耐久性

耐久性，是指產品能夠無故障的使用較長時間或使用壽命長。例如，當空間探測衛星發射後，人們希望它能無故障地長時間工作。

耐久性（Durability）是材料抵抗自身和自然環境雙重因素長期破壞作用的能力。即保證其經久耐用的能力。耐久性越好，材料的使用壽命越長。

基本介紹

• 中文名：耐久性
• 外文名：Durability
• 定義：材料抵抗長期破壞作用的能力
• 影響：材料的使用壽命
• 適用學科：建築工程

混凝土的耐久性

混凝土耐久性為：抗滲性 、抗凍性 、抗侵蝕性 。

1耐火性：材料接觸火焰時，抵制燃燒或離開火焰時阻礙繼續燃燒的能力。

2 建築設計術語：結構在正常維護條件下，隨時間變化而仍能滿足預定功能要求的能力。

3 工程質量評估術語：某項產品在其可用壽命期間，不會因磨損而需要拆檢或大修，而能在顧客的期望水平上繼續發揮功能的機率。

4 抗滲性、抗凍性、抗侵蝕性 稱為混凝土耐久性。

影響因素

一、外部環境的影響

1 混凝土的凍融

混凝土是多孔的複合材料，外部的水分可以通過毛細作用進入這些孔隙。當溫度降至冰點以下時，孔隙中的水凍結膨脹，體積大約可增加9 。持續凍融的結果使混凝土開裂，甚至崩裂。混凝土的組成、配合比、養護條件和密實度決定了其在飽水狀態下抵抗凍融破壞的能力，引氣是提高混凝土抗凍性的主要參數。

2 裂縫

混凝土構件尺寸越大，發生溫度應力裂縫的可能性也越大。減少混凝土的水泥用量和降低混凝土的初始溫度及使用低熱水泥、減少混凝土溫差等措施，很大程度可避免或減少混凝土的開裂，大大提高了混凝土的耐久性能。

3 空氣中的氯離子

氯離子滲入到鋼筋表面，會破壞鋼筋表面的氧化鐵薄膜(ep鋼筋鈍化膜)而引起鏽蝕，鏽蝕反應具有膨脹性，可導致混凝土開裂剝落。氯離子滲入引起鋼筋鏽蝕的破壞速度快，發生非常普遍，往往成為橋樑壽命的決定因素。

二、內部環境影響

1、鹼—骨料反應

水泥中的鹼和骨料中的活性氧化矽發生化學反應，生成鹼一矽酸凝膠並吸水產生膨脹壓力，致使混凝土開裂的現象稱為鹼—骨料反應。只有水泥中含有的鹼量(折合成Na₂O)大於0·6%，而同時骨料中含有活性氧化矽的時候，才可能發生鹼—骨料反應。鹼—骨料反應通常進行的很慢，因此由鹼—骨料反應引起的破壞往往要經過若干年後才會出現。

2、抗凍性

混凝土遭受凍融作用時，其中的可凍水變成冰，體積膨脹率可達9%，冰在毛細管中受到約束而產生巨大的膨脹應力，使內部結構疏鬆。

3、體積穩定性

隨著環境溫濕度的變化，組成混凝土的水泥石和骨料會產生脹縮變形。混凝土中的水泥石和骨料的不均勻變形，在骨料和水泥石的界面上產生分布極不均勻的拉應力，從而形成許多分布很亂的界面裂縫，削弱混凝土的密實性。試驗證明，中等的或偏低的強度和彈性模量的骨料對維持混凝土的耐久性很重要。若骨料是可壓縮的，則由於濕度和熱的原因引起混凝土的體積變化，會在水泥石中產生較低的應力。因此，骨料的可壓縮性可減少混凝土的龜裂。此外，粗骨料的粒徑尺寸愈大，粘結面積愈小，造成混凝土內部組織的不連續性愈大，特別是水泥用量較多的高強混凝土更為明顯。

4、鋼筋鏽蝕

引發鋼筋鏽蝕主要有兩方面原因：

(1)混凝土保護層碳化

在水泥水化過程中生成大量的Ca(OH)₂，使混凝土孔隙中充滿飽和的Ca(OH)₂溶液，其pH值大於12。鋼筋在鹼性介質中，表面能生成一層穩定緻密的氧化物鈍化膜，使鋼筋難以鏽蝕。但是，碳化會降低混凝土的鹼度，當pH值小於10時，鋼筋表面的鈍化膜就開始破壞而失去保護作用，並促進鏽蝕過程。混凝土的碳化是伴隨著CO₂向混凝土內部擴散，溶解於混凝土孔隙內的水，再與Ca(OH)₂等產物發生反應的複雜的物理化學過程。影響混凝土碳化速度的因素有混凝土的密實度，水化物中Ca(OH)₂的含量等內部因素。

(2)Cl^-破壞鋼筋表面鈍化膜

當混凝土中存在Cl^-且Cl^-/OH^-的摩爾比大於0.6時，即使pH>12，鋼筋表面鈍化膜也可以被破壞而遭受鏽蝕，這可能是由於鋼筋表面的氧化物保護膜在這些條件下或者可滲透或者不穩定所致。提高混凝土的密實度，加大保護層的厚度，能有效阻止外部Cl^-滲達鋼筋表面，避免鋼筋鏽蝕。但是，混凝土一旦開裂，或者混凝土中本身含有較多Cl^-，此種方法就無濟於事。

5、施工因素

混凝土材料品質低下和混凝土配合比選擇不當導致混凝土性能不良，施工操作粗糙形成的潛在的混凝土缺陷，都極易使混凝土很快受到破壞，這就需要有良好的施工組織管理來杜絕施工環節的不穩定因素。

6、混凝土養護因素

混凝土的養護是影響混凝土耐久性的又一重要因素。混凝土是一種疏鬆多孔的混合物，新拌混凝土中存在著大量均勻分布的毛細孔，其中充滿水，使水泥進一步進行水化作用，使大孔變成小孔增加混凝土的密實度。因毛細孔是相通的，如外界環境濕度低，毛細孔水會向外蒸發，減少了供給水化的水量。如果環境濕度大或繼續放在水中，則可通過毛細管向外補給水化用水，混凝土性能就能不斷提高。在乾旱多風天氣，毛細孔水迅速蒸發，水泥不僅因缺水而停止水化作用，還會因毛細管引力作用在混凝土中引起收縮。此時混凝土強度還很低，收縮引起的拉應力很快使混凝土開裂，破壞混凝土結構，造成質量事故。因此混凝土澆搗完畢後必須及時養護。在混凝土的實際生產中，由於缺乏對混凝土養護機理的了解，對養護工序常常重視不夠，出現養護不及時、養護濕度不夠、養護時問短等情況。尤其對於要求具有較高耐久性的混凝土，如不能加以正確、及時的養護，將嚴重影響整個建築物的質量，帶來不可估量的損失。

印表機的耐久性

印字能力，切紙能力，高低溫印字能力為印表機的耐久性。

1.印字能力：常溫下印表機連續長時間印字，印字圖像清晰穩定不變形等能力；

2.切紙能力（帶有切紙器的型號）：常溫下連續切紙切斷面整齊，沒有毛邊缺口的能力；

3.高低溫印字能力：在高低溫環境下可正常印字的能力。

車用燃料電池的耐久性

車用燃料電池(proton exchange membrane fuelcell PEMFC)能將氫燃料的化學能通過電化學反應直接轉化為電能，是一種環保、高效與高功率密度的發電方式，特別是在零排放交通動力套用方面具有極其誘人的前景。

為促進燃料電池汽車的大規模商業化，進一步提高燃料電池的耐久性是當務之急。車用燃料電池的壽命問題涉及面廣，挑戰大，是當前燃料電池汽車產業化的棘手問題，已經引起了世界各國研究人員的廣泛關注。通過燃料電池汽車的大量示範運行，人們發現車用燃料電池的關鍵材料和部件的劣化模式主要有四種：1）頻繁的啟動停止引起的高電位造成催化劑碳載體的腐蝕；2)反覆加減速引起的電位循環造成催化劑鉑顆粒粗大化；3)低負荷運行導致質子交換膜分解;4)低溫循環所伴隨的脹縮造成膜電極機械損傷。

催化劑Pt耐久性衰減

燃料電池產生的電流大小和過電位直接與陰極催化劑所提供的電化學活性比表面積(ECSA)有關，從而影響PEMFC耐久性最重要的問題之一是Pt的ECSA損失。關於ECSA衰減的幾種機制已經得到了確認：(1)在催化劑載體表面上R原子簇的晶體遷移；(2)小顆粒Pt溶解形成離子，並在大顆粒上重新沉積長大，或擴散進入離子交換膜中，隨後在氫氣的還原下形成Pt顆粒(改良的Ostwald熟化過程)；(3)由於催化劑載體碳發生腐蝕導致Pt顆粒脫落。多年來，以上機制對ECSA衰減的貢獻大小一直是學術爭論的焦點，尤其是在實用環境下對ECSA衰減的主導機制。如今人們已經對ECSA衰減有了更清晰的認識：ECSA的衰減機制與操作條件特別是燃料電池的工作電壓有關。

質子交換膜與電極離子導體耐久性衰減

在任何情況下，燃料電池的壽命通常依賴於質子交換膜的壽命，因為膜失效不僅意味著性能的降低，而且相當於燃料電池的壽命終結。質子交換膜耐久性衰減機制一般有三種：(1)化學衰減；2)機械衰減；(3)熱衰減。這三種失效機制一般會導致膜的氣體滲透率增加回。

化學衰減是指膜高分子鏈和端基(如磺酸基)被·OH和·OOH自由基攻擊或離子污染。在離子污染方面，金屬雙極板、增濕器、裝配材料、空氣等都可能是離子污染源。而質子交換膜中的活性基團磺酸基團與陽離子的結合能力要強於與質子的結合能力(除Li+外)，從而當污染離子進入電池內部會造成電解質膜的性能衰減。