简介
混凝土的耐久性是指混凝土能抵抗环境介质的长期作用，保持正常使用性能和外观完整性的能力。
抗渗性
混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力液体（水、油和溶液等）渗透作用的能力。它是决定混凝土耐久性最主要的因素。因为外界环境中的侵蚀性介质只有通过渗透才能进入混凝土内部产生破坏作用。
工程上用抗渗等级来表示混凝土的抗渗性。根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB／T 50082—2009）的规定，采用标准养护28d的标准试件，按规定的方法进行试验，以其所能承受的最大水压力（MPa）来计算其抗渗等级。混凝土抗渗等级分为P4、P6、P8、P10和P12五级，相应表示混凝土能抵抗0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa和1.2MPa的水压力而不渗水。
混凝土在压力液体作用下产生渗透的主要原因，是其内部存在连通的渗水孔道。这些孔道来源于胶凝材料浆体中多余水分蒸发留下的毛细管道、混凝土浇筑过程中泌水产生的通道、混凝土拌和物振捣不密实、混凝土干缩和热胀产生的裂缝等。由此可见，混凝土的抗渗性主要与混凝土的密实度和孔隙率及孔隙结构有关，故提高混凝土抗渗性的关键是提高混凝土的密实度或改变混凝土孔隙特征。混凝土中相互连通的孔隙越多、孔径越大，则混凝土的抗渗性能越差。受压力液体作用的工程，如地下建筑、水池、水塔、压力水管、水坝、油罐以及港工、海工等，必须要求混凝土具有一定的抗渗性能。
提高混凝土抗渗性能的措施有降低水灰比、采用减水剂、掺加引气剂、防止离析和泌水的发生、加强养护、防止施工缺陷等。
抗冻性
混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，经受多次冻融循环作用，强度不严重降低，外观能保持完整的性能。水结冰时体积膨胀约9%，如果混凝土毛细孔充水程度超过某一临界值（91.7%），则结冰产生很大的压力。此压力的大小取决于毛细孔的充水程度、冻结速度及尚未结冰的水向周围能容纳水的孔隙流动的阻力（包括凝胶体的渗透性及水通路的长短）。除了水的冻结膨胀引起的压力之外，当毛细孔水结冰时，凝胶孔水处于过冷的状态，过冷水的蒸气压比同温度下冰的蒸气压高，将发生凝胶水向毛细孔中冰的界面迁移渗透，并产生渗透压力。因此，混凝土受冻融破坏的原因是其内部的空隙和毛细孔中的水结冰产生体积膨胀和过冷水迁移产生压力所致。当两种压力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土发生微细裂缝。在反复冻融作用下，混凝土内部的微细裂缝逐渐增多和扩大，导致混凝土强度降低甚至破坏。
混凝土的抗冻性用抗冻等级Fn来表示，分为F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250和F300九个等级，其中数字表示混凝土能承受的最大冻融循环次数。按《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB／T 50082—2009）的规定，混凝土抗冻等级的测定有两种方法：一是慢冻法，以标准养护28d龄期的立方体试件，在水饱和后，于-15℃～20℃情况下进行冻融，最后以抗压强度下降率不超过25%、质量损失率不超过5%时，混凝土所能承受的最大冻融循环次数来表示。二是快冻法，采用100mm×100mm×400mm的棱柱体试件，以混凝土快速冻融循环后，相对动弹性模量不小于60%、质量损失率不超过5%时的最大冻融循环次数表示。
混凝土的抗冻性与混凝土的密实度、孔隙充水程度、孔隙特征、孔隙间距、冰冻速度及反复冻融的次数等有关。对于寒冷地区经常与水接触的结构物，如水位变化区的海工、水工混凝土结构物、水池、发电站冷却塔及与水接触的道路、建筑物勒脚等，以及寒冷环境的建筑物，如冷库等，要求混凝土必须有一定的抗冻性。
提高混凝土抗冻性的主要措施有：降低水灰比，加强振捣，提高混凝土的密实度；掺引气型外加剂，将开口孔转变成闭口孔，使水不易进入孔隙内部，同时细小闭孔可减缓冰胀压力；保持骨料干净和级配良好；充分养护。
碳化
混凝土的碳化是指混凝土内水泥石中的Ca（OH）2与空气中的CO2，在一定湿度条件下发生化学反应，生成CaCO3和H2O的过程。碳化对混凝土的物理力学性能有明显作用，会使混凝土出现碳化收缩，强度下降，还会使混凝土中的钢筋因失去碱性保护而锈蚀，并引起混凝土顺筋开裂；碳化收缩会引起微细裂纹，使混凝土强度降低。但是碳化时生成的CaCO3填充在水泥石的孔隙中，使混凝土的密实度和抗压强度提高，对防止有害杂质的侵入有一定的缓冲作用。
影响混凝土碳化的因素如下：
（1）环境湿度。常置于水中的混凝土，混凝土孔隙中充满水，二氧化碳不能渗入，碳化不能发生；常处于干燥环境中的混凝土，环境水分太少碳化也不能发生。只有当环境的相对湿度在50%～75%时，混凝土碳化速度最快。
（2）水灰比。水灰比愈小，混凝土愈密实，二氧化碳和水不易渗入，碳化速度愈慢。
（3）环境中二氧化碳的浓度。二氧化碳浓度越大，混凝土碳化作用越快。
（4）水泥品种。使用普通硅酸盐水泥要比使用早强硅酸盐碳化稍快些，而使用掺和料的水泥（如矿渣水泥、火山灰质水泥和粉煤灰水泥）则比普通硅酸盐水泥碳化快，且水泥随混合材料掺量的增多，其碳化速度加快。
（5）外加剂。混凝土中掺入减水剂、引气剂或引气型减水剂时，由于可降低水灰比或引入封闭小气泡，可使混凝土碳化速度明显减慢。
提高混凝土密实度（如降低水灰比，采用减水剂，保证骨料级配良好，加强振捣和养护等），是提高混凝土碳化能力的根本措施。混凝土碳化深度的检测方法有两种，一种是X射线法，另一种是化学试剂法。X射线法适用于试验室的精确测量，需要专门的仪器，既可测试完全碳化深度，又可测试部分碳化深度。现场检测主要用化学试剂法。检测时在混凝土表面凿下一部分混凝土，立即滴上化学试剂，根据反应的颜色测量碳化深度。常用化学试剂有两种，一种是1%浓度的酚酞酒精溶液，它以pH=9为界线，已碳化部分呈无色，未碳化的地方呈粉红色，这种方法仅能测试完全碳化深度。另有一种彩虹指示剂，可以根据反应的颜色判别不同的pH值（pH=5～13），可以测试完全碳化深度和部分碳化深度。
碱-骨料反应
碱-骨料反应（Alkali-Aggregate Reaction，简称AAR）是指混凝土中的碱与具有碱活性的骨料之间发生反应，反应产物吸水膨胀或反应导致骨料膨胀，造成混凝土开裂破坏的现象。根据骨料中活性成分的不同，碱-骨料反应分为三种类型：碱-硅酸反应（Alkali-SilicaReaction，ASR）、碱-碳酸盐反应（Alkali-Carbonate Reaction，ACR）和碱-硅酸盐反应（Alkali-Silicate Reaction）。
碱-硅酸反应（ASR）是分布最广、研究最多的碱-骨料反应，该反应是指混凝土内的碱与骨料中的活性SiO2反应，生成碱-硅酸凝胶，并从周围介质中吸收水分而膨胀，导致混凝土开裂破坏的现象。其化学反应式如下：
2ROH+nSiO2→R2O·nSiO2·H2O
式中，R代表Na或K。碱-骨料反应必须同时具备以下3个条件。
（1）混凝土中含有过量的碱（Na2O+K2O）。混凝土中的碱主要来自于水泥，也来自外加剂、掺合料、骨料、拌和水等组分。水泥中的碱（Na2O+0.658K2O）大于0.6%的水泥称为高碱水泥，我国许多水泥碱含量在1%左右，如果加上其他组分引入的碱，混凝土中的碱含量较高。《混凝土碱含量限制标准》（CECS 53—93）根据工程环境条件，提出了防止碱-硅酸反应的碱含量限值。
（2）碱活性骨料占骨料总量的比例大于1%。碱活性骨料包括含活性SiO2的骨料（引起ASR）、黏土质白云石质石灰石（引起ACR）和层状硅酸盐骨料（引起碱-硅酸盐反应）。含活性SiO2的碱活性骨料分布最广，目前已被确定的有安山石、蛋白石、玉髓、鳞石英、方石英等。
（3）潮湿环境。只有在空气相对湿度大于80%，或直接接触水的环境，AAR破坏才会发生。
碱-骨料反应很慢，引起的破坏往往经过若干年后才会出现。一旦出现，破坏性则很大，难以加固处理，应加强防范。可采取以下措施来预防：
（1）尽量采用非活性骨料。
（2）当确认为碱活性骨料又非用不可时，则严格控制混凝土中碱含量，如采用碱含量小于0.6%的水泥，降低水泥用量，选用含碱量低的外加剂等。
（3）在水泥中掺入火山灰质混合材料（如粉煤灰、硅灰和矿渣等）。因为它们能吸收溶液中的钠离子和钾离子，使反应产物早期能均匀分布在混凝土中，不致集中于骨料颗粒周围，从而减轻或消除膨胀破坏。
（4）在混凝土中掺入引气剂或引气减水剂。它们可以产生许多分散的气泡，当发生碱-骨料反应时，反应生成的胶体可渗入或被挤入这些气泡内，降低了膨胀破坏应力。
骨料碱活性检验方法有岩相法、化学法、砂浆长度法、岩石柱法、混凝土棱柱法和压蒸法等。《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ 52—1992）规定的细骨料碱活性检测方法有砂浆长度法和化学法。这两种方法均只适用于鉴定由硅质骨料引起的碱活性反应，不适用于含碳酸盐的骨料。砂浆长度法应用较普遍，检测时，用碱含量（Na2O+0.658K2O）为1.2%的高碱水泥，按规定方法配制成灰砂比为1：2.25、尺寸为160mm×40mm×40mm的砂浆试件。将试件放入湿度95%、温度为（40±2）℃的恒温恒湿养护器中养护，测定自测定基准长度之日起计算的2周、4周、8周、3个月、6个月时砂浆试件的长度。当砂浆半年膨胀率小于0.1%或3个月的膨胀率小于0.05%（只有在缺少半年膨胀率时才有效）时，则判为无潜在危害。反之，如超过上述数值，则判为有潜在危害。
《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ 53—92）规定的粗骨料碱活性检测方法有砂浆长度法、化学法和岩石柱法。前两种方法适用于鉴定由硅质骨料引起的碱活性反应，不适用于含碳酸盐的骨料，岩石柱法用于检验碳酸盐岩石是否有碱活性。采用砂浆长度法检测时，先将粗骨料破碎成砂，筛分后按规定方法进行级配，然后按砂浆长度法鉴定细骨料碱活性时所规定的方法，进行试件制作、养护、测定和判定。采用岩石柱法检测时，钻取直径（9±1）mm、长（35±5）mm的圆柱体岩石试件，浸入浓度为1mol/L、温度为（20±2）℃的NaOH溶液中，测定自浸泡时开始计算的7d、14d、21d、56d、84d时岩石试件的长度。岩石试件浸泡84d的膨胀率如超过0.1%，则该岩石样应评定为具有潜在碱活性危害，必要时应以混凝土试验结果作出最后评定。
抗侵蚀性
环境介质对混凝土的化学侵蚀主要有淡水的侵蚀、硫酸盐的侵蚀、海水的侵蚀、酸碱侵蚀等，其侵蚀机理与水泥石化学侵蚀相同。对以上各类侵蚀难以有共同的防止措施。一般是通过提高混凝土的密实度，改善混凝土的孔隙结构，以使环境侵蚀介质不容易渗入混凝土内部，或者采用外部保护措施以隔离侵蚀介质不与混凝土相接触。
表面磨损
混凝土的表面磨损有三种情况：一是机械磨耗，如路面、机场跑道、厂房地坪等处的混凝土受到反复摩擦、冲击而造成的磨耗；二是冲磨，如桥墩、水工泄水结构物、沟渠等处的混凝土受到高速水流中夹带的泥沙、石子颗粒的冲刷、撞击和摩擦造成的磨耗；三是空蚀，如水工泄水结构物受到水流速度和方向改变形成的空穴冲击而造成的磨耗。影响混凝土耐磨性的因素有以下几个方面：
（1）混凝土的强度。混凝土抗压强度越高，耐磨性好。通过降低水灰比、掺高效减水剂等方法来提高混凝土强度的措施均对提高混凝土耐磨性有利。
（2）粗骨料的品种和性能。粗骨料硬度越高，韧性越高，混凝土的耐磨性越好。辉绿石、铁矿石的硬度和韧性最好，用这些骨料配制的混凝土抗冲击磨性能较好，花岗岩、闪长岩次之，石灰岩、白云岩较差。卵石表面光滑，碎石表面粗糙，从骨料本身来讲，前者的耐磨性更好，但是在相同条件下，卵石与水泥石之间的黏结强度比碎石的低，因此碎石更适合于配制高耐磨性混凝土。
（3）细骨料与砂率。细骨料按耐磨性排列的顺序为铁粉>河砂>石灰石砂>矾土砂>水淬矿渣砂。砂中石英等坚硬的矿物含量多，黏土等有害杂质含量少，则混凝土的抗冲磨性好，级配良好的中砂配制的混凝土比用细砂或特细砂配制的混凝土的抗冲磨性好得多。当水泥用量小于400kg/m3时，混凝土的磨损系数随砂率的降低而降低；当水泥用量大于450kg/m3时，混凝土的磨损系数在砂率为30%左右时最低。
（4）水泥和掺和料。水泥中C3S的抗冲磨性最好，C3A和C4AF次之，C2S最低。配制抗冲磨混凝土应尽量选用C3S和C3A含量高、强度等级高的水泥，水泥中不得掺煤矸石、火山灰、黏土等混合材料。在混凝土中掺入硅灰、磨细矿渣粉和钢纤维等掺和料，可使混凝土耐磨性大幅度提高。
（5）养护和施工方法。防止表面混凝土离析、泌水，充分养护混凝土，均有利于提高混凝土耐磨性。混凝土表面经真空脱水和机械二次抹面，可使混凝土耐磨性提高30%～100%。