苏州高新区建设工程质量检测有限公司
摘要：混凝土对于建筑工程，是重要的施工材料，也是建筑的主要构成。而对于混凝土的相关研究，可以进一步提高其实用性能。本文通过对混凝土耐久性的相关指标、耐久性试验的研究以及相应的评价方法，结合笔者多年的研究经验，为从事相关行业的科研人员，提供力所能及的帮助和支持。仅供参考。
关键词：评价指标；检测方法；耐久性试验
引言
混凝土的各种性能，对于整个建筑行业的发展，都可能产生巨大的影响。因此，提高混凝土的性能，一直是建筑科研行业的重要任务。而混凝土的耐久性研究，可以进一步剖析混凝土的使用寿命，这对于当前我国的建筑环境以及建筑行业发展，具有重要的现实意义。
一、混凝土耐久性评价指标研究
（一）评价指标的确定
影响混凝土耐久性的因素较多，主要包括钢筋锈蚀、碳化、温度、酸碱性等多方面内容。因此，相对应的参考指标有碳化深度d、氯离子相关系数、酸碱度、抗冻融循环次数、钢筋点位水平等。
每一项影响因素对于混凝土耐久性，都可能产生一定的影响，而这些影响因素，可以同时存在处于复杂的环境里，共同对混凝土产生破坏作用。其中混凝土中，大多存有钢筋的加入，而钢筋本身是不会发生锈蚀作用的。在混凝土的包裹之下，其结构主体pH可以达到12.5以上。高碱性的环境，对于钢筋的影响极为深远，会造成钢筋表面形成一层钝化膜，主要由金属氧化物以及氢氧化物组成。其中，产生的部分氧化反应是由于水泥中的相关物质造成的。而只要这层钝化膜的存在，即便被破坏的几率较大，但是只要在碱性环境中，就可以及时有效修复。因此，混凝土自身可以形成强烈的保护外层，通常很难破坏到内部的结构。但是，当混凝土的内部pH值小于11，那么钢筋的钝化膜结构，可能会产生失稳的效应，而当pH值低于10以下，那么钢筋的钝化膜可以已经被破坏殆尽。因此，为了避免钢筋遭受不必要的破坏，务必控制混凝土的碳化程度。另外，需要减少氯离子的侵蚀。
碳化作用，主要是空气中的CO2与混凝土发生化学反应，产生了一定量的氢氧化钙以及碱性物质，而碳酸钙的pH值接近弱酸性。因此，在碳化作用下，混凝土的外表面，由外向内，进行碳化作用。由于混凝土的碳化作用，是常年累积的综合作用，因此，碳化的速度，是需要考虑混凝土自身的抗渗性、以及空气中CO2的浓度、混凝土的含水量、空气湿度、温度等。这些因素中，每一项的影响因素，由于其含量不同，造成的破坏程度，也同样有所差距。例如，CO2在空气中浓度大约为0.03%到0.04%，混凝土在其他的影响因素不变的情况下，其碳化程度与时间成正比。将钝化膜的厚度增加一倍，则混凝土的碳化时间，可以提高4倍以上，这充分说明了碳化作用对钢筋的影响是由混凝土的密实程度以及钝化层的厚度所决定的。
表1 氯离子含量占比与钢筋腐蚀的影响关系
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氯离子对于钢筋的侵蚀，主要是混凝土中自带含有氯盐的骨料、水、掺和料等。特别是添加剂的使用，例如防冻剂，在冬季施工过程中，大部分的防冻剂都是含有氯化物的存在。同时，在混凝土的周边环境中，也会存在氯离子，经过长时间侵蚀和影响，氯离子可以从混凝土的表面渗透到钢筋的内部。需要注意的是，当混凝土的内容积累到足够浓度的氯离子时，其钢筋的钝化膜会产生相应的破坏，进而影响混凝土的耐久性。氯离子对于钢筋的另外一种影响，就是氯离子可以形成腐蚀电池，由于氯离子的积聚，以及对钢筋的局部破坏，导致钢筋被暴露，而这些暴露的地方形成了铁基体，并且与完整的钝化膜部位形成了电位差。当电位差形成后，结合混凝土内部的水分，形成具有多种杂质的电解质，而暴露的铁基体成为电池中的阳极，受到强烈的电解作用。钢筋的表面会形成一系列的坑点，进而产生足够的破坏，影响混凝土的使用。当阴极和阳极相互对抗时，坑点的发展就会更加迅速，对于钢筋的影响程度也就更加明显。尤其是一些重要的受力钢筋，其产生的破坏性以及相应的安全事故，通常极为严重。因此对于一定寿命的建筑结构，尤其是混凝土建筑结构，要提高防范意识，加强检修力度，从危险的源头，进行有效的预防。因此，氯离子的存在，是混凝土腐蚀的主要成因。经过一系列的试验和研究发现，氯离子的浓度和钢筋的腐蚀性情况存在以下关系。见表1.
二、混凝土耐久性检测和评价方法研究
（一）混凝土渗透性的试验方法
1.透气法
透气法，对于混凝土的相关试验中，是使用较为方便快捷的试验。试验结果受温度以及环境等因素的影响，因此，在试验开展前，需要样品进行干燥处理，同时，提高相应温度。通常混凝土的内部含有一定水分，例如结构水、自由水、层间水等。而这些水分的存在，对于混凝土的内部构造，具有强烈的影响。但是，当试验准备过程中，对于混凝土进行干燥处理，会降低混凝土中的水分，进而降低水分的活性状态，必然会改变混凝土的内部结构，甚至对于内部体系造成一定的破坏，降低了混凝土的性能，最终试验结果缺乏有效的真实性和借鉴意义[1]。
2.透水法
透水法，对于试验机械的要求，相对较高，并且受到检测设备的自身条件限制，无法对渗透性较低的高性能混凝土，进行相应的试验，进而无法产生足够有效的试验结果。透水法的应用特点，对于设备的苛刻程度，是其无法进一步深度推广的重要原因[2]。
3.表面吸水法
该方法是由英国科学家研究所得，虽然经过大量的改进和升级，但是对于试验的最终结论，依然无法起到足够的证明意义。并且该检测方法对于混凝土表面的水分可以有效检测，但是混凝土内部的水分，无法进行相应的检测，因此无法分辨和评价其相关的渗透性指标。
4.氯离子渗透法
氯离子渗透法，是当今混凝土研究的主要试验方法，其研究思路，是利用样品两侧的氯离子浓度差，其中一侧的氯离子向另一侧渗透。在试验过程中，使用的是饱和的氢氧化钙溶液，有效模拟混凝土中的化学成分。当试验开展一定时间后，样品进行烘干、取样等流程，检测两端的氯离子含量，从而计算出氯离子的渗透方向。该试样是为了分析同等类型混凝土的渗透系数。与其他的试验不同，氯离子渗透法，可以非常接近真实的钢筋腐蚀情况，同时，其相关的研究数据以及检测方法，均有相应意义和作用。但是缺点是，试验的过程相对较长，且试验内容较为繁琐，当等待的时间不同时，氯离子的渗透差值也会较大，试验误差相对较多，需要进行多次的试验，才能得到有效的试验数据。
（一）导电性试验方法
经研究表明，混凝土的电阻率以及电位差等指标和混凝土的材料息息相关，尤其是湿度、龄期以及使用的水和骨料，都会对试验的数据产生巨大的波动。因此通过直流电量法、半电池电位法、线性极化法等方法，可以有效测算混凝土的电性能与混凝土的强度、渗透性、亲水性等具有一定的关系。
结论：通过相关内容的研究和推论，混凝土耐久性的影响因素虽然较多，但是，试验的评价内容和评价体系依然是建立在实验室的稳定环境中进行，虽然对于混凝土的相关试验，起到一定的借鉴意义，但是在实际应用过程中，混凝土的破坏因素均为复杂且多样性，在这一方面的研究，还需要进一步的深入。
参考文献：
[1]胡宸瑞.现场暴露混凝土耐久性试验研究及基于Wiener方法的寿命预测[D].兰州理工大学，2019.
[2]吴金龙，丁华柱，李海卿.混凝土耐久性能评价指标、检测和评价方法[J].商品混凝土，2018（11）：1-5.