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摘要:随着改革开放的进行，我国的结构设计水平已经逐渐与国际接轨，但不可否认的是，我国的科技水平仍然无法与发达国家相比，在设计中也就难免有这样那样的问题。水泥混凝土工程的使用年限设计最低要求为50-100年，但不少工程在使用10-20年后，有的至使用不到10年就不能正常使用。如坝草码头工程，在使用15年后，水位变化区域混凝土出现裂缝、脱壳和钢筋锈蚀，后经工程技术人员现场调查分析其破坏原因，拟定相应具体修补方案，对码头进行修补后才能正常使用。以上情况是因为水泥混凝土结构不能满足耐久性要求的问题，从水泥混凝土使用100多年以来，已经普及到与人类生活密不可分程度，所以全世界对水泥混凝土的耐久性进行了一定程度的研究。中国工程建设标准化协会对水泥混凝土耐久性问题提出了具体解决办法，制定了标准“CECS207：2006《高性能混凝土应用技术规程》”。在此，根据我多年从事工程技术工作，对混凝土结构出现耐久性不能满足的原因和防止措施加以简析。
关键词:水泥混凝土 结构耐久性 分析
中图分类号： TU528.45 文献标识码： A 文章编号：
一、混凝土结构耐久性指标和检测项目
混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。即结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和美观的能力 。
评价混凝土结构耐久性是用如下指标：1、混凝土的碳化；2、 混凝土中钢筋的锈蚀；3、碱-集料反应；4 、混凝土冻融破坏；5 、氯离子侵蚀。
混凝土结构耐久性检测项目有：1、电通量，用通过混凝土的电通量来反应混凝土抗氯离子渗透性能；2、混凝土抗冻标号，用慢冻法测得的最大冻融循环次数来划分的混凝土抗冻性能等级；3、混凝土抗冻等级：用快冻法测得的最大冻融循环次数来划分的混凝土抗冻性能等级；4、抗硫酸盐等级，用抗硫酸盐侵蚀试验方法测得的最大干湿循环次数来划分的混凝土抗硫酸盐侵蚀性能等级；5、快速氯离子迁移系数法，通过测定混凝土中氯离子渗透深度，计算得到氯离子迁移系数来反映混凝土抗氯离子渗透性能的试验方法；6、早期抗裂试验，用于测试混凝土试件在约束条件下的早期抗裂性能；7、抗水渗透试验：（1）渗水高度法：用于以测定混凝土在恒定水压力下的平均渗水高度来表示的混凝土抗水渗透性能；（2）逐级加压法：用于通过逐级施加水压力来测定以抗渗等级来表示的混凝土的抗水渗透性能；8、耐磨性；9、护筋性；10、碱骨料反应。
二、影响混凝土结构耐久性因素
影响混凝土耐性的主要因素有以下两大方面：出现混凝土耐久性降低主要是混凝土内在原因和混凝土结构所处环境的外在原因两方面。
内在原因有：1、在混凝土工程中为了满足混凝土施工工作性要求，高水灰比，因而导致混凝土的孔隙率很高，约占水泥石总体积的25%-40%,特别是其中毛细孔是水分进入的主要通道。各种侵蚀介质、二氧化碳及其它有害物质进入混凝土微孔隙裂缝的内通道，侵蚀混凝土，引起混凝土的耐久性降低。2、水泥石中的水化物稳定性也会对耐久性产生影响。如硅酸盐水泥混凝土耐久性差的一个重要原因之一是水泥石中的水化产物稳定性不足．主要是硅酸盐类水泥水化物中含有物理化学稳定性低的物质3Ca(OH)2. 3H2O、3CaO.SiO2. 3H2O、3CaO.Al2O3. 6H2O、CaO. Fe2O3 H2O、8CaO.Al2O3. 3CaSO4.31H2O等，这些都是天然矿岩中较少有的矿物，易与周围的介质发生反应。在使用过程中会发生各种物理化学变化．从而导致混凝土丧失其原有的性能，硅酸盐水泥水化后的主要化合物是碱度较高的高碱性水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫酸钙，在与外界侵入物质发生反应后丧失碱性，致使里面钢筋锈蚀。3、在水化物中存在一定数量的游离石灰，它的强度极低、稳定性极差，在侵蚀条件下，是首先遭到侵蚀的部分。要大幅度提高混凝土的耐久性，就必须减少或消除这些稳定性差的成分，特别是游离石灰。4、混凝土的碱集料反应会直接引起混凝土的破坏，使混凝土失去其功能。
外部原因有：1、对水泥混凝土有侵蚀作用的介质进入混凝土结构的内部对混凝土产生侵蚀。2、气候，如冻溶使抗冻低的水泥混凝土破坏，高低温差使水泥混凝产生裂缝导致混凝土破坏等。3、地基不均匀沉降、热长冷缩和超载荷产生裂缝外界侵蚀介质进入导致混凝土破坏。
三、提高混凝土耐久性的途径
根据以上对影响混凝土结构耐久性的主要因素的分析，要提高混凝土的耐性久性，一方面是降低混凝土的孔隙率，特别是毛细管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但如果纯粹的降低用水量，混凝土的工作将随之降低，又会导致捣实成型困难，同样造成混凝土结构不致密，甚至出现蜂窝等宏观缺陷，不但不能提高混凝土强度，而且混凝的耐久性将降低。另一方面是改善水泥混凝土中水泥石的成份和性能。提高水泥混凝土的结构耐久性主要从以下几方面采取措施：
1、消除混凝土自身内因和水泥石形成的环境：（1）、对混凝土的原材料进行控制，使混凝土不得产生碱集料反应和混凝土本身的一些物理化学变化，引起混凝土的化学收缩和干缩过大引起开裂，水化热过高引起温度裂缝，硫铝酸钙的延迟生成引起开裂等。因此要提高混凝土的耐久性，就必须减小或消除这些结构破坏因素。限制或消除从原材料引入的碱、S0-23、Cl-等可以引起破坏结构和侵蚀钢筋物质的含量。（2）、水泥混凝土配合比设计时同时充分考虑抗碳化性、抗冻害性、抗盐害性和抗硫酸盐腐蚀性等性能。（3）、加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生，以提高混凝土的耐久性。
2、掺入高效减水剂降低混凝土孔隙率：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，减少水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅降低。水泥在加水搅拌后，会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中，包裹着许多拌和水，从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了满足混凝土拌和物所需的工作性要求，就必须在拌合时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂时，减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水混体系处于相对稳定的悬浮状态。还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝体内游离水释放出来，因而达到减水的目的。通过对比试验表明，当水灰比降低到0.38以下时，消除毛细管孔隙的目标便可以下实现，而掺入高效减水剂，完全可以将水灰比降低到0.38以下。
3、掺入高效活性矿物掺料提高水泥石的稳定性：普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的差，是混凝土不能满足耐久性要求的另一主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料中含有大量活性Si02及活性Al203，它们能和硅酸盐水泥过程中产生的游离石灰及高碱性消化产生二次反映，生成强度更高、稳定性更优的低碱性水化水泥石，从而达到改善水化胶凝物质的成分，消除游离石灰的目的，使水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透路。此外，还能改善集料与水泥石的界面结构和界面区性能。这些重要的作用，对增进混凝土的耐久性及强度都有本质性的贡献。
4、保证混凝土的强度：尽管强度与耐久性是不同概念，但又密切相关，它们之间的本质联系是基于混凝土的内部结构，都与水灰比这个因素直接相关。在混凝土能充分密实条件下，随着水灰比的降低，混凝土的孔隙率低，混凝土的强度不断提高。与此同时，随着孔隙率降低，混凝土的抗渗性提高，因而各种耐久性指标也随之提高。在现在的高性能混凝土中，除掺入高效减水剂外，还掺入了活性矿物材料，它们不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游离氧化钙的含量，在提高了混凝土强度的同时，也提高了混凝土的耐久性。此外，在排除内部破坏因素的条件下，随着混凝土强度的提高，其抵抗下环境侵蚀破坏的能力也加强。高性能混凝土在配制上的特点是低水灰比，选用优级质原材料，除水泥、水和骨料外，必须掺加足够数量的活性矿物集料和高效减水济，减少水和水泥用量，减少混凝土内部孔隙率，减少体积收缩，提高强度，提高耐久性。
参考文献:
[1] 李红兰，混凝土结构耐久性设计探析[J]，城市建设理论研究2012(06).
[2] 吉新利，针对混凝土结构耐久性设计分析与探讨[J]，中國房地产业，2012(07).
[3] GB 500102-2002混凝土结构设计规范[S]，北京:中国建筑工业出版社,2002.
关键词:水泥混凝土 结构耐久性 分析
中图分类号： TU528.45 文献标识码： A 文章编号：
一、混凝土结构耐久性指标和检测项目
混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。即结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和美观的能力 。
评价混凝土结构耐久性是用如下指标：1、混凝土的碳化；2、 混凝土中钢筋的锈蚀；3、碱-集料反应；4 、混凝土冻融破坏；5 、氯离子侵蚀。
混凝土结构耐久性检测项目有：1、电通量，用通过混凝土的电通量来反应混凝土抗氯离子渗透性能；2、混凝土抗冻标号，用慢冻法测得的最大冻融循环次数来划分的混凝土抗冻性能等级；3、混凝土抗冻等级：用快冻法测得的最大冻融循环次数来划分的混凝土抗冻性能等级；4、抗硫酸盐等级，用抗硫酸盐侵蚀试验方法测得的最大干湿循环次数来划分的混凝土抗硫酸盐侵蚀性能等级；5、快速氯离子迁移系数法，通过测定混凝土中氯离子渗透深度，计算得到氯离子迁移系数来反映混凝土抗氯离子渗透性能的试验方法；6、早期抗裂试验，用于测试混凝土试件在约束条件下的早期抗裂性能；7、抗水渗透试验：（1）渗水高度法：用于以测定混凝土在恒定水压力下的平均渗水高度来表示的混凝土抗水渗透性能；（2）逐级加压法：用于通过逐级施加水压力来测定以抗渗等级来表示的混凝土的抗水渗透性能；8、耐磨性；9、护筋性；10、碱骨料反应。
二、影响混凝土结构耐久性因素
影响混凝土耐性的主要因素有以下两大方面：出现混凝土耐久性降低主要是混凝土内在原因和混凝土结构所处环境的外在原因两方面。
内在原因有：1、在混凝土工程中为了满足混凝土施工工作性要求，高水灰比，因而导致混凝土的孔隙率很高，约占水泥石总体积的25%-40%,特别是其中毛细孔是水分进入的主要通道。各种侵蚀介质、二氧化碳及其它有害物质进入混凝土微孔隙裂缝的内通道，侵蚀混凝土，引起混凝土的耐久性降低。2、水泥石中的水化物稳定性也会对耐久性产生影响。如硅酸盐水泥混凝土耐久性差的一个重要原因之一是水泥石中的水化产物稳定性不足．主要是硅酸盐类水泥水化物中含有物理化学稳定性低的物质3Ca(OH)2. 3H2O、3CaO.SiO2. 3H2O、3CaO.Al2O3. 6H2O、CaO. Fe2O3 H2O、8CaO.Al2O3. 3CaSO4.31H2O等，这些都是天然矿岩中较少有的矿物，易与周围的介质发生反应。在使用过程中会发生各种物理化学变化．从而导致混凝土丧失其原有的性能，硅酸盐水泥水化后的主要化合物是碱度较高的高碱性水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫酸钙，在与外界侵入物质发生反应后丧失碱性，致使里面钢筋锈蚀。3、在水化物中存在一定数量的游离石灰，它的强度极低、稳定性极差，在侵蚀条件下，是首先遭到侵蚀的部分。要大幅度提高混凝土的耐久性，就必须减少或消除这些稳定性差的成分，特别是游离石灰。4、混凝土的碱集料反应会直接引起混凝土的破坏，使混凝土失去其功能。
外部原因有：1、对水泥混凝土有侵蚀作用的介质进入混凝土结构的内部对混凝土产生侵蚀。2、气候，如冻溶使抗冻低的水泥混凝土破坏，高低温差使水泥混凝产生裂缝导致混凝土破坏等。3、地基不均匀沉降、热长冷缩和超载荷产生裂缝外界侵蚀介质进入导致混凝土破坏。
三、提高混凝土耐久性的途径
根据以上对影响混凝土结构耐久性的主要因素的分析，要提高混凝土的耐性久性，一方面是降低混凝土的孔隙率，特别是毛细管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但如果纯粹的降低用水量，混凝土的工作将随之降低，又会导致捣实成型困难，同样造成混凝土结构不致密，甚至出现蜂窝等宏观缺陷，不但不能提高混凝土强度，而且混凝的耐久性将降低。另一方面是改善水泥混凝土中水泥石的成份和性能。提高水泥混凝土的结构耐久性主要从以下几方面采取措施：
1、消除混凝土自身内因和水泥石形成的环境：（1）、对混凝土的原材料进行控制，使混凝土不得产生碱集料反应和混凝土本身的一些物理化学变化，引起混凝土的化学收缩和干缩过大引起开裂，水化热过高引起温度裂缝，硫铝酸钙的延迟生成引起开裂等。因此要提高混凝土的耐久性，就必须减小或消除这些结构破坏因素。限制或消除从原材料引入的碱、S0-23、Cl-等可以引起破坏结构和侵蚀钢筋物质的含量。（2）、水泥混凝土配合比设计时同时充分考虑抗碳化性、抗冻害性、抗盐害性和抗硫酸盐腐蚀性等性能。（3）、加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生，以提高混凝土的耐久性。
2、掺入高效减水剂降低混凝土孔隙率：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，减少水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅降低。水泥在加水搅拌后，会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中，包裹着许多拌和水，从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了满足混凝土拌和物所需的工作性要求，就必须在拌合时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂时，减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水混体系处于相对稳定的悬浮状态。还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝体内游离水释放出来，因而达到减水的目的。通过对比试验表明，当水灰比降低到0.38以下时，消除毛细管孔隙的目标便可以下实现，而掺入高效减水剂，完全可以将水灰比降低到0.38以下。
3、掺入高效活性矿物掺料提高水泥石的稳定性：普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的差，是混凝土不能满足耐久性要求的另一主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料中含有大量活性Si02及活性Al203，它们能和硅酸盐水泥过程中产生的游离石灰及高碱性消化产生二次反映，生成强度更高、稳定性更优的低碱性水化水泥石，从而达到改善水化胶凝物质的成分，消除游离石灰的目的，使水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透路。此外，还能改善集料与水泥石的界面结构和界面区性能。这些重要的作用，对增进混凝土的耐久性及强度都有本质性的贡献。
4、保证混凝土的强度：尽管强度与耐久性是不同概念，但又密切相关，它们之间的本质联系是基于混凝土的内部结构，都与水灰比这个因素直接相关。在混凝土能充分密实条件下，随着水灰比的降低，混凝土的孔隙率低，混凝土的强度不断提高。与此同时，随着孔隙率降低，混凝土的抗渗性提高，因而各种耐久性指标也随之提高。在现在的高性能混凝土中，除掺入高效减水剂外，还掺入了活性矿物材料，它们不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游离氧化钙的含量，在提高了混凝土强度的同时，也提高了混凝土的耐久性。此外，在排除内部破坏因素的条件下，随着混凝土强度的提高，其抵抗下环境侵蚀破坏的能力也加强。高性能混凝土在配制上的特点是低水灰比，选用优级质原材料，除水泥、水和骨料外，必须掺加足够数量的活性矿物集料和高效减水济，减少水和水泥用量，减少混凝土内部孔隙率，减少体积收缩，提高强度，提高耐久性。
参考文献:
[1] 李红兰，混凝土结构耐久性设计探析[J]，城市建设理论研究2012(06).
[2] 吉新利，针对混凝土结构耐久性设计分析与探讨[J]，中國房地产业，2012(07).
[3] GB 500102-2002混凝土结构设计规范[S]，北京:中国建筑工业出版社,2002.