土木工程中混凝土材料的耐久性探析

卢承举 华东建筑设计研究院有限公司安徽分公司

在土木工程建设过程中，混凝土不仅是一种基础的建筑原材料，同时也是工程结构主体的核心构件，因此其性能优劣也直接关乎着土木工程的建设质量。土木工程具有建设规模大、使用寿命长的基本特征，因此对于混凝土耐久性要求更加严格。目前，我国土木工程行业正处于高速发展的历史阶段，而强化混凝土耐久性研究工作不仅有利于提高土木工程建设质量，同时也有助于社会经济的安全稳定发展。

一、混凝土耐久性

混凝土耐久性是指其在客观自然环境中抵抗各类作用力影响的能力，并保障自身的完整性和稳定性，因此也是衡量混凝土质量与性能的重要标准之一。在现代土木工程中，混凝土是最为基础的建材之一，不仅是工程结构的主要构成部分，同时在整个工程材料占比中甚至达到90%，因此混凝土耐久性对于土木工程建设质量及长远稳定运行有着决定性影响。随着我国社会发展水平的不断提升，人们也对土木工程建设质量提出了更高的要求，为此加强混凝土材料耐久性研究工作具有十分重要的社会价值与现实意义。

二、影响混凝土材料耐久性的主要因素

（一）冻融破坏

冻融破坏是混凝土材料在使用过程中受到的一种自然环境下低温条件带来的影响与破坏，其本质为饱含水分的混凝土在零度上下时会因内部水分反复结冰与融合而产生疲劳应力，从而由外向内发生剥蚀脱落现象。总的来说，混凝土材料受冻融破坏影响主要由混凝土孔结构与孔隙特征决定，当孔隙密闭效果越好时混凝土吸水性越差，从而抗冻融破坏能力越强，反之则越差。值得注意的是，混凝土的水灰比是影响孔隙密闭程度的重要因素，水灰比过大会造成混凝土内部更多的孔隙。

（二）碳化反应

碳化反应是指混凝土材料内部碱性物质与空气中二氧化碳发生化学反应，这时会导致混凝土碱度下降而导致材料性能和质量的下降。一般情况下，混凝土材料碱度PH 值为11.5 左右，但经过长期碳化反应会逐渐降低至8.5～9.5。从专业角度来看，混凝土碳化反应主要受两方面因素影响：（1）材料因素。水泥成分一定程度上左右了碳化反应的程度，当水泥中熟料成分越多时混凝土材料性质越稳定，而碳化反应也相对缓慢。（2）环境因素。处于温差较大环境条件下的混凝土会因裂缝问题进一步增加空气接触面积，如此碳化反应更加凸显。

（三）碱集料反应

碱集料反应是混凝土固化后缓慢发生的一种化学反应，主要是由混凝土内碱或环境中渗入的碱与活性矿物发生反应并形成凝胶，从而导致集料体积增大，这时混凝土内部结构便发生破坏。具体而言，碱集料反应主要有碱—二氧化硅反应。碱—硅酸盐反应和碱—碳酸盐反应三种形式，其中碱—硅反应最为常见。当混凝土材料发生碱集料反应时，会出现表面裂缝、变形情况，并伴有渗出物。同时空气、水等物质也会加快向混凝土内部的侵蚀，并导致混凝土碳化及钢筋锈蚀，而寒冷区域的土木工程又会发生冻融破坏，因此其危害性十分严重。

（四）原材料因素

众所周知，混凝土作为一种复合材料是由多种原材料拌制而成，其中包含了水泥、骨料、沙子及石粉煤灰等材料。从技术角度来看，原材料质量对于混凝土性能和质量有着决定性影响，特别是水泥与骨料影响最为凸显。在土木工程施工过程中，部分建设单位为降低成本而使用劣质原材料，如此便直接导致混凝土的性能与质量不符合耐久性要求。与此同时，不同配比的混凝土在性能方面也存在巨大差异，因此混凝土原材料的配比是否科学也是决定其耐久性的重要因素。

三、强化混凝土材料耐久性的有效措施

（一）降低混凝土孔隙率

纵观混凝土材料耐久性影响因素，我们不难发现混凝土内部孔隙率与耐久性之间存在密切联系，因此我们必须最大程度上提高混凝土的密实度，从而减少因孔隙过多而带来的影响和危害。从技术角度来看，合理控制水在混凝土拌制中的应用有助于减少孔隙现象。目前，市场中常见的优化方案为采用减水剂来降低混凝土含水量，如此能够大大提高混凝土拌制后材料的密实度。除此之外，我们还要强化原材料的质量控制，如水泥性能和质量，这些有助于在降低孔隙率的同时促进混凝土材料的耐久性。

（二）优化原材料构成与配比

随着现代土木工程建设质量需求的不断提升，人们对混凝土材料也提出了更高的性能要求，从而来确保工程结构的长远稳定运行。在此背景下，通过对混凝土原材料种类及型号进行优化有助于促进耐久性的提升。在相关研究推动下，当前市场中使用的混凝土材料中掺入了高效活性矿物作为掺料，如矿渣、粉煤灰等，其中的SiO2、Al2O3 将与游离石灰发生化学反应而优化水化凝胶物质的结构。此外，超细活性物矿物料也会对混凝土内部孔隙进行填充，从而提高混凝土材料的密实度，并实现改善耐久性的目的。值得注意的是，通过优化混凝土原材料配比也是提高其耐久性的重要途径，为此相关建设单位必须经过反复精密实验和计算后方可确定混凝土原材料配比。

（三）注重施工过程技术控制

从技术角度出发，混凝土材料能够实现理想的耐久性不仅仅决定于原材料的质量，同时对于施工过程技术控制同样十分重要。基于此，在进行土木工程混凝土施工时，还需要建设单位科学落实各方面技术控制工作。首先，做好混凝土材料拌制控制，严格遵守配比比例进行拌制，由此确保混凝土材料的性能和质量。其次，做好施工工艺控制。这里主要为施工人员能够严格遵守混凝土施工工艺的技术标准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，做好混凝土后期养护，确保其凝结过程稳定，从而保障其密实度符合工程建设需求。