6.2.3 混凝土的耐久性
高耐久性的混凝土是现代高性能混凝土发展的主要方向，它不但可以保证建筑物、构筑物安全、长期的使用，同时对节约资源、保护环境、实现可持续发展都具有重要意义。
《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476—2008）规定，混凝土结构的耐久性应根据结构的设计使用年限、结构所处的环境类别及作用等级进行设计。环境类别及作用等级见表6.18。
混凝土的耐久性是一项综合技术指标，包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性及抗碳化性等。
表6.18 环境类别及作用等级（GB/T50476—2008）
6.2.3.1 抗渗性
抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的性能。它不但关系到混凝土本身的防渗性能，还直接影响到混凝土的抗冻性、抗侵蚀性等其他耐久性指标，因而，抗渗性是决定混凝土耐久性最主要的技术指标。当混凝土的抗渗性较差时，不但容易透水，而且由于水分渗入内部，当有冰冻作用或水中含侵蚀性介质时，混凝土就容易受到冰冻或侵蚀作用而破坏。对钢筋混凝土还可能引起钢筋的锈蚀、混凝土保护层的开裂和剥落。混凝土内部连通的孔隙、毛细管和混凝土浇筑中形成的孔洞、蜂窝等，都会引起混凝土渗水。因此提高混凝土密实度，改变孔隙结构、减少连通孔隙是提高抗渗性的重要措施。
混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。抗渗等级是以28d龄期的标准混凝土抗渗试件，按规定试验方法，以不渗水时所能承受的最大水压（MPa）来确定。混凝土的抗渗等级用代号P表示，如P2、P4、P6、P8、P10、P12等不同的抗渗等级，它们分别表示能抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa的液体压力而不被渗透。
6.2.3.2 抗冻性
混凝土在低温受潮状态下，尤其是经常与水接触、容易受冻的外部混凝土工程，经长期冻融循环作用，容易受到破坏，影响使用，因此要有较高的抗冻性。一般来说，密实的、具有封闭孔隙的混凝土，抗冻性较好；水灰比越小，混凝土的密实度越高，抗冻性也越好；在混凝土中加入引气剂或减水剂，能有效提高混凝土的抗冻性。
混凝土的抗冻性用抗冻等级表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在浸水饱和状态下，进行冻融循环试验，以同时满足强度损失率不超过25％，质量损失率不超过5％时的最大循环次数来表示。混凝土的抗冻等级分为F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300七个等级。如F100表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为100次，强度下降不超过25％，质量损失不超过5％。
6.2.3.3 抗侵蚀性
混凝土抗侵蚀性是指混凝土抵抗外界侵蚀性介质破坏作用的能力。当工程所处的环境有侵蚀介质时，对混凝土必须提出抗侵蚀性要求。混凝土的抗侵蚀性与所用水泥的品种、混凝土的密实程度、孔隙特征等有关。密实性好、具有封闭孔隙的混凝土，抗侵蚀性好。提高混凝土的抗侵蚀性还应根据工程所处环境，合理选择水泥品种。
6.2.3.4 抗碳化性
混凝土的碳化作用是指混凝土中的Ca（OH）2在湿度适宜的条件下与空气中的CO2作用生成CaCO3和水，使混凝土碱度降低的过程。
碳化造成的碱度降低，减弱了混凝土对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀；碳化还会引起混凝土的收缩，并可能导致产生微细裂缝。碳化速度随空气中二氧化碳浓度的增高而加快。在相对湿度50％～75％的环境中，碳化速度最快；当相对湿度小于25％或达到饱和时，碳化作用停止。采用水化后Ca（OH）2含量高的硅酸盐水泥比采用掺混合材料的硅酸盐水泥碱度要高，碳化速度慢，抗碳化能力强。低水灰比的混凝土孔隙率低，二氧化碳不易侵入，故抗碳化能力强。
6.2.3.5 提高混凝土耐久性的主要措施
混凝土的耐久性主要取决于组成材料的品种与质量、混凝土本身的密实度、施工质量、孔隙率和孔隙特征等，其中最关键的是混凝土的密实度。提高混凝土耐久性的主要措施有：
1）合理选择水泥品种。
2）控制混凝土的最大水胶比及胶凝材料用量。胶凝材料是混凝土中水泥与活性矿物掺合料的总称。混凝土拌合物中用水量与胶凝材料总量的质量比称为水胶比。在一定的施工工艺条件下，混凝土的密实度与水胶比有直接关系，与胶凝材料用量有间接关系。混凝土中的胶凝材料用量和水胶比，不仅要满足混凝土对强度的要求，还必须满足耐久性要求。混凝土的最大水胶比应符合表6.19及《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）的规定。
表6.19 单位体积混凝土的胶凝材料用量（GB/T50476—2008）
注：1.表中数据适用于最大骨料粒径为20mm的情况，骨料粒径较大时适当降低胶凝材料用量，骨料粒径较小时可适当增加；
2.引气混凝土的胶凝材料用量与非引气混凝土要求相同；
3.对于强度等级达到C60的泵送混凝土，胶凝材料最大用量可增大至530kg/m3。
3）选用质量好的砂、石集料。质量良好、技术条件合格的砂、石集料，是保证混凝土耐久性的重要条件。《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476—2008）规定，混凝土骨料应满足骨料级配和粒形的要求，配筋混凝土中的骨料最大粒径应满足表6.20的规定。
4）掺入引气剂或减水剂，提高混凝土抗冻性、抗渗性。
5）严格控制混凝土施工质量，做到搅拌均匀、振捣密实、加强养护。
表6.20 配筋混凝土中骨料最大粒径（单位：mm）
