高性能混凝土的耐久性研究
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【摘要】随着我国建筑事业的迅速发展，建筑物的高度越来越大，结构越来越复杂，对混凝土的性能要求也越来越高，因此，高性能混凝土在建筑工程中的应用也将越来越广泛。高性能混凝土的耐久性也成了人们考虑的重点之一，文章从高性能混凝土与普通混凝土的区别入手，分析了影响高性能混凝土耐久性的因素，并提出了提高高性能混凝土耐久性的措施，以供同行参考、交流。
关键词：高性能混凝土 耐久性 研究
随着经济的发展，人们对建筑结构的要求不断提高，建筑工程技术也在迅速的更新、进步，建筑高度越来越高、结构体系越来越复杂，对混凝土的要求也越来越高，因此高性能混凝土的应用越来越广泛。高性能混凝土的耐久性也成了人们考虑的重点之一，文章从高性能混凝土与普通混凝土的区别入手，分析了影响高性能混凝土耐久性的因素，并提出了提高高性能混凝土耐久性的措施，以供同行参考。
耐久性指的是混凝土结构在正常使用过程中，受到外部环境及内部因素的作用下，仍然能保证其工作性能的一种特性，也就是说在设计使用寿命内，抵抗外部影响因素及自身产生的破坏的一种功能。耐久性是一项综合性功能，包含很多方面的内容，比如抗冻性、抗侵蚀性、抗渗性、抗碳化等，其中任何一项都性能都决定着混凝土耐久性。
1 高性能混凝土与普通混凝土的区别
高性能混凝土是在普通混凝土的基础上发展起来的一种高技术混凝土，耐久性是其主要的设计指标。高性能混凝土与普通混凝土主要存在以下四个方面的区别。①特征指标不一样。普通混凝土最基本的特征指标是强度，而高性能混凝土的首要特征指标是耐久性，另外，还同时兼顾强度、体积稳定性、工作性能等。②材料组成不一样。众所周知，普通混凝土主要的组成材料为：水泥、粗骨料、细骨料、水，而高性能混凝土则增加了矿物掺合料与化学添加剂。③水胶比不一样。普通混凝土的水胶比一般控制在0.4～0.8，而高性能混凝土的水胶比要求小于0.38，有的甚至达到0.2或者更小。④微观结构不一样。普通混凝土中的毛细孔体积占的比例高，混凝土密实性较差，而高性能混凝土由于水胶比小，又掺合了超细粉料，因此，毛细孔的数量大大减少，密实程度也大大的提高。
归根结底，高性能混凝土与普通混凝土的区别还是在于二者的配合比不同，配合比设计的好坏直接关系到高性能混凝土的耐久性及其工作性能。
2 耐久性的影响因素分析
由于高性能混凝土的耐久性包含多方面的内容，本文仅对其抗渗性、抗碳化性、抗冻性及抗侵蚀性进行粗略的分析。
2.1 抗渗透性
实践证明，混凝土的耐久性与其抗渗性有很大关系，抗渗性是评价混凝土耐久性的重要指标之一。抗渗性是指混凝土在压力水的作用下抵抗渗透的能力。其抵抗水侵入混凝土内部的能力越强，表明其抗渗性越好。而在实际大气环境中，环境水都含有大量的腐蚀性物质，当这些物质进入混凝土内部将造成混凝土腐蚀及钢筋锈蚀，严重影响了混凝土的耐久性。
2.2 抗碳化性能
混凝土碳化指的是混凝土中的水化产物与空气中的二氧化碳发生化学反应，生成碳酸盐的现象。碳化将导致混凝土强度、结构等发生变化，尤其是大大降低了混凝土的PH值，导致钢筋腐蚀，从而严重影响到钢筋混凝土结构的耐久性。
混凝土本身的密实程度及碱性储备的大小直接影响到其抗碳化性。也就是说，混凝土的密实程度高，孔隙率小、抗渗性能强，碱性物质的含量大，那么混凝土的抗碳化性能也就强，耐久性也就好；反之，则差。
2.3 抗冻性
抗冻性指的是混凝土在水饱和的状态下承受反复冻融循环作用而仍然能保持其工作性能，不被破坏的功能。寒冷地区，往往由于冻融的影响，从而导致混凝土的性能降低，甚至破坏。抗冻性因可以间接的反映出混凝土的抗渗性及抗冰晶压力的能力，也是作为评定混凝土耐久性的重要指标。
由于在温度极低的环境下，混凝土毛细孔内的水结冰，体积膨胀而产生压力；其余的水则流向附近的毛细孔内，水在流动过程中，产生水压力；在膨胀力及水压力的作用下，混凝土结构破坏，我们将这种现象称为混凝土的冻害。冻害除了会导致混凝土的结构组织劣化，还将会造成混凝土构件表面剥落与开裂。混凝土是硬化后的水泥浆与骨料组成成的含有脉细孔的材料。水胶比的大小决定了其孔隙率的大小及毛细孔的多少。因此，水胶比越低、养护越好的混凝土结构就越密实，其抗冻性也就越好。
2.4 抗侵蚀性
混凝土侵蚀主要是来源于环境中的Cl-与S042-。其中Cl-主要来源于外部环境（比如海水）或者是在混凝土的生产过程中参入了含有氯离子掺合料。当氯离子的含量过大时将会对钢筋产生腐蚀作用，因此，应该尽量的避免采用含有氯离子的掺合料，或者提高混凝土的碱性，都可以提高其抗侵蚀性。
混凝土硫酸盐侵蚀破坏是一个复杂的物理化学过程，机理十分复杂，其实质是外界侵蚀介质中的 S042-进入混凝土的孔隙内部，与水泥石的某些组分发生化学反应生成膨胀性产物，使混凝土表层开裂或软化。 裂缝又助长了硫酸根离子的渗透，进一步加速了混凝土的破坏，使混凝土强度严重下降，耐久性丧失。 根据结晶产物和破坏形式的不同，硫酸盐侵蚀破坏可分为两种类型：钙矾石膨胀破坏和石膏膨胀破坏。
3 提高高性能混凝土耐久性的措施
3.1提高骨料质量
高性能混凝土已经成为混凝土发展的方向与趋势，而高性能混凝土的发展必须要求高质量的砂石材料作保障。若砂石材料的质量差、离散性大，那么高性能混凝土也就得不到很好的发展。
骨料的粒径、颗粒形状、表面结构与矿物成分对界面区的水泥石显微结构都有显著的影响，高性能混凝土由于其水泥石强度很高，水泥石与骨料的结合力很强，其破坏断面中的骨料几乎都遭到破坏，骨料的岩石抗压强度就成为高性能混凝土强度的一个制约因素。 在选择粗细骨料时，注意骨料的品种、表观密度、吸水率、粗骨料的强度、最大粒径、级配、体积用量，砂率、碱活性组分等。
3.2 掺入高效活性矿物超细粉
由于高性能混凝土其水胶比很小，因此，其中有一部分水泥不能水化，而只能够起到填充的作用，那么我在进行高性能混凝土配合比设计时就可以采用高效活性矿物超细粉来置换一部分水泥，这些活性矿物超细粉又可以与胶凝材料发生化学反应，其生成物对水泥石孔结构起填充作用，提高水泥石的密实度，改善水泥石与粗骨料间的界面结构，提高了混凝土的强度、耐久性以及工作性能，改善了其抗渗性、抗化学腐蚀性，可减少坍落度损失和水化放热量，减少钢筋锈蚀。目前，经常被人们采用的活性矿物超细粉主要有以下几种：优质粉煤灰、沸石粉、磨细矿渣、硅粉等。
3.3 掺入高效减水剂
在保证混凝土施工所需要的流动性的前提下，降低水胶比，尽量的减少水的用量，可以降低混凝土的孔隙率，提高混凝土的密实度，从而提高其耐久性。使用高效减水剂便可以达到次目的，可以在保证混凝土的工作性能满足要求的同时，能够大量的减少拌合用水量。
我们又将高效减水剂称之为超塑化剂，它比普通减水剂的减水效率更高。混凝土搅拌时，将产生一种絮凝状结构，其中包裹着大量的水，从而导致了新拌混凝土的性能下降。当加入高效减水剂后，水泥和超细粉的粒子，就会吸附高效减水剂的分子，在表面形成扩散双电子层的离子分布，使水泥粒子在静电斥力作用下分散，有效的阻止其絮凝结构的产生，可以在低水胶比的条件下，提高混凝土的流动性。许多研究表明，当混凝土的水胶比低于0.38时，便可以有效消除混凝土中的毛细孔隙，而加入高效减水剂，将混凝土的水胶比控制在0.38以下是完全可以实现的。
4 结束语
随着建筑行业的发展，高性能混凝土已经越来越广泛的得到应用，而作为高性能混凝土非常重要指标的耐久性，也越来越被人们重视。虽然通过采用高质量的砂石材料、采用高效减水剂、参入活性矿物超细粉等措施都可以提高其耐久性，但是，在施工过程中也必须严格按照配合比设计称量，并且做好混凝土的振捣、养护工作，才能达到真正提高高性能混凝土的耐久性的目的。
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