港口工程中水泥混凝土耐久性的探讨

    摘 要：随着混凝土工程实践经验的积累，已开始注意到混凝土表面特性对耐久性的重要
影响。众所周知，混凝土是一种多相、不均质、多孔的复合体系，具有一定的渗透性，当其表
面存在相对压力、浓度和电位差时，就会发生介质的迁移，混凝土的许多性能在一定程度上
都与其孔隙率、孔隙结构和孔连通程度有关。混凝土表面层对结构起着防护作用，可以抵御
来自外部环境的物理和化学劣化的作用，例如碳化、化学侵蚀、钢筋锈蚀、冻融破坏等，对混
凝土结构的长期耐久性起着决定性的影响。本文通过一系列试验并结合国内某港口工程实例，
进行了混凝土表面渗透性对混凝土耐久性影响的系统分析。

 

　　关键词：表层渗透性；碳化；抗冻性；孔结构；耐久性

 

　　

1 试验方法 

　　国内某港口建设过程中，

C50 预制方桩在施打过程中由于遇到坚硬地质结构，施打次

数增大，为检测施打过程对混凝土桩身是否造成破坏，进行了表层渗透性、超声波法匀质性、
回弹取芯等检验，并对钻取的芯样进行了强度、碳化、氯离子渗透性、冻融循环等试验。由于
海工混凝土受侵蚀最严重的部位属于潮差区及浪溅区，本研究选择了潮差区的桩身进行试
验。

 

　　试验采用

 autoclam 自动渗透性测试仪，拟同时在现场对混凝土构件进行吸水量、渗水

量和透气性三项指标的检验。由于渗透试验中的吸水量试验对混凝土材料的表面含湿量有严
格的限制，对于潮差区的混凝土，其含湿量较高，经过测试发现无法进行吸水性试验，本
研究主要选用了不受含湿量影响的渗水量试验方法作为试验研究手段。渗水量试验测试水压
恒为

 50 kPa （0.5 ba）r，控制器自动采集每分钟的渗水量。文中水渗透系数的单位为 10-

7m3/min1/2。 
　　

2 数据分析 

　　

2.1 混凝土碳化深度与表面渗透性之间的关系 

　　混凝土碳化是空气中

 CO2 与水泥中的碱性物质相互作用，使其成分、结构和性能发生

变化，使用机能下降的一种很复杂的物理化学过程。

CO2 可以与混凝土中的铝酸盐及 C-S-H 

产物反应，使凝胶分解成

 CaCO3 以及无定型硅胶等多孔状结构。混凝土碳化后的孔结构改

变，影响混凝土与侵蚀离子的化学结合能力，可能导致混凝土中化学结合和物理吸附的氯
离子释放出来，增加了自由氯离子的数量。混凝土碳化的主要危害是混凝土碱度降低，使钢
筋表面在高碱环境下形成的对钢筋起保护作用的致密氧化膜（钝化膜）

 遭到破坏，使混凝

土失去对钢筋的保护作用，导致混凝土中钢筋锈蚀。同时，混凝土的碳化还会加剧混凝土的
收缩，这些都可能导致混凝土的裂缝和结构的破坏。寒冷地区或冬季气候条件下，混凝土遭
受冻融循环造成内部微裂缝和表面剥落；同时，大气环境中的

 CO2 侵入混凝土，破坏钢筋

表面钝化膜引起锈蚀，在两者共同作用下，最终导致混凝土破坏，这也是许多混凝土结构
未达到设计使用年限便过早失效的原因之一。

 

　　碳化是

 CO2 通过混凝土表面缓慢向内部扩散的过程。混凝土碳化速率主要受扩散到孔

系统中的

 CO2 和孔结构的影响，混凝土中 CO2 的浓度梯度可以作为 CO2 迁移的驱动力。从

分析可以看出碳化过程与混凝土渗透性有密切联系。分析可以得出混凝土渗透性能与国家标
准中加速碳化条件下混凝土碳化深度之间的相关性结果。混凝土的水渗透系数与混凝土碳化
深度的对数值之间存在良好的线性关系，随着渗透系数的增大，混凝土碳化深度逐渐增加。