1. 耐久性的概念
混凝土的耐久性是混凝土在使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。混凝土的耐久性直接影响结构物的安全性和使用性能。耐久性包括抗渗性、抗冻性、化学侵蚀和碱集料反应等。
混凝土耐久性能及测试方法可参考《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》
2. 混凝土抗渗性
抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。抗渗性对混凝土的耐久性起重要作用，因为抗渗性控制着水分渗入的速率，这些水可能含有侵蚀性的化合物，同时控制混凝土受热或受冻时水的移动。
混凝土的抗渗性用抗渗等级（P）或渗透系数来表示。我国标准采用抗渗等级。抗渗等级是以28d龄期的标准试件，按标准试验方法进行试验时所能承受的最大水压力来确定。GB 50164《混凝土质量控制标准》根据混凝土试件在抗渗试验时所能承受的最大水压力，混凝土的抗渗等级划分为P4、P6、P8、P10、P12等五个等级。相应表示混凝土抗渗试验时一组6个试件中4个试件未出现渗水时不同的最大水压力。
提高混凝土的抗渗性能的措施是提高混凝土的密实度，改善孔隙结构，减少渗透通道。常用的办法是掺用引气型外加剂，使混凝土内部产生不连通的气泡，截断毛细管通道，改变孔隙结构，从而提高混凝土的抗渗性。此外，减小水灰比，选用适当品种及强度等级的水泥，保证施工质量，特别是注意振捣密实、养护充分等，都对提高抗渗性能有重要作用。
3. 混凝土抗冻性
混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下，经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。在寒冷地区，尤其是在接触水又受冻的环境下的混凝土，要求具有较高的抗冻性能。
混凝土的抗冻性用抗冻等级（F）表示。抗冻等级F50以上的混凝土简称为抗冻混凝土。抗冻等级是以28d龄期的试件，按标准试验方法（慢冷法）进行反复冻融循环试验时，以同时满足强度损失率不超过25％，重量损失率不超过5％所能承受的最大冻融循环次数来表示。根据混凝土所能承受的最大冻融循环次数（慢冻法），混凝土的抗冻等级划分为F10,F15,F25,F50,F100,F150,F200,F250,F300等9个等级，相应表示混凝土抗冻性试验能经受10,15,25,50,100,150,200,250,300次的冻融循环。当采用快冻法进行试验时，可参照慢冻法进行等级划分。
影响混凝土抗冻性能的因素很多，主要是混凝土中孔隙的大小、构造、数量以及充水程度、环境的温湿度和经历冻融次数。冻结速度、混凝土受冻时的龄期和强度以及受冻时间的长短、集料的吸水性等影响。
4. 化学侵蚀（参考水泥石腐蚀）
混凝土暴露在有化学物的环境和介质中，有可能遭受化学侵蚀而破坏。一般的化学侵蚀有水泥浆体组分的浸出、硫酸盐侵蚀、氯化物侵蚀、碳化等。
1）成分浸出
在水化良好的硅酸盐水泥浆体中，C-S-H、CH、AFm 等比较难溶的含钙水化产物，一般与高pH值的孔液处于稳定的平衡状态。由于孔液中的Na+、K+和OH-离子浓度甚高，其pH值可高达12.5～13.5。因此当接触到酸性环境时，硅酸盐水泥浆体必将处于化学不平衡态。
环境介质的侵蚀可概括为溶解浸析、离子交换及形成膨胀性产物三种主要形式。
水泥混凝土的硅酸盐水泥为水硬性胶凝材料，对一般江水、湖水等“硬水”无问题，但受到冷凝水、雪水、雨水的作用，在流动水中，特别有水压作用，而混凝土的渗透性较大，则水流不断将Ca(OH)2溶出带走，一方面增加了孔隙率，使水更易渗透。另方面液相中Ca(OH)2浓度降低，还会使其他水化产物分解。不过，对于抗渗良好的硬化水泥浆体或混凝土，淡水溶出过程一般是很慢的。
2）硫酸盐侵蚀
当水泥石的水化产物与侵蚀介质中的SO42-起反应，会引起混凝土的破坏。地下水的硫酸盐主要来源于含硫酸钙、硫酸钠等硫酸盐的泥土。在环境温度下，一般石膏的溶解度相当低，水中的高硫酸根含量一般是由硫酸钠或硫酸钙造成的。
硫酸盐对混凝土的侵蚀表征为膨胀、开裂、剥落和解体。膨胀开裂通常与形成的钙矾石有关。
钙矾石形成过程中产生膨胀的机理是一个有争议的问题。在众多假说中有两种具代表性的解释观点，一是钙矾石晶体生长形成的结晶压；二是弱结晶钙矾石的吸水肿胀。Hamson等一些研究者已证实，在水化波特兰水泥浆体这种典型的高pH值（≥12.5）条件下，钙矾石的结构与低pH值（≤11.5）的相比是无序的，晶体尺寸非常小。
当SO42-浓度在250～1 500 mg/L时，产生硫铝酸盐侵蚀；当浓度超过1 500 mg/L后，会转为硫铝酸盐与石膏的混合侵蚀。
此外，还应注意阳离子，加MgSO4就具有更大的侵蚀作用：
Ca(OH)2+MgSO4+2H2O→CaSO4·2H2O+Mg(OH)2
3CaO·2SiO2·3H2O+3MgSO4+8H2O→3(CaSO4·2H2O)+3Mg(OH)2+2SiO2·H2O
上述水化波特兰水泥浆体由于化学反应而产生的主要成分的分解将导致硬度和强度的下降，甚至将材料变成软糊状或无粘结性的物质。
一般来说，用火山灰或矿渣替代水泥可以改善波特兰水泥砂浆和混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。
3）氯离子侵蚀
氯化物既可以存在于新拌混凝土中，也可以通过渗透进入水泥浆体。由于氯化物对钢筋腐蚀有腐蚀作用，几乎所有国家在有关水泥标准中都将拌合料中的氯化物含量限制在0.4％以下。在混凝土结构使用过程中，氯化物可以从各种各样的来源渗透进混凝土，其中最主要的是海水、除冰盐和聚氯乙烯燃烧后的灰。特别是除冰盐，已经在许多国家对桥梁造成了惊人的破坏。
氯化物渗透进混凝土有两种基本的迁移方式，一是纯氯化物离子的扩散；二是氯化物与水结合在一起迁移。在评估氯化物渗透对混凝土及其钢筋腐蚀危险时，必须弄清两个基本影响参数之间的区别，一是混凝土对氯化物渗透的扩散阻碍性能，这种阻碍性能主要决定于混凝土的孔径分布。二是混凝土对氯离子的物理或化学结合能力，这种结合能力既影响渗透速率，又影响水中自由氯离子的结合速率。
氯化物在硬化水泥浆体中的渗透主要取于水迁移的机制。氯化物随水迁移进入硬化混凝土的量，要大大超过纯氯化物离子的扩散。渗透速率既依赖于混凝土的抗渗性，也与其结合能力有关。对这两种影响因素的区别常出现错误，把它们合起来作为有效扩散系数D有效。在评价试验结果时，必需考虑所报导的扩散系数是否包括混凝土的结合能力。
氯化物渗透进硬化混凝土的迁移机制，一般集中在骨料和硬化水泥浆体的界面层。因此，不能将纯水泥浆体试样的结果直接转换给混凝土。在较长龄期的水化或多或少要对界面区的孔结构产生重要影响。这主要取决于水泥的种类。因此，即使在数月或数年的龄期，抗氯化物渗透性能也会大幅度提高。
当混凝土一部分在水中，另一部分干燥时，浸没的水若含相当的氯化物时，在浅水区的混凝土氯化物含量往往为最高值。因为与混凝土在与水接触的同时水分蒸发，使氯化物浓度增高。
水泥品种、混合材及混凝土的水灰比等对氯化物渗透有很大影响。矿渣和火山灰作为水泥混合材，或直接掺入混凝土对抵抗氯化渗透有好处。
4）氯离子侵蚀
碳化是碳酸盐化的简称，是CO2参与反应，产生碳酸盐的过程。
水泥混凝土中含有Ca(OH)2、C-S-H及钙矾石等水化产物。而空气中的CO2和水分由表及里向混凝土内部扩散。尤其在50％～65％的相对湿度下，混凝土受大气中CO2碳化的速度加快。一般来说，当水灰比过高或养护不充分时，碳化较严重。氢氧化钙转化为碳酸钙相对较易，但若有足够的CO2，钙矾石及C-S-H等水化产物亦会被碳化。
水泥浆体碱度降低是混凝土碳化的一个明显特征，这对钢筋混凝土的锈蚀带来问题。混凝土表面轻度碳化可使一些孔被碳酸钙密封，对减少碳化层的渗透和提高强度有一定的作用。继续碳化使碳酸钙转变为碳酸氢盐，溶出后孔隙增加；严重碳化的混凝土多孔，易渗透，强度下降，且减弱了其抵抗其他类型的物理化学侵蚀能力，影响混凝土耐久性。
在CO2浓度高（如城市和工业环境）和相对湿度适中（50％～60％）的场合，混凝土的碳化确实是个问题。但是，只有低水泥用量、高水灰比和湿养护不够的多孔、抗渗性差的混凝土才有严重碳化的倾向。混凝土表面层的有限碳化有必要予以关注，因为这将使表面层渗透性降低。混合材掺量过高时，即使在一般CO2含量下也可能增加孔隙率和渗透性，从而降低强度和耐久性。碳化作用降低水泥的碱度是破坏钢筋钝化膜的一个因素，去钝化是钢筋锈蚀的开端，但仅在室外条件下有足够高的空气湿度时才有腐蚀的危险。已有足够的证据表明，只要采用低水灰比和养护得当，可防止破坏性碳化问题。
我国的国家标准GB/T-50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》中规定了碳化试验方法，用于测定在一定浓度的二氧化碳气体介质中混凝土试件的碳化浓度，以评定该混凝土的抗碳化能力。
碳化试验应采用棱柱体混凝土试件，以3块为1组，棱柱体的高宽比应不小于3。无棱柱体时，也可用立方体试件代替，但其数量应相应增加。试件一般应在28 d龄期进行碳化，采用掺合料的混凝土可根据其特性定碳化前的养护龄期。碳化试验需用碳化箱、气体分析仪及二氧化碳供气装置。碳化到3 d、7 d、14 d及28 d时，各取出试件，破型以测定其碳化深度。以各龄期计算所得的碳化深度绘制碳化时间与碳化浓度的关系曲线，以表示在该条件下的混凝土碳化发展规律。
5. 碱集料反应
某些含活性组分的骨料与水泥水化析出的KOH和NaOH相互作用，对混凝土有破坏作用。碱集料反应有三种类型：碱-氧化硅反应、碱-碳酸盐反应和碱-硅酸盐反应。
某些含活性组分的骨料与水泥水化析出的KOH和NaOH相互作用，对混凝土有破坏作用。其中尤受关注的是碱-氧化硅反应（ASR）。
美国混凝土协会（ACI）201委员会汇编了1个骨料中可能存在有破坏行为的硅质组分表。包括无定形二氧化硅（如蛋白石）、微晶和弱结晶二氧化硅（如玉髓）、破碎性石英和玻璃质二氧化硅（如安山岩、流纹岩中的玻璃体），是其中最常见的碱活性二氧化硅。硬化波特兰水泥中液相pH值与水泥碱含量、水灰比有关，一般可达13以上。含无序结构二氧化硅的矿物在如此强碱性的溶液中，不能保持稳定，SiO2结构将逐步解聚（如O-Si-O键的溶解），并取决于它的无序程度、孔隙率、颗粒尺寸和温度。随后，碱金属离子吸附在新形成的反应产物表面上。当与水接触时，碱硅酸凝胶通过渗透吸水肿胀。如此发展的水压力被认为是反应骨料膨胀开裂的原因，从而使周围的水泥浆体也发生膨胀开裂。
后来，研究者们发现硅质岩石，如千枚岩等也有ASR膨胀行为。此外，水泥中的碱还可能与白云石质石灰石产生膨胀反应，导致混凝土破坏，称为碱碳酸盐反应。1960年，包括某些含粘土的白云石质石灰岩在内的碱碳酸盐反应，也被发现有类似于ASR膨胀的破坏特征。
由于现场混凝土发生碱骨料反应膨胀要若干年，大量研究都致力于发展评定潜在破坏性骨料的快速度试验方法。不过，这些方法的有效性尚有许多争议。天然火山灰、粉煤灰、硅灰和矿渣等混合材代替水泥，能有效地控制ASR膨胀。
普遍的观点认为碱骨料反应发生的必要条件如下：
A. 水泥中碱含量高；
B. 骨料中存在活性二氧化硅；
C. 潮湿、水分存在。
从工程应用的角度看，避其必要条件之一，即可避免碱骨料反应。
6. 提高耐久性的措施
提高混凝土耐久性的措施，主要包括以下几个方面：
①选用适当品种的水泥及掺合料；
②适当控制混凝土的水灰比及水泥用量。水灰比的大小是决定混凝土密实性的主要因素，它不但影响混凝土的强度，而且也严重影响其耐久性，故必须严格控制水灰比。保证足够的水泥用量，同样可以起到提高混凝土密实性和耐久性的作用。
③长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土，应掺用引气剂。引气剂的掺入量应根据混凝土的含气量确定，混凝土的最小含气量应符合表4-22的规定；混凝土的含气量亦不宜超过7％。混凝土中的粗集料和细集料应作坚固性试验。
④选用较好的砂、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。
改善粗细集料的颗粒级配，在允许的最大粒径范围内尽量选用较大粒径的粗集料，可减少集料的空隙率和比表面积，也有助于提高混凝土的耐久性。
⑤掺用加气剂或减水剂。掺用加气剂或减水剂对提高抗渗、抗冻等有良好的作用，在某些情况下，还能节约水泥。
⑥改善混凝土的施工操作方法。在混凝土施工中，应当搅拌均匀、浇灌和振捣密实及加强养护以保证混凝土的施工质量。
