膠凝材料組成對(duì)鋼筋混凝土耐久性的影響分析

鄭華

摘 要：在科技日新月異的時(shí)代背景下，許多新技術(shù)、新材料和新工藝都被廣泛應(yīng)用在建筑工程中，進(jìn)一步推動(dòng)了建筑行業(yè)的發(fā)展。鋼筋混凝土材料作為建筑工程中的重要建材，其具有拌合物的可塑性、流動(dòng)性和稠度等，有著其他物質(zhì)所不能取代的性能，如耐久性等，可以增強(qiáng)建筑物的整體質(zhì)量和使用性能，有效滿(mǎn)足人們對(duì)建筑物的實(shí)際需求。本文就針對(duì)膠凝材料組成對(duì)鋼筋混凝土耐久性的影響進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵詞：膠凝材料組成；鋼筋混凝土；耐久性；影響

通常在設(shè)計(jì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性過(guò)程中，耐久性設(shè)計(jì)壽命終結(jié)點(diǎn)多是以鋼筋出現(xiàn)銹蝕的時(shí)間點(diǎn)為主，常常將摻合料取代部分水泥，或者是使鋼筋銹蝕氯離子的臨界濃度加以適當(dāng)提升，以此降低混凝土內(nèi)部氯離子的擴(kuò)散速率，促進(jìn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能的提升。總而言之，鋼筋混凝土受復(fù)雜環(huán)境和自身性質(zhì)等諸多因素的影響，易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)老化、斷裂和腐蝕等現(xiàn)象，從可持續(xù)發(fā)展層面和經(jīng)濟(jì)環(huán)保層面出發(fā)，提高鋼筋混凝土耐久性顯得尤為重要。

一、膠凝材料概述

對(duì)于膠凝材料而言，其主要是指在建筑材料中經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)和物力作用，能將其他固體物料膠結(jié)形成整體或使?jié){體變成堅(jiān)固的石狀體的物質(zhì)。由于化學(xué)組成不同，膠凝材料的類(lèi)型也有所不同，可以分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類(lèi)型，其中有機(jī)膠凝材料包括合成樹(shù)脂、天然樹(shù)脂、瀝青等，無(wú)機(jī)膠凝材料包括水泥、石灰等建材。從硬化條件來(lái)看，無(wú)機(jī)膠凝材料可分為水硬性和氣硬性?xún)深?lèi)，氣硬性膠凝材料只能在空氣中保持其強(qiáng)度或在空氣中硬化，如水玻璃、石膏、石灰等，適用于干燥環(huán)境；水硬性膠凝材料可以在水中或空氣中氧化，并且能持續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度，如硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥等。鋼筋混凝土是將集料膠結(jié)成整體的復(fù)合材料，包括石、砂等集料和水泥等膠凝材料，按照一定比例和水相配合，通過(guò)攪拌、養(yǎng)護(hù)和成型等工序而形成混凝土，應(yīng)用于建筑工程建設(shè)中。混凝土材料的構(gòu)成元素包括水、膠凝材料、細(xì)集料、粗集料等，因而混凝土的性質(zhì)與其成分具有緊密聯(lián)系，而膠凝材料作為其中的關(guān)鍵性材料，其種類(lèi)涵蓋磷渣粉、礦渣、硅灰、粉煤灰、石灰石粉等，不同的膠凝材料在混凝土中具有不同的性能影響、特殊應(yīng)用和作用機(jī)理等。

二、膠凝材料組成對(duì)鋼筋混凝土耐久性的影響分析

（一）礦渣和粉煤灰

當(dāng)前部分學(xué)者嘗試改進(jìn)鋼筋混凝土膠凝材料，將混凝土中的水泥用礦渣或粉煤灰加以代替，取得了良好的成效，并逐漸應(yīng)用于建筑工程建設(shè)中。一般在選擇礦渣時(shí)不宜選擇單一的種類(lèi)，而是選用復(fù)合礦渣，通過(guò)試驗(yàn)硅粉礦物摻合料和復(fù)合礦物磨細(xì)礦渣的高性能的混凝土，研究了優(yōu)化高性能混凝土膠凝材料用量和降低水泥用量的問(wèn)題，并得出一些結(jié)論：礦渣高性能混凝土強(qiáng)度的主要影響因素是水膠比；水泥被等量的硅粉和磨細(xì)礦渣所代替時(shí)，存在一個(gè)最佳的取代值，即凝膠材料總量中需要含2.0%的高效減水劑、15%的硅粉摻量、30%的磨細(xì)礦渣摻量。可以說(shuō)，用硅粉和礦渣代替部分水泥時(shí)，可用較少水泥配制出高性能的混凝土，有利于提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。值得注意的是，不同的使用環(huán)境、施工工藝和施工環(huán)境，膠凝材料中礦渣和粉煤灰的比例使用量也不同，需要做到具體問(wèn)題具體分析，區(qū)別對(duì)待。此外，混凝土中礦渣和粉煤灰含量的提高會(huì)破壞鋼筋鈍化膜的電荷轉(zhuǎn)移電阻以及混凝土電阻率，雖然礦渣和粉煤灰的使用可以降低鋼筋腐蝕速率和銹蝕面積，提高混凝土電阻率，但是其含量不宜過(guò)高。如礦渣混凝土試件的礦渣含量為50%，粉煤灰混凝土試件中的粉煤灰的摻量應(yīng)低于30%。

（二）水泥

水泥作為鋼筋混凝土膠凝材料的主要成分，對(duì)鋼筋混凝土的耐久性具有重要影響，因此需要科學(xué)選擇水泥的用量、強(qiáng)度等級(jí)以及品種，進(jìn)而促進(jìn)鋼筋混凝土耐久性的提升。一般來(lái)說(shuō)，水泥用量應(yīng)保持在最小使用量和最大使用量之間，如果超出這一范圍則會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度與凝固時(shí)間產(chǎn)生影響，因水化熱過(guò)大或收縮等而出現(xiàn)裂縫；同時(shí)在振搗密實(shí)過(guò)程中，拌合物過(guò)于干燥且水灰比過(guò)小，則會(huì)出現(xiàn)較多的孔洞與蜂窩，降低混凝土耐久性，而水灰比過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土中的毛細(xì)管空隙率中較增大，繼而對(duì)混凝土的耐久性產(chǎn)生影響。從混凝土施工工作性質(zhì)要求等方面來(lái)看，水泥漿的體積應(yīng)為35%方可使混凝土達(dá)到最佳性能。在選擇水泥品種過(guò)程中，需要以使用環(huán)境、施工用途和施工環(huán)境等方面為依據(jù)進(jìn)行確定，如選用抗凍混凝土?xí)r，可以選擇普通硅酸鹽水泥或混合料擇量少的硅酸鹽水泥，不能選用火山灰質(zhì)硅配鹽水泥，這是其對(duì)水的需求量較大，抗凍性能不強(qiáng)，因此不宜使用。大體積混凝土可以選擇具有較長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間和較低水化熱的水泥，如中熱硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥等。

另外，水泥等級(jí)原則上應(yīng)使用高強(qiáng)度等級(jí)的水泥，有效配制出高強(qiáng)度混凝土，使水泥強(qiáng)度等級(jí)與混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)保持一致。當(dāng)然也可以用低強(qiáng)度等級(jí)的水泥來(lái)配置低強(qiáng)度混凝土，這樣的水泥有利于保持混凝土的體積穩(wěn)定性、工作性以及強(qiáng)度，繼而使混凝土耐久性得以提升。值得注意的是，水泥熟料組成部分中如果C3A與C3S過(guò)高，則水泥細(xì)度會(huì)增加，并且水泥中堿含量與SO含量也會(huì)有所增大，從而影響混凝土耐久性，因此一般環(huán)境下不宜選用早強(qiáng)水泥，適宜選擇低含堿量和低水化熱的水泥。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在鋼筋混凝土膠凝材料的用量配比和選擇上，需要從具體的用途和使用環(huán)境等方面出發(fā)，做到具體問(wèn)題具體分析，綜合分析與考慮添加物質(zhì)的配比以及原材料的選擇，保證振搗的充分性，避免過(guò)早拆模或者養(yǎng)護(hù)不及時(shí)等。這樣才能保證配合比和原材料的高效控制，對(duì)鋼筋混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)加以適當(dāng)改善，降低鋼筋的腐蝕速率和銹蝕面積，促進(jìn)鋼筋混凝土耐久性能和強(qiáng)度的提升，增強(qiáng)工程的整體質(zhì)量與使用性能。

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