胶凝材料组成对钢筋混凝土耐久性的影响分析

郑华

摘 要：在科技日新月异的时代背景下，许多新技术、新材料和新工艺都被广泛应用在建筑工程中，进一步推动了建筑行业的发展。钢筋混凝土材料作为建筑工程中的重要建材，其具有拌合物的可塑性、流动性和稠度等，有着其他物质所不能取代的性能，如耐久性等，可以增强建筑物的整体质量和使用性能，有效满足人们对建筑物的实际需求。本文就针对胶凝材料组成对钢筋混凝土耐久性的影响进行分析和探讨。

关键词：胶凝材料组成；钢筋混凝土；耐久性；影响

通常在设计钢筋混凝土结构耐久性过程中，耐久性设计寿命终结点多是以钢筋出现锈蚀的时间点为主，常常将掺合料取代部分水泥，或者是使钢筋锈蚀氯离子的临界浓度加以适当提升，以此降低混凝土内部氯离子的扩散速率，促进钢筋混凝土结构耐久性能的提升。总而言之，钢筋混凝土受复杂环境和自身性质等诸多因素的影响，易出现结构老化、断裂和腐蚀等现象，从可持续发展层面和经济环保层面出发，提高钢筋混凝土耐久性显得尤为重要。

一、胶凝材料概述

对于胶凝材料而言，其主要是指在建筑材料中经过一系列化学和物力作用，能将其他固体物料胶结形成整体或使浆体变成坚固的石状体的物质。由于化学组成不同，胶凝材料的类型也有所不同，可以分为有机和无机两大类型，其中有机胶凝材料包括合成树脂、天然树脂、沥青等，无机胶凝材料包括水泥、石灰等建材。从硬化条件来看，无机胶凝材料可分为水硬性和气硬性两类，气硬性胶凝材料只能在空气中保持其强度或在空气中硬化，如水玻璃、石膏、石灰等，适用于干燥环境；水硬性胶凝材料可以在水中或空气中氧化，并且能持续发展其强度，如硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、硅酸盐水泥等。钢筋混凝土是将集料胶结成整体的复合材料，包括石、砂等集料和水泥等胶凝材料，按照一定比例和水相配合，通过搅拌、养护和成型等工序而形成混凝土，应用于建筑工程建设中。混凝土材料的构成元素包括水、胶凝材料、细集料、粗集料等，因而混凝土的性质与其成分具有紧密联系，而胶凝材料作为其中的关键性材料，其种类涵盖磷渣粉、矿渣、硅灰、粉煤灰、石灰石粉等，不同的胶凝材料在混凝土中具有不同的性能影响、特殊应用和作用机理等。

二、胶凝材料组成对钢筋混凝土耐久性的影响分析

（一）矿渣和粉煤灰

當前部分学者尝试改进钢筋混凝土胶凝材料，将混凝土中的水泥用矿渣或粉煤灰加以代替，取得了良好的成效，并逐渐应用于建筑工程建设中。一般在选择矿渣时不宜选择单一的种类，而是选用复合矿渣，通过试验硅粉矿物掺合料和复合矿物磨细矿渣的高性能的混凝土，研究了优化高性能混凝土胶凝材料用量和降低水泥用量的问题，并得出一些结论：矿渣高性能混凝土强度的主要影响因素是水胶比；水泥被等量的硅粉和磨细矿渣所代替时，存在一个最佳的取代值，即凝胶材料总量中需要含2.0%的高效减水剂、15%的硅粉掺量、30%的磨细矿渣掺量。可以说，用硅粉和矿渣代替部分水泥时，可用较少水泥配制出高性能的混凝土，有利于提高混凝土的抗压强度。值得注意的是，不同的使用环境、施工工艺和施工环境，胶凝材料中矿渣和粉煤灰的比例使用量也不同，需要做到具体问题具体分析，区别对待。此外，混凝土中矿渣和粉煤灰含量的提高会破坏钢筋钝化膜的电荷转移电阻以及混凝土电阻率，虽然矿渣和粉煤灰的使用可以降低钢筋腐蚀速率和锈蚀面积，提高混凝土电阻率，但是其含量不宜过高。如矿渣混凝土试件的矿渣含量为50%，粉煤灰混凝土试件中的粉煤灰的掺量应低于30%。

（二）水泥

水泥作为钢筋混凝土胶凝材料的主要成分，对钢筋混凝土的耐久性具有重要影响，因此需要科学选择水泥的用量、强度等级以及品种，进而促进钢筋混凝土耐久性的提升。一般来说，水泥用量应保持在最小使用量和最大使用量之间，如果超出这一范围则会对混凝土的强度与凝固时间产生影响，因水化热过大或收缩等而出现裂缝；同时在振捣密实过程中，拌合物过于干燥且水灰比过小，则会出现较多的孔洞与蜂窝，降低混凝土耐久性，而水灰比过大时会导致混凝土中的毛细管空隙率中较增大，继而对混凝土的耐久性产生影响。从混凝土施工工作性质要求等方面来看，水泥浆的体积应为35%方可使混凝土达到最佳性能。在选择水泥品种过程中，需要以使用环境、施工用途和施工环境等方面为依据进行确定，如选用抗冻混凝土时，可以选择普通硅酸盐水泥或混合料择量少的硅酸盐水泥，不能选用火山灰质硅配盐水泥，这是其对水的需求量较大，抗冻性能不强，因此不宜使用。大体积混凝土可以选择具有较长凝结时间和较低水化热的水泥，如中热硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥等。

另外，水泥等级原则上应使用高强度等级的水泥，有效配制出高强度混凝土，使水泥强度等级与混凝土设计强度等级保持一致。当然也可以用低强度等级的水泥来配置低强度混凝土，这样的水泥有利于保持混凝土的体积稳定性、工作性以及强度，继而使混凝土耐久性得以提升。值得注意的是，水泥熟料组成部分中如果C3A与C3S过高，则水泥细度会增加，并且水泥中碱含量与SO含量也会有所增大，从而影响混凝土耐久性，因此一般环境下不宜选用早强水泥，适宜选择低含碱量和低水化热的水泥。

三、结束语

总而言之，在钢筋混凝土胶凝材料的用量配比和选择上，需要从具体的用途和使用环境等方面出发，做到具体问题具体分析，综合分析与考虑添加物质的配比以及原材料的选择，保证振捣的充分性，避免过早拆模或者养护不及时等。这样才能保证配合比和原材料的高效控制，对钢筋混凝土内部结构加以适当改善，降低钢筋的腐蚀速率和锈蚀面积，促进钢筋混凝土耐久性能和强度的提升，增强工程的整体质量与使用性能。

参考文献：

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