影响混凝土的耐久性的因素

抗渗性

抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。它直接影响着混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。混凝土的抗渗性主要与混凝土密实度及其内部孔隙的大小和构造有关。混凝土内部的互相连通的孔隙和毛细管通路，以及由于在施工过程中，振捣不实而产生的蜂窝、孔洞都会造成混凝土渗水。

我国一般采用抗渗等级来表示混凝土的抗渗性，也有采用相对渗透系数来表示的。抗渗等级是按标准试验方法进行试验，用每组6个试件中4个试件未出现渗水时的最大水压力来表示的。如分为P4、P6、P8、PI0、P12等5个等级，即相应表示能够抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的水压力而不渗水。抗渗等级不小于P6级的混凝土为抗渗混凝土。

影响混凝土抗渗性的因素有水胶比、水泥品种、骨料的最大粒径、养护方法、外加剂及掺合料等。

1）水胶比。混凝土水胶比的大小，对其抗渗性能起决定性作用，混凝土抗渗性随混凝土水胶比的增大而降低，在成型密实的混凝土中，水泥石的抗渗性对混凝土的抗渗性影响最大。

2）骨料最大粒径。在水胶比相同时，混凝土骨料的最大粒径越大，其抗渗性能就越差。这是由于骨料和水泥浆的界面处易产生裂隙和较大骨料下方易形成孔穴。

3）养护方法。在干燥条件下，混凝土早期失水过多，容易形成收缩裂隙，因而降低混凝土的抗渗性。蒸汽养护的混凝土，其抗渗性较潮湿养护的混凝土要差。

4）水泥品种。水泥的细度越大，水泥硬化体孔隙率越小，强度就越高，则其抗渗性越好。

5）外加剂。在混凝土中掺入某些外加剂，如减水剂等，可减小水胶比，改善混凝土的和易性，因而可改善混凝土的密实性即提高混凝土的抗渗性能。

6）掺合料。在混凝土中加入矿物掺合料，如优质粉煤灰，由于优质粉煤灰能发挥其形态效应、活性效应、微骨料效应和界面效应等，可提高混凝土的密实度细化孔隙，从而改善了孔结构以及骨料与水泥石界面的过渡区结构，因而提高了混凝土的抗渗性。

7）龄期。混凝土龄期越长，其抗渗性越好。因为随着水泥水化的进展，混凝土的密实性逐渐增大。

凡是受到水压作用的构筑物的混凝土，就有抗渗性的要求。提高混凝土抗渗性的措施是增大混凝土的密实度和改变混凝土中的孔结构，减小连通孔隙。

抗冻性

混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。在寒冷地区，特别是在接触水又受冻的环境中的混凝土，要求具有较高的抗冻性能。混凝土受冻融作用破坏的原因，是由于混凝土内部孔隙中的水在负温下结冰后体积膨胀造成的静水压力以及因冰水蒸气压的差别推动未冻水向冻结区的迁移所造成的渗透压力。当这两种压力所产生的内应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会产生裂缝，多次冻融使裂缝不断扩展直至破坏。

混凝土的密实度、孔隙构造和数量、孔隙的充水程度是决定抗冻性的重要因素。因此，当混凝土采用的原材料质量好、水胶比小、具有封闭细小孔隙（如掺入引气剂的混凝土）及掺入减水剂、防冻剂等时其抗冻性都较高。

随着混凝土龄期增加，混凝土抗冻性能也得到提高。因为水泥不断水化，可结冰的水量减少；水中溶解：盐浓度随水化深入而增加，冰点也随龄期而降低，抵抗冻融破坏的能力也随之增强。所以延长冻结前的养护时间可以提高混凝土的抗冻性。一般在混凝土抗压强度尚未达到5.0MPa或抗折强度尚未达到1.0MPa时，不得遭受冰冻。

混凝土抗冻性一般以抗冻等级表示。抗冻等级是采用快冻法（水冻水融）以龄期28d的试块在吸水饱和后，承受反复冻融循环，以抗压强度下降不超过25%，而且重量损失不超过5%时所能承受的最大冻融循环次数来确定。混凝土抗冻等级划分为以下几级：F50、F100、FI50、F200、F250、F300、F350、F400和大于F400等9个等级，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为50、100、150、200、250、300、350和400。

提高混凝土抗冻性的最有效方法是采用加入引气剂、减水剂和防冻剂。

抗侵蚀性

当混凝土所处环境中含有侵蚀性介质时，混凝土便会遭受侵蚀，通常有软水侵蚀、硫酸盐侵蚀、镁盐侵蚀、碳酸侵蚀、一般酸侵蚀与强碱侵蚀等。混凝土在海岸、海洋工程中的应用也很广泛，海水对混凝土的侵蚀作用除化学作用外，尚有反复干湿的物理作用；盐分在混凝土内的结晶与聚集、海浪的冲击磨损、海水中氯离子对混凝土内钢筋的锈蚀作用等，也都会使混凝土遭受破坏。

混凝土的抗侵蚀性与所用水泥的品种、混凝土的密实程度和孔隙等特征有关。密实和孔隙封闭的混凝土，环境水不易侵入，故其抗侵蚀性较强。所以，提高混凝土抗侵蚀性的措施，主要是合理选择水泥品种、降低水胶比、提高混凝土的密实度和改善孔结构。

抗氯离子渗透性

环境中水、土壤中的氯离子因浓度差会向混凝土内部扩散渗透，当到达混凝土结构中的钢筋表面并达到一定浓度时，将导致钢筋快速锈蚀，严重影响混凝土结构的耐久性。

对于近海或海洋地区接触海水氯化物，或降雪地区接触除冰盐的钢筋混凝土结构的混凝土应有较高的抗氯离子渗透性。该性能可采用快速氯离子迁移系数法或电通量法测定，分别用氯离子迁移系数和电通量表示。

在混凝土中氯离子主要通过水泥石中的孔隙和水泥石与骨料界面进行扩散渗透，因此，提高混凝土的密实度、降低孔隙率、改善界面结构是提高混凝土抗氯离子渗透性的主要途径，其中最有效的方法是掺入硅灰、粒化高炉矿渣粉、优质粉煤灰等矿物掺合料。

混凝土的碳化（中性化）

混凝土的碳化作用是指大气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化过程就是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程。因此，气体扩散速度决定了碳化的快慢。碳化消耗了混凝土中的部分氢氧化钙，使得混凝土碱度降低，引起水泥石化学组成及组织结构的变化，从而会对混凝土的化学性能和物理力学性能产生明显的影响，主要是对强度、收缩的影响。

碳化对混凝土性能既有有利的影响，也有不利的影响。

碳化降低了混凝土的碱度，就减弱了对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀。由于在干缩产生的压应力下的氢氧化钙晶体溶解和碳酸钙在无压力处沉淀，将显著增加混凝土的收缩。

另外，碳化使得混凝土的抗压强度增大，其原因是碳化放出的水有利于水泥的水化作用，而且碳酸钙的沉淀减少了水泥石内部的孔隙。

混凝土所处环境条件中空气中的二氧化碳浓度、相对湿度等因素也会影响混凝土的碳化速度。二氧化碳浓度增大自然会加速碳化进程。例如，一般室内较室外快，二氧化碳含量较高的工业车间（如铸造车间）碳化快。当混凝土在水中或在相对湿度100%的条件下，由于混凝土孔隙中的水阻止了二氧化碳向内部扩散，碳化停止。同样，处于特别干燥的条件（如相对湿度在25%以下）下的混凝土，则由于缺少使二氧化碳及氢氧化钙作用所需的水分，碳化也会停止。一般认为相对湿度在50%-75%时碳化速度最快。

碱骨料反应

当粗骨料中夹杂着活性氧化硅（活性氧化硅的矿物形式有玉髓蛋白石和鳞石英等，含有活性氧化硅的岩石有凝灰岩、流纹岩和安山岩等）时，如果混凝土中所用的水泥又含有较多的碱，就可能发生碱骨料破坏。这是因为水泥中碱性氧化物水解后生成的氢氧化钠和氢氧化钾会与骨料中的活性氧化硅起化学反应，结果是在骨料表面生成了复杂的碱——硅酸凝胶。这样就改变了骨料与水泥浆原来的界面，生成的凝胶是无限膨胀的，即不断吸水后体积可以不断肿胀，由于凝胶被水泥石所包围，当凝胶吸水不断肿胀时，就会把水泥石胀裂。这种碱性氧化物和活性氧化硅之间的化学作用通常称为碱骨料反应（concretealkaliaggregatereaction）。

重要工程的混凝土所使用的碎石或卵石应进行碱活性检验。若怀疑骨料中含有引起碱——碳酸盐反应的物质，应用岩石柱法进行检验，经检验判定骨料有潜在危害时，不宜做混凝土骨料。另外，粗骨料中严禁混入煅烧过的白云石或石灰石块。

抑制碱骨料反应的措施：尽可能选择非活性骨料；严格控制混凝土中总的碱量，符合现行有关标准的规定。选择低碱水泥（含碱量不大于0.6%），以降低混凝土总含碱量。另外，在混凝：土配合比设计中，在保证质量要求的前提下，尽量降低水泥用量，从而进一步减少混凝土的含碱量。当掺入外加剂时，必须控制外加剂的含碱量。硅灰、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰（高钙高碱粉煤灰除外）等活性矿物掺合料，对碱骨料反应有明显的抑制作用，因为活性混合材料可与混凝土中碱（包括Na+、K+和Ca2+）起反应，又由于它们是粉状、颗粒小、分布较均匀，因此反应进行得快，而且反应产物能够均匀地分散在混凝土中，而不集中在骨料表面，从而降低了混凝土中的含碱量，抑制碱骨料反应。