混凝土耐久性是指混凝土在使用條件下，抵抗周圍環(huán)境中各種因素長期作用而不被破壞的能力?；炷了幍沫h(huán)境條件不同，混凝土耐久性應(yīng)考慮的因素也不同。根據(jù)《混凝土耐久性檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ／T193—2009）、《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》（GB／T50476—2008）、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010—2010）、《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB／T50082—2009），混凝土耐久性主要包括抗凍性能、抗水滲透性能、抗硫酸鹽侵蝕性能、抗氯離子滲透性能、抗碳化性能、堿集料反應(yīng)和早期抗裂性能。

4．6．1 抗凍性

混凝土的抗凍性是指混凝土在使用環(huán)境中，經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，能保持外觀完整性和強度不嚴(yán)重降低的能力。在寒冷地區(qū)，特別是在接觸水且受凍的環(huán)境下的混凝土，要求具有較高的抗凍性能。

混凝土的抗凍性用抗凍標(biāo)號（慢凍法）或抗凍等級（快凍法）表示?？箖鰳?biāo)號（慢凍法）是以28d齡期的100mm×100mm×100mm混凝土立方體試件，在－20～－18℃和18～20℃進行氣凍水融循環(huán)，冷凍時間和融化時間均不小于4h，質(zhì)量損失不超過5％、抗壓強度損失不超過25％時所能承受的最大凍融次數(shù)來確定；抗凍標(biāo)號分為D50、D100、D150、D200、＞D200共5個標(biāo)號?？箖龅燃墸靸龇ǎ┦且?8d齡期的100mm×100mm×400mm混凝土棱柱體試件，在（－18±2）℃和（5±2）℃進行水凍水融循環(huán)，每次凍融循環(huán)應(yīng)在2～4h內(nèi)完成且融化時間不得少于整個凍融循環(huán)時間的1／4、質(zhì)量損失不超過5％、相對動彈性模量下降不超過60％時所能承受的最大凍融次數(shù)來確定?？箖龅燃壏譃镕50、F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400、＞F400共9個等級。另外，當(dāng)混凝土在大氣環(huán)境中且與鹽接觸的條件下，也可采用單面凍融法（又稱鹽凍法）進行抗凍性試驗，它以能夠經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)或者表面剝落質(zhì)量或超聲波相對動彈性模量來表示混凝土抗凍性。

混凝土凍融破壞的原因，主要是混凝土內(nèi)部孔隙中的水結(jié)冰時約有9％的體積膨脹，由此產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)這種內(nèi)應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時，混凝土就會產(chǎn)生裂縫。反復(fù)凍融作用使裂縫不斷擴展直至破壞，體現(xiàn)在凍融過程中混凝土強度下降、混凝土表面（特別是棱角處）產(chǎn)生酥松剝落。

混凝土的抗凍性主要取決于混凝土密實度、內(nèi)部孔隙的大小與構(gòu)造以及含水程度、混凝土自身強度。影響混凝土抗凍性的主要因素有：

①水灰比或孔隙率。水灰比大，則孔隙率大，導(dǎo)致吸水率增大，冰凍破壞嚴(yán)重，抗凍性差。

②孔隙特征。連通毛細(xì)孔易吸水飽和，凍害嚴(yán)重；若為封閉孔，則不易吸水，凍害就小，因此加入引氣劑能提高抗凍性；若為粗大孔洞，則混凝土一離開水面水就流失，凍害就小，故無砂大孔混凝土的抗凍性較好。

③吸水飽和程度。若混凝土的孔隙非完全吸水飽和，冰凍過程產(chǎn)生的壓力會促使水分向孔隙內(nèi)部遷移，從而降低冰凍膨脹應(yīng)力，對混凝土破壞作用就小。

④混凝土的自身強度。在相同的冰凍破壞應(yīng)力作用下，混凝土強度越高，凍害程度也就越低。

⑤降溫速度和冰凍溫度。

提高混凝土抗凍性有效措施主要有：摻入減水劑，降低水灰比，提高混凝土強度和密度；摻入引氣劑改善孔結(jié)構(gòu)；摻入防凍劑減緩結(jié)冰速度，提高初始強度。

4．6．2 抗?jié)B性

混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力水（或油）滲透的能力，它直接影響混凝土的抗凍性和抗侵蝕性。混凝土的抗?jié)B性用抗?jié)B等級（逐級加壓法）或滲水高度（滲水高度法）表示?？?jié)B等級（逐級加壓法），是用齡期28d的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，水壓從0．1MPa開始，每隔8h增加0．1MPa水壓，每組6個試件中有4個試件未出現(xiàn)滲水時的最大水壓力乘以10來確定?？?jié)B等級分為P4、P6、P8、P10、P12、＞P12共6個等級。滲水高度（滲水高度法），是指齡期28d的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件在（1．2±0．05）MPa水壓下恒壓24h的平均滲水高度。

混凝土的抗?jié)B性主要與其密實度及內(nèi)部孔隙的大小和構(gòu)造有關(guān)。混凝土內(nèi)部互相連通的孔隙和毛細(xì)管通路，以及由于混凝土施工成型時振搗不密實產(chǎn)生的蜂窩、孔洞，都會造成混凝土滲水。影響混凝土抗?jié)B性的主要因素如下：

①水灰比?；炷了冶鹊拇笮。瑢ζ淇?jié)B性能起決定性作用，水灰比越大，抗?jié)B性越差。

②水泥品種。水泥細(xì)度越大，水泥硬化體孔隙率越小，強度就越高，其抗?jié)B性越好。

③集料最大粒徑。在水灰比相同時，混凝土集料的最大粒徑越大，其抗?jié)B性能越差，這是由于集料和水泥漿的界面處易產(chǎn)生裂隙和較大集料下方易形成空穴。

④外加劑。在混凝土中摻入某些外加劑（如減水劑等），可減小水灰比，改善混凝土和易性，進而改善混凝土的密實性，從而提高混凝土的抗?jié)B性。

⑤摻合料。在混凝土中加入摻合料，如摻入優(yōu)質(zhì)粉煤灰，由于優(yōu)質(zhì)粉煤灰能發(fā)揮其形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)、微集料效應(yīng)和界面效應(yīng)，可提高混凝土的密實度、細(xì)化孔隙，從而改善孔結(jié)構(gòu)、改善集料與水泥石界面的過渡區(qū)結(jié)構(gòu)，從而提高混凝土抗?jié)B性。

⑥齡期。混凝土凝期越長，水泥水化越充分，則混凝土的密實度越高，抗?jié)B性越好。

⑦施工質(zhì)量。攪拌均勻、振搗密實是混凝土抗?jié)B性能的重要保證。如果振搗不密實，留下蜂窩、孔洞，抗?jié)B性就嚴(yán)重下降，遇溫度過低產(chǎn)生凍害或溫度過高產(chǎn)生溫度裂縫，抗?jié)B性能嚴(yán)重降低。

⑧養(yǎng)護方法。在干燥條件下，混凝土早期失水過多，容易形成收縮裂縫，降低混凝土的抗?jié)B性；而蒸汽養(yǎng)護的混凝土，抗?jié)B性較潮濕養(yǎng)護的混凝土差。因此，保持充分的濕度和適當(dāng)?shù)臏囟?，有利于提高混凝土抗?jié)B性。

提高混凝土抗?jié)B性的措施，實質(zhì)是提高混凝土的密實度，改善混凝土孔結(jié)構(gòu)，以及減少連通孔隙。

4．6．3 抗硫酸鹽侵蝕性

混凝土抗硫酸鹽侵蝕性，是指混凝土在硫酸鹽溶液中，經(jīng)受多次干濕循環(huán)，能保持外觀完整和強度不嚴(yán)重降低的能力。

混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性用抗硫酸鹽等級表示。抗硫酸鹽等級，是以28d齡期的100mm×100mm×100mm混凝土立方體試件，在5％Na2SO4溶液中浸泡（15±0．5）h和在（80±5）℃烘干6h為一個干濕循環(huán)，以混凝土抗壓強度耐蝕系數(shù)下降到不低于75％（即抗壓強度下降不超過25％）時的最大干濕循環(huán)次數(shù)來確定；抗硫酸鹽等級分為KS30、KS60、KS90、KS120、KS150、＞KS150共6個等級。

混凝土硫酸鹽侵蝕，是指外界侵蝕介質(zhì)中的進入混凝土的孔隙內(nèi)部，與水泥石的某些組分（如氫氧化鈣、水化鋁酸鈣）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成膨脹性產(chǎn)物（如鈣礬石、石膏），產(chǎn)生膨脹內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)膨脹內(nèi)應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物破壞?；炷潦芰蛩猁}侵蝕的特征是表面發(fā)白，損害通常在棱角處開始，接著裂縫開展并剝落，使混凝土成為一種易碎的甚至松散的狀態(tài)。

導(dǎo)致混凝土硫酸鹽侵蝕的內(nèi)因主要是水泥石中的水化鋁酸鈣、氫氧化鈣和毛細(xì)孔，外因則是侵蝕溶液中存在；影響因素體現(xiàn)在內(nèi)因有水泥品種、混凝土密實度，外因有侵蝕溶液中的濃度及其他離子（如Mg2＋、Cl－）的濃度、p H值以及環(huán)境條件（如水分蒸發(fā)、干濕交替）等。

摻加活性混合料，可降低混凝土中氫氧化鈣和鋁酸鈣的含量，提高其抗硫酸鹽侵蝕能力；密實或孔隙封閉的混凝土，抗?jié)B性提高，環(huán)境水不易侵入，故其抗硫酸鹽侵蝕提高。因此，防止或減輕混凝土硫酸鹽侵蝕的方法主要有：合理選擇水泥品種或膠凝材料，摻加活性摻合料，降低水灰比，加強搗實和摻加減水劑、引氣劑以提高混凝土密實度和改善孔結(jié)構(gòu)。

4．6．4 抗氯離子滲透性

混凝土在水和氯離子存在的環(huán)境中，由于氯離子濃度差會導(dǎo)致氯離子向混凝土中擴散滲透，當(dāng)氯離子擴散滲透至混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋表面并達(dá)到一定濃度后，將導(dǎo)致鋼筋很快銹蝕，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。對于海洋和近海地區(qū)接觸海水氯化物、降雪地區(qū)接觸除冰鹽的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其混凝土應(yīng)有較高的抗氯離子滲透性。

混凝土抗氯離子滲透性，可以采用快速氯離子遷移系數(shù)法（或稱RCM法）測定，用氯離子遷移系數(shù)表示；或采用電通量法測定、用電通量表示?？焖俾入x子遷移系數(shù)法，是通過測定混凝土中氯離子滲透深度，計算得到氯離子遷移系數(shù)來反映混凝土抗氯離子滲透性能；按氯離子遷移系數(shù)DRCM（×10－12m2／s），抗氯離子滲透性能等級劃分為RCM-Ⅰ（≥4．5）、RCM-Ⅱ（≥3．5，＜4．5）、RCM-Ⅲ（≥2．5，＜3．5）、RCM-Ⅳ（≥1．5，＜2．5）、RCM-Ⅴ（＜1．5）共5個等級。電通量法，是通過混凝土試件在氯離子環(huán)境中的電通量來反映混凝土抗氯離子滲透性能。按電通量QS（C），抗氯離子滲透性能等級劃分為Q-Ⅰ（4000≤QS）、Q-Ⅱ（2000≤QS＜4000）、Q-Ⅲ（1000≤QS＜2000）、Q-Ⅳ（500≤QS＜1000）、Q-Ⅴ（QS＜500）共5個等級。電通量法不適用于摻有亞硝酸鹽和鋼纖維等良導(dǎo)電材料的混凝土抗氯離子滲透測試。

在混凝土中，氯離子主要是通過水泥石中的孔隙和水泥石與集料的界面擴散滲透，因此，提高混凝土的密實度、降低孔隙率、減小孔隙和改善界面結(jié)構(gòu)，是提高混凝土抗氯離子滲透性的主要途徑。提高混凝土抗氯離子滲透性最有效的方法是摻加硅灰、優(yōu)質(zhì)粉煤灰等摻合料。

4．6．5 抗碳化性能

混凝土碳化是指空氣中的二氧化碳在有水存在的條件下，與水泥石中的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣和水。碳化消耗了水泥石中氫氧化鈣，使混凝土堿度降低，減弱了其對鋼筋的防銹保護作用，使鋼筋易出現(xiàn)銹蝕?；炷撂蓟?，干縮產(chǎn)生的壓應(yīng)力使氫氧化鈣晶體溶解，還有碳酸鈣在無壓力處沉積，顯著增加混凝土收縮，使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，并表面出現(xiàn)微細(xì)裂縫，導(dǎo)致混凝土抗拉、抗折強度降低?；炷撂蓟笊傻乃钟欣谒嗟乃饔茫傻奶妓徕}減少了水泥石孔隙，從而使混凝土的抗壓強度提高。但總的來說，碳化作用對混凝土是有害的，尤其是導(dǎo)致混凝土的護筋性降低。

混凝土的抗碳化性能用抗碳化等級表示。抗碳化等級，是以齡期28d的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件在二氧化碳濃度為（20±3）％、溫度為（20±2）℃、濕度為（70±5）％的條件下碳化28d的碳化深度來確定的。按混凝土碳化深度，抗碳化性能等級劃分為T-Ⅰ（30mm≤d）、T-Ⅱ（20mm≤d＜30mm）、T-Ⅲ（10mm≤d＜20mm）、T-Ⅳ（0．1mm≤d＜10mm）、T-Ⅴ（d＜0．1mm）共5個等級。

碳化過程是二氧化碳由表及里向混凝土內(nèi)部逐步擴散的過程，因此，氣體擴散規(guī)律決定了碳化速度的快慢。碳化引起水泥石化學(xué)組成及組織結(jié)構(gòu)的變化，從而對混凝土的化學(xué)性能和物理力學(xué)性能有明顯的影響，主要是對堿度、強度和收縮度的影響。提高混凝土抗碳化能力的措施有：采用較小的水灰比、提高混凝土密實度、改善混凝土內(nèi)孔結(jié)構(gòu)。另外，特別干燥的環(huán)境（相對濕度在25％以下）中，由于缺乏使二氧化碳及氫氧化鈣作用所需要的水分，有利于提高混凝土的抗碳化性能；混凝土在水中或在相對濕度100％條件下，由于混凝土孔隙中的水分阻止二氧化碳向混凝土內(nèi)部擴散，碳化停止。

4．6．6 堿集料反應(yīng)

堿集料反應(yīng)，是指水泥、外加劑等混凝土組成材料及環(huán)境中的堿與集料中的堿活性礦物在潮濕環(huán)境下緩慢發(fā)生膨脹反應(yīng)并導(dǎo)致混凝土開裂破壞。堿集料反應(yīng)包括堿-硅酸反應(yīng)和堿-碳酸鹽反應(yīng)。堿-硅酸反應(yīng)是指堿與集料中的活性氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在集料表面生成復(fù)雜的堿-硅酸凝膠，該凝膠可不斷吸水，體積相應(yīng)地不斷膨脹，從而導(dǎo)致水泥石脹裂或疏松。

采用堿集料反應(yīng)試驗檢測堿集料反應(yīng)，用膨脹率表示。該方法是以75mm×75mm× 275mm的混凝土試件，在溫度38℃及潮濕條件下，堿與集料反應(yīng)所引起的膨脹，來確定是否具有堿集料反應(yīng)潛在危害性。一般認(rèn)為混凝土齡期52周膨脹率小于0．04％時，不具有堿集料反應(yīng)潛在危害性，反之則具有堿集料反應(yīng)潛在危害性。

普遍認(rèn)為發(fā)生堿集料反應(yīng)須同時具備下列3個條件：一是堿含量高；二是集料中存在堿活性礦物，如活性二氧化硅；三是環(huán)境潮濕，水分滲入混凝土。預(yù)防或抑制堿集料反應(yīng)的措施有：

①使用含堿量小于0．6％的水泥，以降低混凝土總的含堿量；

②減少或不用活性集料；

③保持混凝土處在干燥環(huán)境中，混凝土內(nèi)部相對濕度低于75％時，堿-集料反應(yīng)就無法進行；

④使混凝土致密，或包覆混凝土表面，防止水分進入混凝土內(nèi)部；

⑤采用能抑制堿集料反應(yīng)的摻合料，如粉煤灰、硅灰等。

4．6．7 早期抗裂性能

早期裂縫主要是指從混凝土澆筑振搗完畢到混凝土終凝后72h之內(nèi)出現(xiàn)的宏觀裂縫和微裂縫?；炷猎缙诹芽p有水化熱溫差裂縫、自收縮裂縫、塑性吸附分離裂縫、塑性沉落阻滯裂縫、塑性收縮裂縫等。

混凝土的早期抗裂性能用抗裂性能等級表示?；炷猎缙诳沽研阅艿燃壥且猿尚?0min后的混凝土試件（尺寸為800mm×600mm×100mm），在溫度為（20±2）℃、濕度為（60±5）％、風(fēng)速（5±0．5）m／s的條件下放置（24±0．5）h測定的平均開裂面積（單位面積上的裂縫數(shù)目或單位面積上的總開裂面積）來確定的；按單位面積上的總開裂面積c（mm2／m2），混凝土早期抗裂性能等級劃分為L-Ⅰ（1000≤c）、L-Ⅱ（700≤c＜1000）、L-Ⅲ（400≤c＜700）、L-Ⅳ（100≤c＜400）、L-Ⅴ（c＜100）共5個等級。

最易出現(xiàn)的早期裂縫有大體積混凝土水泥水化溫升導(dǎo)致的溫差裂縫、大面積混凝土結(jié)構(gòu)失水收縮裂縫、大風(fēng)環(huán)境下混凝土快速失水導(dǎo)致裂縫。影響混凝土早期抗裂性的因素有：水泥品種、外摻量、集料種類及含量、外加劑、混凝土強度，環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、太陽直射等。相應(yīng)地，改善混凝土早期抗裂性的措施有：

①降低混凝土水化熱，選用低熱、微膨脹、早期強度低、細(xì)度不宜過細(xì)、熟料中鋁酸三鈣含量低、堿含量低的水泥，降低混凝土中水泥用量；

②摻加適量（10％～40％）粉煤灰和礦渣，盡量不用硅灰；

③適當(dāng)提高集料用量和粒徑；摻入塑化劑和膨脹劑，必要時摻入引氣劑；

④控制混凝土早期強度，不讓其發(fā)展太快，一般12h內(nèi)不要超過6MPa；

⑤新澆筑混凝土應(yīng)避免高溫、大風(fēng)天氣和太陽直射；

⑥進行適當(dāng)養(yǎng)護，采用養(yǎng)護劑、覆蓋養(yǎng)護、澆水養(yǎng)護，保持早期適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護溫度和濕度。