清水混凝土耐久性研究的现状及展望

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摘要：分析了国内学者对清水混凝土耐久性的研究进展，从影响耐久性的各个因素着手分别介绍了抗渗透性、抗腐蚀性、抗碳化性、抗冻融性能和抗风化抗污染性能的作用机理，从工程角度上提出了一些改善清水混凝土耐久性的措施。针对当前研究的不足之处，展望了其广阔的应用前景和发展优势，指出了其进一步研究发展的方向。

关键词：清水混凝土耐久性研究现状作用机理工程措施发展方向

[Abstract]:The study on durability of as-cast finish concrete has some preliminary results. Analyzed the influencing factor of the durability and taken some engineering measures to improve the durability of as-cast finish concrete, including permeability assistance, carbonization assistance, corrosivity assistance, freezing-thawing resisting performance, weather resistance and so on. At last, thinking about the current shortage on the study, previewed application prospect and pointed out the further development direction.

[Key words]:As-cast finish concrete/Bare Concrete; Durability

中图分类号：TU528.38 文献标识码：A 文章编号：

0引言

清水混凝土(As-cast Finish Concrete/Bare Concrete)又称装饰混凝土，因其极具装饰效果而得名。它属于一次浇注成型，不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面。与普通混凝土相比，要求有良好的外观质量，包括表面光滑平整，色泽均匀一致，施工缝设置整齐美观，不出现普通混凝土常有的质量通病（如蜂窝、麻面、砂带等），表面也不得出现外伤导致损坏和污染的现象[1]。

同时，清水混凝土没有普通混凝土表面的装饰材料保护层而长期于外界环境中，而直接受到外界环境的腐蚀作用。但是由于清水混凝土的表面不需要做保护层而直接将结构混凝土直接于空气中，受到日晒、风、霜、雪、雨的侵蚀和其他化学腐蚀等。因此，对清水混凝土的耐久性提出了非常严格的要求。对于清水混凝土的耐久性研究，通常是指对其外观耐久性进行研究。清水混凝土外观耐久性指的是清水混凝土结构表面在设计使用寿命内，抵抗外界或本身所产生的侵蚀破坏作用，保持其原有性能和外观不被破坏的能力 。因此，研究清水混凝土的耐久性有比较高的经济效益。

1清水混凝土耐久性的研究现状

清水混凝土产生于20世纪20年代，随着混凝土广泛应用于建筑施工领域，建筑师们逐渐把目光从混凝土作为一种结构材料转移到材料本身所拥有的质感上，开始用混凝土与生俱来的装饰性特征来表达建筑传递出的情感。在我国，清水混凝土的高速发展是在1997年开始推广使用之后。发展至今，人们对清水混凝土的研究已经到达了足够成熟的地步。但是由于清水混凝土自身特性，其耐久性的研究起着至关重要的作用。由于国外清水混凝土的发展已经有了很长的历史，他们对清水混凝土耐久性的研究已经有了比较扎实的基础，在此文中我们只介绍在国内的学者们的研究成果。

在我国，现在还没有关于清水混凝土耐久性标准的规范。但是一般要求浇筑成型后的混凝土表面平整光洁，不做任何装饰，垂直偏差小，棱角分明，垂直方正，无大面积鼓包或蜂窝麻面、气泡、开裂，颜色均匀一致，混凝土浇筑无明显“冷露”，接缝过渡自然，无错台、泥浆现象，保持混凝土原汁原味的质感效果。至今为止，国内许多新兴起的清水混凝土建筑在设计往往只考虑混凝土的强度，然而事实上，许多混凝土结构的破坏都是由于耐久性能不足导致。因此我们必须慎重的对待耐久性的问题。

2清水混凝土耐久性研究的主要内容

清水混凝土耐久性的研究主要包括抗渗性能、抗碳化性、抗腐蚀性能、抗冻融性能以及抗风化抗污染性能等。

2.1抗渗性能

清水混凝土的抗渗性包括抗透水性和抗透气性。抗渗性能可以直接影响到其他性能，进而影响清水混凝土的耐久性。席永慧等人的实验表明：混凝土中孔隙率及孔径分布与其抗渗性有密切关系，孔隙率越小，粗大孔隙体积越少，混凝土的密实度就越高，抗渗性能越好；同时配制清水混凝土时采用聚羧酸高效减水剂[2]可较大程度的提高抗渗性能[3]。

2.2抗碳化性能

清水混凝土的碳化[4]与普通混凝土的碳化类似，都是指空气中的 渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程。混凝土中的碱性环境能在其中钢筋表面生成一层致密的氧化膜来保护钢筋不受锈蚀。经过碳化后氧化膜将消失，从而严重影响钢筋的结构性能和表观性能。因此抗碳化性能越强，清水混凝土的耐久性越好。实际工程中混凝土中钢筋保护层一般为 ，也就是说实际工程中允许出现一定的碳化。陈晓芳等人的实验研究表明：在低水胶比的情况下，混凝土的碳化程度可以通过调节胶凝材料总量和粉煤灰参量来控制。

2.3抗腐蚀性能

清水混凝土的腐蚀一般是由硫酸根离子和氯离子导致的。其中硫酸根离子是通过与清水混凝土内部的某些成分发生化学反应，生成难溶盐类，吸水体积膨胀至产生裂纹，从而影响混凝土的表面质量和结构性能。而氯离子是通过渗透到钢筋表面与氧化膜发生化学反应，使其溶解。因此，减少渗透到混凝土中的硫酸根离子和氯离子可以减小混凝土被腐蚀的可能性，从而提高清水混凝土的耐久性。

实验研究[5]表明：在硫酸盐溶液中，经28次循环后，混凝土质量变化在± 以内，混凝土强度继续增长；粉煤灰掺量在 范围内的混凝土，强度比数值随着粉煤灰掺量增加而增大。这表明对于掺加活性掺合料的混凝土，具有良好的抗腐蚀性能而不会发生破坏。

2.4抗冻融性能

在一些寒冷地区，由于连续冻融循环导致清水混凝土开裂、破碎和剥落，对其耐久性产生严重的影响。混凝土的冻融破坏包括水泥石和集料的冻融破坏。其中水泥石的冻融破坏是冰冻区内水泥石的毛细孔内存在渗透压，导致附近未冰冻区内部的水分向冰冻区扩散而使之膨胀，为冰冻区则出现收缩的现象。同时粗集料粒径超过临界粒径时也能导致清水混凝土发生冻融破坏。

工程中提高清水混凝土抗冻融性能的措施[6]有：1.引入适量气泡，控制直径小于1mm，艰巨宜小于0.2mm；2.控制水灰比小于0.45；3.控制混凝土的饱和度，饱和度越大，受冻融程度越大；4. 加强养护，即在混凝土养护期间采取防冻措施，防止清水混凝土在低于临界强度前受冻。

2.5抗风化、污染性能

清水混凝土的风化主要是清水混凝土表面，水泥石析出的 与空气中的一些酸性气体发生化学反应，随水流失，对混凝土的表面造成风化，影响混凝土的表面质量以及耐久性。而清水混凝土的污染是指水泥石中的 与一些含硫化学物生成硫酸钙吸附尘污，这些尘污随水分散于混凝土表面造成不均匀污染，从而影响混凝土的耐久性。

国内一些实验研究表明：胶凝材料用量 、水胶比为 时,混凝土具有良好的抗冻性能，质量损失均在 之内，次冻融循环后耐久性系数均大于 满足《高性能混凝土应用技术规程》中规定达到 的要求。

工程上提高清水混凝土抗冻融性能的主要措施是在清水混凝土表面涂刷一层透明或半透明的、具有强耐候性、高防水性、吸附性低的涂层。

3清水混凝土耐久性研究的展望

根据以上的分析，可以知道，关于耐久性的分析在抗腐蚀性能和抗冻融性能、抗风化污染性能的研究已经达到了比较可靠地程度，但是关于抗渗透性和抗碳化性能的研究还任重道远。未来混凝土世界的发展一定会是高性能混凝土的天下，而清水混凝土作为其中比较具有代表性，应用广泛的一种，人们更加应该对其展开各方面的研究。而对于耐久性的研究将贯穿整个历史。清水混凝土耐久性的研究已经从定性分析发展到今日的定量分析，而随着各种先进手段的发展，比如层次分析、人工神经网络、层次分析、模糊数学等，将来对于清水混凝土耐久性的研究必然会不断的发展成熟[7]。

不管对于耐久性的研究会达到何种程度，它总归是结构可靠性重要组成部分之一。所以，今后耐久性研究的发展一定会在可靠性的基础上找到更长远的方向。

参考文献：

[1] 伊安海.清水混凝土耐久性的试验研究.中国农村水利水电.2009年第7期

[2] 陈健，徐伟.清水混凝土耐久性的内部结构微观分析.建筑施工.第27卷第10期

[3] 席永慧，蒋正武，徐伟.清水混凝土耐久性能的试验研究.粉煤灰综合利用.2006，NO.1

[4] 金伟良，赵羽习. 混凝土结构耐久性研究的回顾与展望.浙江大学学报（工学版）.2002（07），第36卷第4期

[5] 陈晓芳，李红辉.高性能清水混凝土耐久性试验研究.公路.2010年4月第四期

[6] 刘光云，葛勇.清水混凝土耐久性的影响因素及其改进措施.安徽建筑。2004（04）

[7] 程云虹，刘斌.混凝土结构耐久性研究现状及趋势.东北大学学报（自然科学版）.2003（06），第24卷第6期

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