是什么在摧毀混凝土的耐久性？

混凝土開(kāi)裂是土木建設工程的通病。當前，現代混凝土由于高效減水劑發(fā)展和廣泛使用而帶來(lái)根本性變化，但同時(shí)也增加了現代混凝土開(kāi)裂風(fēng)險，設計、施工、監理等環(huán)節對現代混凝土的認識不夠，泵送混凝土施工工藝的發(fā)展也使得混凝土裂縫控制的技術(shù)難度大大增加。隨著(zhù)工程建設模式的改變，過(guò)度追求工程進(jìn)度不僅造成混凝土得不到充分養護，同時(shí)勢必導致混凝土追求高早強。那么，裂縫是如何一步一步的影響和摧毀混凝結構的耐久性呢？

清華大學(xué)土木水利學(xué)院廉慧珍教授在曾在2014年混凝土行業(yè)高峰論壇暨第四屆全國混凝土配合比設計與質(zhì)量控制技術(shù)交流會(huì )上，就混凝土早期裂縫控制進(jìn)行了深層次的解讀。她認為，混凝土全壽命是成長(cháng)和劣化的動(dòng)平衡過(guò)程因此開(kāi)裂是必然的，只是早晚的問(wèn)題。

關(guān)于混凝土裂縫的解讀

對于混凝土裂縫的分類(lèi)，廉慧珍別具匠心的做了歸納與總結，即承載裂縫和非承載裂縫、技術(shù)性裂縫和非技術(shù)性裂縫、可見(jiàn)裂縫和不可見(jiàn)裂縫、有害裂縫和無(wú)害裂縫、早期裂縫（施工期間）和后期裂縫。
 2、裂縫不可避免
同時(shí)，在2014年混凝土工程技術(shù)專(zhuān)家委員會(huì )科技論壇上，重慶大學(xué)的錢(qián)覺(jué)時(shí)教授也對混凝土裂縫做了詳細的講解。他認為，裂縫既是一種施工質(zhì)量不良的表象，實(shí)質(zhì)上是加速混凝土耐久性劣化的最為不利的因素?；炷恋牧芽p是不可避免的，但程度是可控的。他總結，混凝土耐久性不良大部分情況下都是受周?chē)h(huán)境影響或與周?chē)h(huán)境介質(zhì)發(fā)生反應，伴隨有脹裂、剝落和潰散或其他性能失效等現象。
 3、脆性本質(zhì)
北京建筑大學(xué)宋少民教授則認為，水泥混凝土易于開(kāi)裂在于其脆性材料的本質(zhì)，粒子與粒子之間僅存在弱物理鍵的相互作用，抗拉強度比抗壓強度要小一個(gè)數量級。
 4、材料因素
而沈陽(yáng)建筑大學(xué)教授張巨松從材料方面的因素也對混凝土開(kāi)裂進(jìn)行了解讀，他認為，近年來(lái)我國混凝土開(kāi)裂主要是有由于水泥發(fā)生了變化、泵送混凝土（外加劑、漿骨比）、混凝土強度等級增加以及大體積混凝土用量增加的原因。

主宰混凝土性命攸關(guān)的早期裂縫

NO.1裂縫是一切侵蝕性介質(zhì)侵入的通道
廉慧珍教授認為，按整體論的觀(guān)點(diǎn)，裂縫是一切侵蝕性介質(zhì)侵入的通道，已有裂縫的擴展比新產(chǎn)生裂縫容易；已有裂縫的開(kāi)展比新生成裂縫容易，所以早期開(kāi)裂后期必然開(kāi)裂，早期不裂的后期未必不裂，但是盡量減少早期形成的收縮應力則是必要的?？刂圃缙诹芽p可減少后期裂縫的寬度和數量。
 NO.2現代混凝土開(kāi)裂的原因更為復雜
錢(qián)覺(jué)時(shí)認為，早期因收縮開(kāi)裂是混凝土結構開(kāi)裂的主要誘因，過(guò)大內外溫差引起的溫度應力足以導致混凝土開(kāi)裂。開(kāi)裂應力還與混凝土彈性模量，是否開(kāi)裂與開(kāi)裂應力大小、混凝土抗拉強度有關(guān)。
現代混凝土的水膠比變低，泌水速率減小，混凝土表層更容易變干；初裂時(shí)間顯著(zhù)提前，養護需要提前，養護方法需要改進(jìn)。而傳統的養護方法已不能滿(mǎn)足現代混凝土的發(fā)張要求。
 NO.3高強未必耐久，低強未必不耐久
宋少民強調，目前我國住建部有強烈的意愿迅速推進(jìn)高強混凝土的應用。希望大幅度提高其在混凝土中的比例，這里面潛在很大的危機，即是傳統思維和功利思想。有人批評當今高強混凝土工程時(shí)說(shuō)過(guò)一句值得深思的話(huà)：用沒(méi)有必要的高強換來(lái)了更多的開(kāi)裂。
那么，為什么保證混凝土結構抗裂比追求強度更重要？宋少民建議，混凝土結構安全重視強度，目前結構混凝土設計強度越來(lái)越高。但是應該意識到高強未必就耐久，人們可能認為高強混凝土密實(shí)，密實(shí)的混凝土耐久，這里需要一個(gè)前提就是不開(kāi)裂。

找準對策 防裂縫于未然

那么，產(chǎn)生早期裂縫的根本原因是什么？廉慧珍教授總結：
混凝土的收縮變形在約束下產(chǎn)生的拉應力達到混凝土同期抗拉強度的約65%；變形產(chǎn)生的應力和混凝土同期的彈性模量與松弛能力有關(guān)；強度提高，彈性模量提高，松弛能力減??；較高溫度下成長(cháng)的抗拉強度與抗壓強度的比值比較低溫度下的低。
由此，我們需要一系列的措施來(lái)控制早期裂縫的形成：
 1、技術(shù)路線(xiàn)：控制開(kāi)裂因素
廉慧珍教授認為，首先要控制溫度和濕度；其次，要減少約束；第三，降低混凝土開(kāi)裂敏感性，盡量降低強度，減小用水量，使用開(kāi)裂敏感性的水泥，優(yōu)化骨料，使用抗裂性好的礦物摻和料；第四，成型工藝的施工是最后的和關(guān)鍵性的環(huán)節。
 2、技術(shù)路線(xiàn)：重視早期養護
錢(qián)覺(jué)時(shí)教授認為，混凝土早期裂縫控制的關(guān)鍵點(diǎn)是要重視早期養護，在實(shí)際施工中可用技術(shù)和材料較多，比如養護劑、覆蓋養護、單分子膜養護劑等。其中他提到了減縮劑外涂養護技術(shù)、內養護技術(shù)以及內養護與膨脹劑的復合等。
 3、技術(shù)路線(xiàn)：配合比做到“三低”
宋少民教授提出，為了獲得很好的抗裂性，混凝土配合比設計也必須進(jìn)行一次重大的改變。即在保證和易性前提下遵循低水泥用量、低水膠比、低單位體積用水量的“三低”的混凝土配合比技術(shù)路線(xiàn)。同時(shí)，要進(jìn)行理念的變化，所謂混凝土耐久性可以用控制水膠比的辦法來(lái)控制是錯誤的。他認為，相比水膠比來(lái)說(shuō)，用水量對控制開(kāi)裂更為重要。

早期裂縫的控制各方有責

混凝土耐久性的提升是系統工程：設計、原材料的選用、混凝土的生產(chǎn)、混凝土結構施工、混凝土的養護，哪一環(huán)節出現問(wèn)題，都將給其他環(huán)節的控制增加非常大的難度。任一工程的混凝土耐久性，包括混凝土早期裂縫控制，不可能照搬其他工程，可參考其他工程的經(jīng)驗，就像任一新建構筑物都需要進(jìn)行設計一樣 。
廉慧珍教授認為，建設主管方應該對工期、強度要有符合混凝土工程規律的合理要求；設計方則應該除結構設計外，做好構造設計盡量減小約束和應力集中，合理配筋；施工方要注意混凝土拌和物試配和制備、混凝土成型工藝操作以及合理驗收拌和物等環(huán)節；質(zhì)量檢測和監督方面要負起檢測、監督的責任。
對于管理的建議，廉慧珍希望業(yè)內人士首先要加強合同意識，拒絕霸王條款；其次是加強檔案管理的工作；第三，社會(huì )的轉型升級需要各行各業(yè)的努力，從業(yè)人員素質(zhì)的提高，基于全民素質(zhì)的提高，人人要從自己做起，把工程當作自家的事來(lái)做；最后，底線(xiàn)最重要，否則就要付出代價(jià)。

探究混凝土耐久性的提升技術(shù)

技術(shù)1：將表面裂縫降低到盡可能低的程度，即早期裂縫控制；
技術(shù)2：提高混凝土表面密實(shí)度（無(wú)開(kāi)裂但可能密實(shí)度較低），很多降低混凝土早期開(kāi)裂技術(shù)可以明顯提高混凝土表層密實(shí)度；
技術(shù)3：地下結構應考慮可能的硫酸鹽侵蝕，即包括控制混凝土最高溫度，以防止延遲鈣釩石生成，少用或不用石灰石粉；
技術(shù)4：如可能應對所用骨料進(jìn)行堿活性試驗；
技術(shù)5：后澆帶的處理.

結束語(yǔ)

混凝土耐久性提升肯定會(huì )增加一次性投入，但長(cháng)期運行成本大大降低，特別是社會(huì )效益極為顯著(zhù)?，F代混凝土是復雜體系，針對不同原材料、不同環(huán)境、不同結構、不同施工必須不斷改變技術(shù)對策。錢(qián)覺(jué)時(shí)教授總結，現代混凝土要獲得所需強度并不是問(wèn)題，但低成本生產(chǎn)出所需強度的混凝土、保持質(zhì)量穩定以及獲得耐久性這三大問(wèn)題則是現代混凝土攻堅的難點(diǎn)。