混凝土是由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。它是以胶凝材料、水、砂和石为主要材料按照适当比例混合,根据工程所处环境、使用条件和混凝土性能要求不同,加入不同掺量的掺合料和外加剂等,经搅拌、浇筑、振捣成型、养护等工艺,经过一定时间凝结、硬化后形成具有强度的人造石材。混凝土耐久性受到多种因素的综合影响,本文根据深圳市龙华区某工业园主体工程塔楼地下室混凝土分项工程论述,该工程占地面积达20万㎡,包括生产厂房、食堂、实验楼、能源楼、辅助用房、地下车库等。根据该工程特点,从原材料选择、环境因素、养护条件、施工工艺四个方面分析影响混凝土耐久性的因素及提出应对措施。
1影响混凝土耐久性的原因分析
1.1原材料对混凝土耐久性的影响
在项目建设中,原材料的质量是影响混凝土质量的重要因素。
它主要包括水泥种类、粗细骨料类型、水、外加剂和掺合料的选用及掺配比例等。该项目地下室顶板混凝土浇筑量粗略估计达1000m3,不同的工程材料在混凝土中起到不同作用,例如:粗细骨料在混凝土中起到骨架和填充、限制混凝土变形、提高强度、增加刚度和抗裂性等作用。水泥水化形成的水泥浆在硬化前能起到润滑粗细骨料作用,将混凝土拌合物流动起来,方便浇筑成各种形状和大小的构件,水泥浆凝结硬化后,能将粗细骨料胶结成具有强度的整体。根据项目特点,在搅拌站生产混凝土时,应加入适量的减水剂、引气剂,增大混凝土的流动性和抗裂性。掺合料可以减少混凝土凝结硬化水化热产生,减少混凝土内部温度应力产生,防止混凝土应内外温差太大而开裂。因此,原材料在混凝土耐久性具有举足轻重的地位,只有充分了解混凝土构件的特点,选择合适的原材料,防止温度应力产生导致构件开裂,为保障工程质量,提高混凝土的耐久性提供坚实的基础。
1.2环境因素对混凝土耐久性的影响
环境因素对混凝土结构耐久性的影响主要包括两个方面。一是混凝土结构所处的环境,二是混凝土拌合物搅拌运输条件。该工程混凝土结构所处的环境类别为2a,地下水丰富、非严寒和寒冷地区,不受冻融影响。商品混凝土从搅拌站运输到施工现场时需要一定的时间,当气温比较高时,混凝土到达施工现场时塌落度损失可能比较大,现场浇筑时流动性变差,甚至会导致混凝土发生离析等,影响构件耐久性能。夏季丰雨期,地下水位高于地下室底面,混凝土浇筑过程如果振捣不密实会有地下水汽渗到混凝土构件里面,导致混凝土的电阻率降低,钢筋产生电位差,使钢筋发生锈蚀活动,危害结构安全。根据表1可知,电位差越大,钢筋锈蚀活动越大。在塔楼地下室结构建成后,我们根据现场实际情况对塔楼地下室主主梁和顶板进行锈蚀点位检测,检测结果均为-200mV以上,混凝土构件未发生明显锈蚀活动,地下室结构稳定,未发现因锈蚀活动造成混凝土使用安全问题。

1.3养护条件对混凝土耐久性的影响
地下室顶板混凝土浇筑前,没有进行编制施工组织设计和施工方案,没有对顶板温度、温度应力、及收缩应力进行计算。塔楼地下室顶板浇筑完成后,在终凝前没有采取养护措施。浇筑混凝土时正值夏季,白天气温高,受气温影响,水泥水化反应速度快,使得地下室顶板表面水化产物分布不均匀,水泥浆未能将集料全部包裹,局部区域出现露骨、漏筋现象,严重影响混凝土使用性能。由于现场一次性浇筑的混凝土超过1000m3,浇筑完成后没有及时在混凝土表面覆盖薄膜,混凝土内外温差和气温差监控频率不够,导致混凝土里表温差达30℃,且与当时气温差达25℃。由于养护不及时和养护不到位,混凝土内外温差大,导致局部地下室顶板出现贯通裂缝。
1.4施工工艺对混凝土耐久性的影响
项目为了赶工期,没有严格按照相关施工规定进行浇筑,导致混凝土结构强度受到影响。现场浇筑混凝土时,工人未对混凝土振捣均匀,没有进行分层浇筑,施工停歇期间有杂物、锯末等杂物积存在混凝土表面,没有清理干净,局部出现不密实现象,使得骨料和水泥浆离析,没有形成统一的整体。由于是大体积混凝土,浇筑时没有进行分层,施工缝留置不合理。根据现场温度实测,混凝土入模时温度为35℃,且中心最大温度为65℃,里表温差高于25℃。为日后混凝土构件耐久性带来巨大隐患。
2提高混凝土耐久性的措施
2.1不同原材料对混凝土耐久性的影响
2.1.1选择合适的水泥
该项目地下室顶板混凝土工程为大体积混凝土,配制混凝土所用的水泥种类应根据构件特点选择、且应与环境相适应。地下室顶板面积大,且连续施工、要求一次性浇筑成型。根据项目特点,宜选用低热的硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥,水灰比适当降低至0.38,掺加适量粉煤灰代替水泥,减少水化热产生。选用矿渣硅酸盐水泥,根据检验结果水泥3d水化热为210kJ/kg,7d水化热为240kJ/kg,符合3d水化热不大于240kJ/kg,7d不大于270kJ/kg的规范要求。本项目所处的环境,地下水丰富,由于环境污染,地下水可能含有机酸和无机酸,各种酸会对混凝土有不同程度的腐蚀,这些酸与混凝土中Ca(OH)2发生如下化学反应式:
2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O
2H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4·2H2O。
从化学反应看出,盐酸与混凝土发生化学反应生成易溶于水的CaCl2,硫酸与混凝土发生化学反应或生成CaSO4·2H2O,导致体积膨胀,在混凝土内部产生应力而破坏。本工程环境,为了抵抗盐类腐蚀和地下水影响,根据水泥出厂检测结果,选用铝酸三钙含量低于5%的抗硫酸盐水泥。
2.1.2选择合适的骨料类型
地下室对抗渗性要求高,在粗集料的选择上,本项目选用了连续级配且最大粒径为26.5mm、含泥量为0.5%,泥块含量为0.2%的粗骨料。地下室顶板梁最小的尺寸宽度为300mm,纵筋和箍筋最小间距为40mm,选用的集料满足要求最大粒径不应超过构件最小截面尺寸的1/4,且不应超过钢筋最小间距的3/4。细骨料选用级配区为2区,且洁净、质地坚硬的天然砂,氯化物含量为0.01%。混凝土粗骨料起到骨架作用,细骨料填充粗骨料之间的缝隙。为了地下室具有良好的抗渗漏性能,粗骨料采用的是单粒径三级配,分级投料、掺配而成;掺配后的粗骨料堆积空隙率为41%。粗细骨料应合理掺配,且严格把控砂率,形成良好的级配骨料,减少混凝土离析和泌水现象,提高混凝土的密实性能。
2.1.3合理掺配外加剂和掺合料
地下室工程,为了具有良好的抗渗性和减少混凝土水化热,减少因温度因素和碱含量造成混凝土开裂。混凝土在生产过程中加入粉煤灰和引气剂,粉煤灰含有活性材料,它可与混凝土中碱性离子(Na+、K+、Ca+)发生快速反应,产物均匀分布在混凝土中,降低混凝土的碱含量,抑制了混凝土碱骨料反应。为了提高混凝土的抗裂性,引气剂的气体含量不应大于4%,且能在混凝土中产生大量的稳定、分布均匀、密封且不与外界连通的微小气泡。引气剂和掺合料掺量经过试验数据分析,不断调整掺量,在确定后根据试验室配合比进行生产。
2.1.4使用符合要求的水
混凝土拌合用水为饮用的自来水。未选用雨水、蒸馏水、以及含重碳酸盐少的河水、湖水等软水。因软水与混凝土接触时,会溶出Ca(OH)2,混凝土地下室顶板在地下水作用下,Ca(OH)2会不断流失,由于Ca(OH)2浓度不断降低,会引起其他水化物分解溶蚀,使混凝土结构进一步破坏。选用的拌合物用水符合行业标准JGJ63的有关规定,养护混凝土顶板的水氯离子含量、放射性元素也应符合国家规范要求。
2.2环境因素
混凝土从搅拌站运输到施工现场途中,未发生离析、分层、泌水现象。为确保拌合物在初凝前运至施工现场并完成浇筑,混凝土运输过程中已按选好的路线运输,减少运输时间,搅拌车在运送混凝土途中以及等候卸料期间没有停转,并且在准备卸料时,加速搅拌并持续20s以上再卸料。混凝土在运输过程中随时会发生塌落度损失,在搅拌站已先进行塌落度损失试验,并确定好减水剂用量,且做好记录。当施工现场混凝土拌合物塌落度损失严重且不能满足施工现场要求时,可在罐车内加入试验确定好的减水剂用量,并加速搅拌混凝土罐车,满足要求后再进行浇筑。施工条件是影响混凝土耐久性的重要因素,它会对水泥水化过程产生重要的影响。项目浇筑混凝土时,属于高温环境,混凝土中胶凝材料加快水化反应,导致混凝土硬化加快。现场使用了3d水化热为210kJ/kg,7d水化热为240kJ/kg的低热矿渣硅酸盐水泥,在搅拌水中加入适量的冰水,以便降低混凝土的入模温度。防止混凝土在凝结硬化过程中应内外温差太大开裂。在凝结硬化过程中,现场采取了洒水的保湿措施,以便水泥能够充分水化反应,强度能够继续发展,保障混凝土在硬化过程中不会出现结构疏松、渗水性增大及形成干缩裂缝现象。
2.3严格落实养护措施
混凝土浇筑完成后,养护措施也是影响混凝土耐久性的因素之一,它会对水泥水化过程产生重要的影响,混凝土在凝结硬化过程中,会因为湿度而产生干缩。混凝土浇筑完成后,在终凝前采取了养护措施,根据环境特点,养护措施采取了洒水养护、覆盖薄膜等保温保湿措施,整个养护期间都处于湿润状态。根据现场实际,养护时间应不少于14d,且应对温度应力及收缩应力进行计算,确定地下室混凝土的温度峰值,严格做好养护方案。在预埋的冷却水管内开启循环水,对混凝土内部进行降温,防止内外温差太大。在养护期间对混凝土里表温差、降温速率及环境温度湿度测试。在浇筑后1~4d,每4h不少于1次,浇筑后5~7d,每8h不少于1次,7d后,每12h不少于1次,直至测温结束。
2.4采用合理的施工工艺
混凝土浇筑前,模板支模必须牢固、板与板之间不出现空隙,保证混凝土浇筑过程模板不变形、不漏浆。
在浇筑前,应编制施工组织设计,对温度应力进行计算,并且配备业务熟练、责任心强的人员,且在上岗前,对关键人员进行岗前培训。混凝土运输过程中要选择好路线,运输时间要尽可能少,确保混凝土在初凝前运至施工现场并浇筑完毕。施工期间,混凝土搅拌车在等候卸料期间,不能停转,准备卸料时,应加快搅拌速度,浇筑过程,应对混凝土充分捣实,施工停歇期间,清除混凝土表面的杂物,防止因杂物混入降低混凝土密实性,造成强度不足,出现裂缝等现象,降低耐久性。由于是大体积混凝土,浇筑过程不能一次性全部将混凝土倒入,应合理分层浇筑。施工缝应合理设置,不能在受力大的部位留置施工缝。严格控制混凝土入模温度不大于30℃。采用合理降温措施,确保内外温差不大于25℃。
3结语
综上所述,影响混凝土耐久性的因素主要包括水泥种类、集料类型、水、外加剂、环境因素、养护条件、施工工艺等。为了提高混凝土的耐久性,应根据工程实际情况合理选择水泥种类、颗粒级配良好的砂石,控制好砂率、外加剂及掺合料掺量等。混凝土运输采取合理的运输路线,采用合理的施工工艺及养护措施,以确保混凝土质量。(来源:《广东建材》2025.09)