土木工程中混凝土材料的耐久性探析

盧承舉 華東建筑設計研究院有限公司安徽分公司

在土木工程建設過程中，混凝土不僅是一種基礎的建筑原材料，同時也是工程結構主體的核心構件，因此其性能優劣也直接關乎著土木工程的建設質量。土木工程具有建設規模大、使用壽命長的基本特征，因此對于混凝土耐久性要求更加嚴格。目前，我國土木工程行業正處于高速發展的歷史階段，而強化混凝土耐久性研究工作不僅有利于提高土木工程建設質量，同時也有助于社會經濟的安全穩定發展。

一、混凝土耐久性

混凝土耐久性是指其在客觀自然環境中抵抗各類作用力影響的能力，并保障自身的完整性和穩定性，因此也是衡量混凝土質量與性能的重要標準之一。在現代土木工程中，混凝土是最為基礎的建材之一，不僅是工程結構的主要構成部分，同時在整個工程材料占比中甚至達到90%，因此混凝土耐久性對于土木工程建設質量及長遠穩定運行有著決定性影響。隨著我國社會發展水平的不斷提升，人們也對土木工程建設質量提出了更高的要求，為此加強混凝土材料耐久性研究工作具有十分重要的社會價值與現實意義。

二、影響混凝土材料耐久性的主要因素

（一）凍融破壞

凍融破壞是混凝土材料在使用過程中受到的一種自然環境下低溫條件帶來的影響與破壞，其本質為飽含水分的混凝土在零度上下時會因內部水分反復結冰與融合而產生疲勞應力，從而由外向內發生剝蝕脫落現象。總的來說，混凝土材料受凍融破壞影響主要由混凝土孔結構與孔隙特征決定，當孔隙密閉效果越好時混凝土吸水性越差，從而抗凍融破壞能力越強，反之則越差。值得注意的是，混凝土的水灰比是影響孔隙密閉程度的重要因素，水灰比過大會造成混凝土內部更多的孔隙。

（二）碳化反應

碳化反應是指混凝土材料內部堿性物質與空氣中二氧化碳發生化學反應，這時會導致混凝土堿度下降而導致材料性能和質量的下降。一般情況下，混凝土材料堿度PH 值為11.5 左右，但經過長期碳化反應會逐漸降低至8.5～9.5。從專業角度來看，混凝土碳化反應主要受兩方面因素影響：（1）材料因素。水泥成分一定程度上左右了碳化反應的程度，當水泥中熟料成分越多時混凝土材料性質越穩定，而碳化反應也相對緩慢。（2）環境因素。處于溫差較大環境條件下的混凝土會因裂縫問題進一步增加空氣接觸面積，如此碳化反應更加凸顯。

（三）堿集料反應

堿集料反應是混凝土固化后緩慢發生的一種化學反應，主要是由混凝土內堿或環境中滲入的堿與活性礦物發生反應并形成凝膠，從而導致集料體積增大，這時混凝土內部結構便發生破壞。具體而言，堿集料反應主要有堿—二氧化硅反應。堿—硅酸鹽反應和堿—碳酸鹽反應三種形式，其中堿—硅反應最為常見。當混凝土材料發生堿集料反應時，會出現表面裂縫、變形情況，并伴有滲出物。同時空氣、水等物質也會加快向混凝土內部的侵蝕，并導致混凝土碳化及鋼筋銹蝕，而寒冷區域的土木工程又會發生凍融破壞，因此其危害性十分嚴重。

（四）原材料因素

眾所周知，混凝土作為一種復合材料是由多種原材料拌制而成，其中包含了水泥、骨料、沙子及石粉煤灰等材料。從技術角度來看，原材料質量對于混凝土性能和質量有著決定性影響，特別是水泥與骨料影響最為凸顯。在土木工程施工過程中，部分建設單位為降低成本而使用劣質原材料，如此便直接導致混凝土的性能與質量不符合耐久性要求。與此同時，不同配比的混凝土在性能方面也存在巨大差異，因此混凝土原材料的配比是否科學也是決定其耐久性的重要因素。

三、強化混凝土材料耐久性的有效措施

（一）降低混凝土孔隙率

縱觀混凝土材料耐久性影響因素，我們不難發現混凝土內部孔隙率與耐久性之間存在密切聯系，因此我們必須最大程度上提高混凝土的密實度，從而減少因孔隙過多而帶來的影響和危害。從技術角度來看，合理控制水在混凝土拌制中的應用有助于減少孔隙現象。目前，市場中常見的優化方案為采用減水劑來降低混凝土含水量，如此能夠大大提高混凝土拌制后材料的密實度。除此之外，我們還要強化原材料的質量控制，如水泥性能和質量，這些有助于在降低孔隙率的同時促進混凝土材料的耐久性。

（二）優化原材料構成與配比

隨著現代土木工程建設質量需求的不斷提升，人們對混凝土材料也提出了更高的性能要求，從而來確保工程結構的長遠穩定運行。在此背景下，通過對混凝土原材料種類及型號進行優化有助于促進耐久性的提升。在相關研究推動下，當前市場中使用的混凝土材料中摻入了高效活性礦物作為摻料，如礦渣、粉煤灰等，其中的SiO2、Al2O3 將與游離石灰發生化學反應而優化水化凝膠物質的結構。此外，超細活性物礦物料也會對混凝土內部孔隙進行填充，從而提高混凝土材料的密實度，并實現改善耐久性的目的。值得注意的是，通過優化混凝土原材料配比也是提高其耐久性的重要途徑，為此相關建設單位必須經過反復精密實驗和計算后方可確定混凝土原材料配比。

（三）注重施工過程技術控制

從技術角度出發，混凝土材料能夠實現理想的耐久性不僅僅決定于原材料的質量，同時對于施工過程技術控制同樣十分重要。基于此，在進行土木工程混凝土施工時，還需要建設單位科學落實各方面技術控制工作。首先，做好混凝土材料拌制控制，嚴格遵守配比比例進行拌制，由此確保混凝土材料的性能和質量。其次，做好施工工藝控制。這里主要為施工人員能夠嚴格遵守混凝土施工工藝的技術標準和操作要求完成施工，避免因施工水平不足造成耐久性降低。最后，做好混凝土后期養護，確保其凝結過程穩定，從而保障其密實度符合工程建設需求。