高性能混凝土的耐久性及其提高措施

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发布时间：2021-09-15

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高性能混凝土的耐久性及其提高措施
李云洲
(滁州市沙河集水库管理处，安徽滁州 239060)
[摘要] 从高性能混凝土耐久性的涉及面、影响因素及提高措施等方面进行了简单介绍，总结了高性能混凝土耐久性
的主要涉及面、探讨了高性能混凝土耐久性的影响因素、分析了高性能混凝土耐久性的提高措施，最后指出
必须改善混凝土耐久性能、延长混凝土构筑物使用寿命、研制并应用高耐久混凝土。
[关键词] 高性能混凝土；耐久性；影响因素；提高措施
[中图分类号] TU528．31 [文献标志码] A [文章编号] 1001—523X(2011)01—0015—02
高性能混凝土是出现于20世纪80年代的一种新型混
凝土，中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会定义其
为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与
施工的混凝土；而欧洲混凝土学会和国际预应力混凝土协会
定义HPC为水灰比低于0．4的混凝土，注重耐久性；在日本，
HPC被定义为高流态自密实混凝土，看重工作性；美国注重
高强度和尺寸稳定性。尽管各国定义不同，但耐久性是各国
研究的重点。
1 高性能混凝土耐久性的涉及面
1．1 抗渗性
混凝土的抗渗性是指混凝土在水压力下抵抗渗透的能
力。混凝土是由水泥石、骨料与界面三相组成的，水泥石与
骨料本身都含有空隙。但从整体来说，混凝土的空隙是由于
施工浇筑的不密实和泌水造成的。如果水泥石的水化程度
相同，水灰比越低，渗透性越低。高性能混凝土的水灰比一
般在0．38以下，其水泥石抗渗性比普通混凝土中水泥石抗
渗性高。高性能混凝土中掺人火山灰材料如硅粉、粉煤灰等
以后，可用来增强薄弱的基体—— 骨料界面区。
1．2 碳化
早期的混凝土由于ca(OH)，溶液的存在而呈碱性。随
着空气中CO 向混凝土内部的扩散，ca(OH) 被消耗，生成
了碳酸盐或其他物质，从而使混凝土原有的碱性降低，pH值
下降到8．5左右，此种现象被称为混凝土的碳化。混凝土碳
化本身对混凝土并没有危害，而且可能是有利的，因为形成
致密的表面方解石微结晶层，填充了碳化区部分毛细孔，提
高了抗压强度。但是由于碳化降低了孔隙溶液的pH值，破
坏了钢筋的钝化膜。当pH 值下降到11．5时，钢筋开始锈
蚀。随着锈蚀程度的增加，混凝土表面出现裂缝，与钢筋的
粘结力降低。钢筋的断面发生缺损，使钢筋混凝土造成重大
收稿日期：2010—10—15
作者简介：李云洲(1979一)，男，安徽省来安县人，毕业于安徽建工学
院，本科，工程师，从事水利工程管理工作。
损伤，耐久性大大降低。
1．3 抗猿性
混凝土中的冻害，是由于混凝土毛细孑L中的水分受到冻
结，体积膨胀，产生膨胀压力造成的。而此时没有冻结的水
分处于过冷状态，在膨胀压力下，过冷水在流到附近孔隙和
毛细管的运动过程中，又产生了液体压力。处于水饱和状态
的混凝土受冻时，其毛细孔壁可能同时受两种压力的作用。
当压力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂。经过反
复冻融循环后，混凝土中的裂缝会互相贯通，其强度也会逐
渐降低。最后甚至会完全丧失，使混凝土遭受由表及里的破
坏。当前，关于高性能混凝土中掺硅粉是否能改善混凝土的
抗冻融性能仍是一个有争议的问题。
1．4 碱一集料反应
碱一集料反应是指混凝土中的碱与集料中的活性组分
之间发生的破坏性膨胀反应，是影响混凝土耐久性最主要的
因素之一。碱一集料反应的两个主要原因有：水泥及其他原
材料中含碱量过高，这主要来自于水泥；混凝土原材料中碱
活性成分太多，主要是骨料中的活性5i0：。依据参与碱一集
料反应的岩石种类与反应机理，碱一集料反应可分为碱一硅
酸反应、碱一硅酸盐反应和碱一碳酸盐反应。
2 高性能混凝土耐久性的影响因素
影响混凝土耐久性的主要因素大致可以分为以下
2点：
首先，在混凝土工程中为了满足混凝土施工和易性要
求，即用水量大、水灰比高，因而导致混凝土的孔隙率很高，
约占水泥石总体积的25％～40％，特别是其中毛细孔占相当
大部分，毛细孔是水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳及其
它有害物质进入混凝土内部的通道，引起混凝土耐久性的
不足。
其次，水泥石中的水化物稳定性不足也会对耐久性产生
影响。此外，在水化物中还有数量很大的游离石灰，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