混凝土的耐久性解读

2023-07-20 16:30:28 作者：本网整理来源：《腐蚀与防护之友》分享至：

混凝土开裂是土木建设工程的通病。当前，现代混凝土由于高效减水剂发展和广泛使用而带来根本性变化，但同时也增加了现代混凝土开裂风险，设计、施工、监理等环节对现代混凝土的认识不够，泵送混凝土施工工艺的发展也使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。随着工程建设模式的改变，过度追求工程进度不仅造成混凝土得不到充分养护，同时势必导致混凝土追求高早强。那么，裂缝是如何一步一步的影响和摧毁混凝土结构的耐久性呢？

01 关于混凝土裂缝的解读

混凝土全寿命是成长和劣化的动平衡过程，因此开裂是必然的，只是早晚的问题。

裂缝分类

混凝土裂缝的分类，即承载裂缝和非承载裂缝、技术性裂缝和非技术性裂缝、可见裂缝和不可见裂缝、有害裂缝和无害裂缝、早期裂缝（施工期间）和后期裂缝。

裂缝不可避免

裂缝既是一种施工质量不良的表象，实质上是加速混凝土耐久性劣化的最为不利的因素。混凝土的裂缝是不可避免的，但程度是可控的。混凝土耐久性不良大部分情况下都是受周围环境影响或与周围环境介质发生反应，伴随有胀裂、剥落和溃散或其他性能失效等现象。

脆性本质

水泥混凝土易于开裂在于其脆性材料的本质，粒子与粒子之间仅存在弱物理键的相互作用，抗拉强度比抗压强度要小一个数量级。

材料因素

近年来我国混凝土开裂主要是有由于水泥发生了变化、泵送混凝土（外加剂、浆骨比）、混凝土强度等级增加以及大体积混凝土用量增加的原因。

02 主宰混凝土性命攸关的早期裂缝

裂缝是一切侵蚀性介质侵入的通道

按整体论的观点，裂缝是一切侵蚀性介质侵入的通道，已有裂缝的扩展比新产生裂缝容易；已有裂缝的开展比新生成裂缝容易，所以早期开裂后期必然开裂，早期不裂的后期未必不裂，但是尽量减少早期形成的收缩应力则是必要的。控制早期裂缝可减少后期裂缝的宽度和数量。

现代混凝土开裂的原因更为复杂

早期因收缩开裂是混凝土结构开裂的主要诱因，过大内外温差引起的温度应力足以导致混凝土开裂。开裂应力还与混凝土弹性模量，是否开裂与开裂应力大小、都与混凝土抗拉强度有关。

现代混凝土的水胶比变低，泌水速率减小，混凝土表层更容易变干；初裂时间显著提前，养护需要提前，养护方法需要改进。而传统的养护方法已不能满足现代混凝土的发张要求。

高强未必耐久，低强未必不耐久

目前我国住建部有强烈的意愿迅速推进高强混凝土的应用。希望大幅度提高其在混凝土中的比例，这里面潜在很大的危机，即是传统思维和功利思想。有人批评当今高强混凝土工程时说过一句值得深思的话：用没有必要的高强换来了更多的开裂。

那么，为什么保证混凝土结构抗裂比追求强度更重要？混凝土结构安全重视强度，目前结构混凝土设计强度越来越高。但是应该意识到高强未必就耐久，人们可能认为高强混凝土密实，密实的混凝土耐久，这里需要一个前提就是不开裂。

03 找准对策防裂缝于未然

产生早期裂缝的根本原因是什么？

混凝土的收缩变形在约束下产生的拉应力达到混凝土同期抗拉强度的约65%；变形产生的应力和混凝土同期的弹性模量与松弛能力有关；强度提高，弹性模量提高，松弛能力减小；较高温度下成长的抗拉强度与抗压强度的比值比较低温度下的低。

由此，我们需要一系列的措施来控制早期裂缝的形成：

技术路线：控制开裂因素

首先要控制温度和湿度；其次，要减少约束；第三，降低混凝土开裂敏感性，尽量降低强度，减小用水量，使用开裂敏感性的水泥，优化骨料，使用抗裂性好的矿物掺和料；第四，成型工艺的施工是最后的和关键性的环节。

技术路线：重视早期养护

混凝土早期裂缝控制的关键点是要重视早期养护，在实际施工中可用技术和材料较多，比如养护剂、覆盖养护、单分子膜养护剂等。减缩剂外涂养护技术、内养护技术以及内养护与膨胀剂的复合等。

技术路线：配合比做到“三低”

为了获得很好的抗裂性，混凝土配合比设计也必须进行一次重大的改变。即在保证和易性前提下遵循低水泥用量、低水胶比、低单位体积用水量的“三低”的混凝土配合比技术路线。同时，要进行理念的变化，所谓混凝土耐久性可以用控制水胶比的办法来控制是错误的。相比水胶比来说，用水量对控制开裂更为重要。

04 早期裂缝的控制各方有责

混凝土耐久性的提升是系统工程：设计、原材料的选用、混凝土的生产、混凝土结构施工、混凝土的养护，哪一环节出现问题，都将给其他环节的控制增加非常大的难度。任一工程的混凝土耐久性，包括混凝土早期裂缝控制，不可能照搬其他工程，可参考其他工程的经验，就像任一新建构筑物都需要进行设计一样。

建设主管方应该对工期、强度要有符合混凝土工程规律的合理要求；设计方则应该除结构设计外，做好构造设计尽量减小约束和应力集中，合理配筋；施工方要注意混凝土拌和物试配和制备、混凝土成型工艺操作以及合理验收拌和物等环节；质量检测和监督方面要负起检测、监督的责任。

对于管理的建议，首先要加强合同意识，拒绝霸王款；其次是加强档案管理的工作；第三，社会的转型升级需要各行各业的努力，从业人员素质的提高，基于全民素质的提高，人人要从自己做起，把工程当作自家的事来做；最后，底线最重要，否则就要付出代价。

探究混凝土耐久性的提升技术

技术 1：将表面裂缝降低到尽可能低的程度，即早期裂缝控制；

技术 2：提高混凝土表面密实度（无开裂但可能密实度较低），很多降低混凝土早期开裂技术可以明显提高混凝土表层密实度；

技术 3：地下结构应考虑可能的硫酸盐侵蚀，即包括控制混凝土最高温度，以防止延迟钙钒石生成，少用或不用石灰石粉；

技术 4：如可能应对所用骨料进行碱活性试验；

技术 5：后浇带的处理。

05 结束语

混凝土耐久性提升肯定会增加一次性投入，但长期运行成本大大降低，特别是社会效益极为显著。现代混凝土是复杂体系，针对不同原材料、不同环境、不同结构、不同施工必须不断改变技术对策。现代混凝土要获得所需强度并不是问题，但低成本生产出所需强度的混凝土、保持质量稳定以及获得耐久性这三大问题则是现代混凝土攻坚的难点。

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