于砼的渗透速率主要取决于砼的开口孔隙，所以在毛细孔压力作用下砼开口孔隙的吸水速率也反映出砼的常压渗透速率。
这样做的优点是在考虑了相对砼开口孔隙体积的吸水量，而不是仅考虑砼的吸水量。因此对它的大小能够直接反映砼孔隙内部单位开口孔隙体积被水或腐蚀性液体充满的程度，同时也能间接反映水或腐蚀性液体渗入砼孔隙内部的相对深度。另外一个优点在于它是在无水压条件下测试的，其结果只是受毛细孔压力的影响。
5 砼氯离子渗透评价方法存在的问题
现在国内外用来评价砼氯离子渗透性试验的方法，通常是直接或间接测量氯离子渗透砼内部的渗透深度和浓度，来反映氯离子在砼内部的扩散速率。测量的氯离子浓度分布结果基本是相对砼一定渗透深度以内单位质量或单位体积的氯离子平均浓度。这一结果与砼孔溶液中游离的氯离子浓度，以及在砼组成材料和孔结构中呈不均匀分布的局部氯离子浓度均无相关性。
由于砼是一种含有大量孔隙的不均质材料，氯离子溶液首先通过孔隙通道渗入砼内部，然后通过孔隙表面和材料界面继续扩散。游离的氯离子存在于孔溶液中，与砼发生化学结合及物理吸附的氯离子主要集中在孔隙表面及附近。渗入砼内部并能首先到达钢筋表面使其锈蚀的氯离子，主要是存在于孔溶液中的游离的氯离子；其次是孔隙表面及其附近吸附和结合的氯离子。这些氯离子的浓度主要与砼的孔隙体积和孔隙的表面积有关，而与砼的单位体积和单位质量没有必然关系。测试表明砼某一渗透深度单位积内部含有同样数量的氯离子时，相对质量大孔隙率低的砼来说，单位质量的氯离子浓度较低，单位孔隙体积及其表面的局部氯离子浓度反而更大。
6 砼氯离子渗透评价方法的处理
砼中氯离子的存在是加快钢筋锈蚀的主要泵原因。由于砼内部毛细孔结构和组成材料的不均匀性，氯离子在砼内部的浓度分布和到达钢筋表面的渗透速度不同，造成钢筋发生坑蚀的程度是不一样。坑蚀的深度可达平均锈蚀深度的几倍至10倍，其危害更加严重。对于钢筋锈蚀破坏程度不仅要考虑平均锈蚀深度，更要重视局部坑蚀的深度；同时对于氯离子的渗透性，不仅要考虑砼单位质量或单位体积的氯离子平均浓度，更加重视砼孔溶液中游离的氯离子浓度及其表面存在的氯离子浓度。因此在评价砼氯离子的渗透时，不仅要考虑用砼单位体积或质量的氯离子浓度，还应当考虑增加单位孔隙体积(开口孔隙体积)的氯离子浓度指标——砼内部氯离子数量除以开口孔隙体积，或是砼某一深度内单位体积氯离子浓度除以开口孔隙率。这样不仅可以反映氯离子浓度与钢筋表面平均锈蚀深度关系，而且也反映出局部氯离子浓度与钢筋坑蚀深度的关系。
还要说明的是砼单位开口孔隙体积的氯离子浓度指标，所采用的开口孔隙体积与单位开口孔隙体积的吸水率指标，所采用的开口孔隙体积要有所不同。前者是砼内部被原有孔隙水占据的开口孔隙体积，与没有被原有孔隙水占据的开口孔隙体积之和(即砼在全干状态下的开口孔隙体积)；后者应该是砼内没有被原有孔隙水所占据的开口孔隙体积，即砼在全气干状态下的开口孔隙体积，能更好地反映实际砼的吸水性。
7 砼大气稳定性评价方法的重点
砼在大气中的稳定性应该包括在太气中抗碳化、抗冻融和钢筋的耐锈蚀等综合性能。砼的这些性能都与其孔隙内部的含水湿度关系密切。只要是砼孔隙内部的含湿量达到一定限度，就会加剧大气环境中反复冻融循环对砼的破坏，另外腐蚀性气体如SO2、CO2对砼的侵蚀，尤其对钢筋的锈蚀，对此有必要检测砼孔隙内的含湿量。并将此作为评价砼在大气稳定性的一项必检指标来做。
现在评价砼在大气中的稳定性方法主要是碳化试验。而非烧结的墙体材料耐久性的评价则包括吸水率等指标。借鉴此类材料的一些耐久性评价的方法，并把它改进完善，再用于对砼的耐久性的更全面评价。因此应该在测试砼开口孔隙体积吸水率指标(渗透性)的同时，增加测试砼在一定湿度条件下的吸湿率指标。不但要测试材料单位体积的吸湿率，还要重点测试规定时间内相对于材料开口孔隙体积的吸湿率。因为材料开口孔隙体积的吸湿率与材料单位体积的吸湿率之间差异性很大，有时可能还会出现相反。砼孔隙内部水的体积与孔隙体积之比，才是影响砼抗冻、抗碳化、抗腐蚀等耐久性的决定因素。如果砼开口孔隙体积的吸湿率相同，砼单位体积吸湿率的高、低也会对砼耐久性造成一定影响。
对于广大砼结构体而言，砼毛细孔和孔隙率是砼的基本特性，随着砼毛细孔半径的细化，孔隙内部吸湿速率的加重，导致砼在较低的潮湿环境下，其孔隙内部的湿度即达到足够引起破坏的程度，进一步降低砼在大气环境中的稳定性。对此在一定湿度条件下规定时间内，砼孔隙吸湿率指标的增大，会加重砼耐久性能下降，对于测试这一指标的重要性应当引起重视。
综上浅述，砼耐久性检验评定方法关系到结构的强度及安全使用，而影响耐久性的关键因素是结构的抗冻、抗碳化、 渗透性，尤其是大气稳定性问题，对砼耐久性评价方法的一些方面分析探讨，并提出相应的建议和改进，对实际应用有现实借鉴作用。
参考文献
1 陈立军．砼抗冻等级确定方法及生产技术的商榷[J]．新型建筑材料，
2004(5)：45～47
2 陈立军，高性能砼自收缩增大的机理与改善途径[J]．砼与水泥制品，
2004(5)：10～12
3 陈立军．砼渗透性测试方法的改进及水胶比影响[J]．混凝土，2005
(11)：30～35
4 陈立军．对砼氯离子渗透性测试评价方法的商榷[J]．混凝土，2007(4)
：1～2
5 冷发光．砼系列规范修订的主要内容及进展[G]．砼标准规范及工程
应用．中国建材工业出版社，2005
【关键词】 耐久性验评；抗冻等级；渗透性；氯离子评价
【中图分类号】 TU528.0 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）01-021-02
砼耐久性检验评定是一项十分重要的工作，关系到建筑砼结构的全部检验和评定，其中最重要的包括抗冻性、抗渗性和大气稳定性方面，提出检验评定方面存在的一些问题及相应的处理措施。
1 砼抗冻等级确定方法存在的问题
砼抗冻等级是衡量砼耐久性的一个重要指标。现在国家修订的标准中规定砼抗冻等级的试验方法，无论是快冻法还是慢冻法，都会使砼试块在冷冻前后完全处于水中浸泡和融化并吸收水分。其中存在的缺陷是：试块吸收水分后的含水率多少完全取决于砼试块在水中的吸水性，与完全暴露在自然环境中的实际含水率无关联性。另一个是试块完全浸在水中后，其含水率高低同时受水压力和毛细孔压力的双重影响；而暴露在自然环境中且同时临近水面的砼(水位变化处)，其实际含水率同时受毛细孔压力和毛细孔凝结现象(吸湿)的双重影响，两者之间也无好的相关性。
如果根据这种抗冻试验方法确定的抗冻等级，也只能反应在规定饱和水状态下砼的抗冻性，并不能完全反应砼在自然环境中的真实抗冻性。其结果是在水中吸水性低的砼冻融循环次数多，抗冻等级则高。但砼在自然环境中的吸湿性及砼孔隙体积的吸湿性却都可能大，砼的含湿率特别是相对于砼孔隙体积的含湿率反而更高，导致砼的实际抗冻性并不一定好，甚至比抗冻等级低的砼还要差。即使是处于自然环境中临近水面的砼，由于其含水率的高低与完全浸于水中的砼含水率不同，实际抗冻性与设计标准规定的抗冻试验结果也会不同。
2 对砼抗冻等级确定方法的处理
建筑砼的大部分结构处于自然环境中，实际含水率主要取决于砼在大气环境的吸湿性。暴露在自然环境中且同时临近水面的砼含水率，既取决于砼的吸湿性，又取决于砼在毛细孔压力作用下的吸水性。对此为了能更好地反映和评价砼工程的真实抗冻性，要求做到：
２．１ 对于完全暴露在自然环境中的砼结构件，要重点考虑砼结构在大气环境的抗冻性。抗冻融试验方法应将水融法改为气融法。具体的试验方法可以将砼试块放在蒸气养护室或蒸气养护箱内进行吸湿和融化，然后再放入冰箱中冷冻。砼抗冻等级的确定也应按气融法为依据，才能够较好的反映多数砼结构在实际使用环境中抗冻性。
２．２ 对于完全暴露在自然环境中且同时临近水面的砼工程，要同时考虑砼的吸湿性和砼在毛细孔压力作用下的吸水性对砼抗冻性的影响。因此在进行气融法冻融试验的过程中，融化时将试块的底西面与水面保持接触，使试块同时受毛细孔吸水性和吸湿性的双重影响，然后再进行冷冻试验。
3 砼水压渗透测试方法存在的问题
砼的渗透性与砼的抗冻性同时是砼耐久性的一个最重要的指标。现在砼渗透性的两种主要测试方法是：水压法和氯离子渗透试验法。水压法包括抗渗等级法、渗透系数法和渗水高度法。这几种方法都存在一个共同的不足：即无法反映在没有水压差和浓度差存在的常压状态下，毛细孔压力的单独作用对砼渗透性的影响。也不能反应渗透速率随着渗透时间或渗透深度不断变化的作用规律。
事实上毛细孔压力时对砼渗透性的影响是十分重要的。特别是砼破坏速率最快、最严重的那些部位，如暴露在自然环境中且临近水面或高低水位之间的砼工程，其渗透现象主要是在毛细孔压力作用下产生的，与水压力无关。即使砼完全浸入水中，在很多情况下毛细孔压力对砼的渗透性影响，也远大于水压力对砼渗透力的影响。因此，对于砼在毛细孔压力作用下的常压渗透性的测定也就显得更加必要了。
４ 砼水压渗透测试方法的处理
为了能够更有效的评价砼的渗透性，较好地反映毛细孔压力对砼渗透性的影响，在现有的水压法渗透性测试方法基础上，进一步检测在常压下毛细孔压力对砼渗透性影响。具体方法有以下两种:
４．１ 检测毛细孔压力对砼渗水高度的影响，采取将砼试块部分浸入水中后，直接观测水在砼表面浸润上升的高度和所用的时间。以此作为衡量砼常压渗透性的重要指标。可以很直观的反映在毛细孔压力作用下不同时间段内砼渗透速率的高低。
４．２ 检测毛细孔压力对砼开口孔隙体积的吸水速率的影响。因为砼渗透性的高低主要取决于砼内部的开口孔隙，所以应该重点测试毛细孔压力对砼开口孔隙体积吸水速率的影响。具体操作方法是将砼试件底面与水接触(为有效与水面始终接触，配进水与溢流装置盛水容器保持水面不动)，然后检测砼开口孔隙体积的吸水速率，即砼的1h吸水量(或30min吸水量) 与开口孔隙体积(不包括原有孔隙水占据体积)之比。由于砼的渗透速率主要取决于砼的开口孔隙，所以在毛细孔压力作用下砼开口孔隙的吸水速率也反映出砼的常压渗透速率。
这样做的优点是在考虑了相对砼开口孔隙体积的吸水量，而不是仅考虑砼的吸水量。因此对它的大小能够直接反映砼孔隙内部单位开口孔隙体积被水或腐蚀性液体充满的程度，同时也能间接反映水或腐蚀性液体渗入砼孔隙内部的相对深度。另外一个优点在于它是在无水压条件下测试的，其结果只是受毛细孔压力的影响。
5 砼氯离子渗透评价方法存在的问题
现在国内外用来评价砼氯离子渗透性试验的方法，通常是直接或间接测量氯离子渗透砼内部的渗透深度和浓度，来反映氯离子在砼内部的扩散速率。测量的氯离子浓度分布结果基本是相对砼一定渗透深度以内单位质量或单位体积的氯离子平均浓度。这一结果与砼孔溶液中游离的氯离子浓度，以及在砼组成材料和孔结构中呈不均匀分布的局部氯离子浓度均无相关性。
由于砼是一种含有大量孔隙的不均质材料，氯离子溶液首先通过孔隙通道渗入砼内部，然后通过孔隙表面和材料界面继续扩散。游离的氯离子存在于孔溶液中，与砼发生化学结合及物理吸附的氯离子主要集中在孔隙表面及附近。渗入砼内部并能首先到达钢筋表面使其锈蚀的氯离子，主要是存在于孔溶液中的游离的氯离子；其次是孔隙表面及其附近吸附和结合的氯离子。这些氯离子的浓度主要与砼的孔隙体积和孔隙的表面积有关，而与砼的单位体积和单位质量没有必然关系。测试表明砼某一渗透深度单位积内部含有同样数量的氯离子时，相对质量大孔隙率低的砼来说，单位质量的氯离子浓度较低，单位孔隙体积及其表面的局部氯离子浓度反而更大。
6 砼氯离子渗透评价方法的处理
砼中氯离子的存在是加快钢筋锈蚀的主要泵原因。由于砼内部毛细孔结构和组成材料的不均匀性，氯离子在砼内部的浓度分布和到达钢筋表面的渗透速度不同，造成钢筋发生坑蚀的程度是不一样。坑蚀的深度可达平均锈蚀深度的几倍至10倍，其危害更加严重。对于钢筋锈蚀破坏程度不仅要考虑平均锈蚀深度，更要重视局部坑蚀的深度；同时对于氯离子的渗透性，不仅要考虑砼单位质量或单位体积的氯离子平均浓度，更加重视砼孔溶液中游离的氯离子浓度及其表面存在的氯离子浓度。因此在评价砼氯离子的渗透时，不仅要考虑用砼单位体积或质量的氯离子浓度，还应当考虑增加单位孔隙体积(开口孔隙体积)的氯离子浓度指标——砼内部氯离子数量除以开口孔隙体积，或是砼某一深度内单位体积氯离子浓度除以开口孔隙率。这样不仅可以反映氯离子浓度与钢筋表面平均锈蚀深度关系，而且也反映出局部氯离子浓度与钢筋坑蚀深度的关系。
还要说明的是砼单位开口孔隙体积的氯离子浓度指标，所采用的开口孔隙体积与单位开口孔隙体积的吸水率指标，所采用的开口孔隙体积要有所不同。前者是砼内部被原有孔隙水占据的开口孔隙体积，与没有被原有孔隙水占据的开口孔隙体积之和(即砼在全干状态下的开口孔隙体积)；后者应该是砼内没有被原有孔隙水所占据的开口孔隙体积，即砼在全气干状态下的开口孔隙体积，能更好地反映实际砼的吸水性。
7 砼大气稳定性评价方法的重点
砼在大气中的稳定性应该包括在太气中抗碳化、抗冻融和钢筋的耐锈蚀等综合性能。砼的这些性能都与其孔隙内部的含水湿度关系密切。只要是砼孔隙内部的含湿量达到一定限度，就会加剧大气环境中反复冻融循环对砼的破坏，另外腐蚀性气体如SO2、CO2对砼的侵蚀，尤其对钢筋的锈蚀，对此有必要检测砼孔隙内的含湿量。并将此作为评价砼在大气稳定性的一项必检指标来做。
现在评价砼在大气中的稳定性方法主要是碳化试验。而非烧结的墙体材料耐久性的评价则包括吸水率等指标。借鉴此类材料的一些耐久性评价的方法，并把它改进完善，再用于对砼的耐久性的更全面评价。因此应该在测试砼开口孔隙体积吸水率指标(渗透性)的同时，增加测试砼在一定湿度条件下的吸湿率指标。不但要测试材料单位体积的吸湿率，还要重点测试规定时间内相对于材料开口孔隙体积的吸湿率。因为材料开口孔隙体积的吸湿率与材料单位体积的吸湿率之间差异性很大，有时可能还会出现相反。砼孔隙内部水的体积与孔隙体积之比，才是影响砼抗冻、抗碳化、抗腐蚀等耐久性的决定因素。如果砼开口孔隙体积的吸湿率相同，砼单位体积吸湿率的高、低也会对砼耐久性造成一定影响。
对于广大砼结构体而言，砼毛细孔和孔隙率是砼的基本特性，随着砼毛细孔半径的细化，孔隙内部吸湿速率的加重，导致砼在较低的潮湿环境下，其孔隙内部的湿度即达到足够引起破坏的程度，进一步降低砼在大气环境中的稳定性。对此在一定湿度条件下规定时间内，砼孔隙吸湿率指标的增大，会加重砼耐久性能下降，对于测试这一指标的重要性应当引起重视。
综上浅述，砼耐久性检验评定方法关系到结构的强度及安全使用，而影响耐久性的关键因素是结构的抗冻、抗碳化、 渗透性，尤其是大气稳定性问题，对砼耐久性评价方法的一些方面分析探讨，并提出相应的建议和改进，对实际应用有现实借鉴作用。
参考文献
1 陈立军．砼抗冻等级确定方法及生产技术的商榷[J]．新型建筑材料，
2004(5)：45～47
2 陈立军，高性能砼自收缩增大的机理与改善途径[J]．砼与水泥制品，
2004(5)：10～12
3 陈立军．砼渗透性测试方法的改进及水胶比影响[J]．混凝土，2005
(11)：30～35
4 陈立军．对砼氯离子渗透性测试评价方法的商榷[J]．混凝土，2007(4)
：1～2
5 冷发光．砼系列规范修订的主要内容及进展[G]．砼标准规范及工程
应用．中国建材工业出版社，2005