建筑工程混凝土耐久性提升技术研究

摘要： 本文聚焦建筑工程领域，深入探究混凝土耐久性提升的关键技术与策略。剖析影响混凝土耐久性的内部因素，包括水泥特性、骨料品质、外加剂作用，阐述外部环境因素如侵蚀介质、温湿度、荷载冲击的影响机制，详述从原材料选择、配合比优化到施工养护、表面防护各阶段提升耐久性的技术要点，探讨面临挑战与应对，旨在延长混凝土结构服役寿命，保障建筑工程长期稳定，推动行业可持续发展。

一、引言

在建筑工程中，混凝土作为应用最广泛的建筑材料之一，其耐久性直接关系到建筑物的使用寿命、安全性与维护成本。随着建筑结构服役年限要求提高，恶劣环境下工程增多，确保混凝土具备良好耐久性愈发关键。深入研究混凝土耐久性提升技术，是应对建筑工程长期挑战、实现可持续发展的必然要求。

二、影响混凝土耐久性的因素剖析

（一）内部因素

1.水泥特性

水泥品种不同，水化产物与硬化特性各异。普通硅酸盐水泥早期强度发展快，但水化热高，易引发大体积混凝土温度裂缝；矿渣水泥后期强度增长稳定，耐热性好，可用于有耐热需求部位，但早期强度低，抗冻性稍逊，水泥矿物成分与含量影响混凝土孔隙结构、强度发展及耐久性。

2.骨料品质

骨料占混凝土体积约 70% - 80%，其粒径、形状、级配影响密实度。良好级配骨料孔隙率小，可减少水泥浆用量；针片状骨料增加空隙，降低混凝土工作性与强度。骨料含泥量高，泥粒吸附水泥浆，阻碍水化反应，削弱粘结力，还为侵蚀介质侵入提供通道，降低耐久性。

3.外加剂作用

外加剂如减水剂可改善混凝土工作性，在不增加用水量前提下提高流动性，利于密实成型，减少孔隙；引气剂引入微小气泡，缓冲冻融循环时冰晶膨胀应力，提升抗冻性，但外加剂掺量不当会导致混凝土离析、强度降低等问题，影响耐久性。

（二）外部因素

1.侵蚀介质

混凝土处于海水、地下水、工业废水等环境，受氯离子、硫酸根离子、镁离子等侵蚀。氯离子引发钢筋锈蚀，破坏钢筋 - 混凝土粘结；硫酸根离子与水泥水化产物反应生成膨胀性物质，造成混凝土开裂剥落，侵蚀介质长期作用严重损害混凝土结构。

2.温湿度条件

高温加速水泥水化，过快水化导致混凝土早期强度发展不均，易开裂；持续低温延缓水化，降低早期强度，影响抗冻性。湿度方面，干燥环境混凝土失水收缩开裂，潮湿或干湿交替环境促使侵蚀介质溶解、渗透，加剧劣化，如海边建筑受海风、海水干湿循环影响，混凝土耐久性面临严峻考验。

3.荷载与冲击

长期承受静荷载使混凝土内部微裂缝扩展、连通，降低承载能力；动荷载、冲击荷载如地震、交通振动，瞬间应力远超混凝土抗拉强度，造成裂缝、破碎，破坏结构完整性，为侵蚀介质入侵敞开大门，加速耐久性恶化。

三、混凝土耐久性提升的关键技术要点

（一）原材料选择优化

1.优选水泥品种

依据工程环境与需求选水泥，大体积混凝土选低热水泥或掺大量混合材的水泥控制水化热；处于侵蚀环境，选抗硫酸盐水泥抵御硫酸根离子侵蚀；对早期强度要求高且环境正常，用普通硅酸盐水泥，确保水泥特性适配工程，提升耐久性起点。

2.精选骨料

严格把控骨料粒径、级配，采用连续级配骨料提高密实度；控制含泥量，天然骨料冲洗达标，人工骨料生产严控杂质；选用质地坚硬、化学性质稳定骨料，如花岗岩、玄武岩碎石，保障骨料品质为混凝土耐久性奠基。

3.合理选用外加剂

依混凝土性能目标选外加剂，抗渗混凝土用高效减水剂降低水胶比，提升密实性；抗冻混凝土掺引气剂，精准控制掺量，使含气量适中，改善混凝土内部结构，增强抗侵蚀、抗冻能力。

（二）配合比设计优化

1.控制水胶比

水胶比是影响混凝土耐久性核心参数，降低水胶比减少孔隙率，提高强度与抗渗性。通过外加剂调整工作性，在满足施工前提下尽量降低水胶比，如高性能混凝土水胶比常低于 0.4，确保混凝土致密，阻碍侵蚀介质渗透。

2.优化矿物掺合料使用

掺合料如粉煤灰、矿渣粉、硅灰，部分替代水泥，改善微观结构。粉煤灰填充孔隙，矿渣粉提高后期强度、抗侵蚀性，硅灰提升早期强度、密实度，合理复掺，依据工程特性确定掺量，如海洋工程多掺矿渣粉与硅灰，增强混凝土耐久性。

（三）施工过程质量控制

1.搅拌与运输

确保搅拌均匀，控制搅拌时间，使原材料充分混合；运输中防离析、泌水，采用搅拌运输车持续搅拌，夏季防晒、冬季保温，保证混凝土入模性能稳定，防止因施工前期不当操作损害耐久性。

2.浇筑与振捣

分层浇筑、分层振捣，控制每层厚度，避免漏振、过振，确保混凝土密实无孔隙。振捣棒快插慢拔，使气泡排出，尤其在钢筋密集区、边角部位精心振捣，保障混凝土整体性，提升耐久性内在根基。

（四）养护与表面防护

1.养护措施

浇筑后及时养护，保湿养护防混凝土失水收缩，采用洒水、覆盖湿布、喷涂养护剂等方式，养护时间依水泥品种、环境而定，一般不少于 7 天，对大体积、抗渗混凝土适当延长，促进水化持续进行，提升强度与耐久性。

2.表面防护处理

处于侵蚀环境混凝土表面涂覆防护涂层，如环氧树脂、聚氨酯涂层，阻挡侵蚀介质接触；对受冲刷部位，设防护层如瓷砖、石材贴面，减轻水流、风沙冲刷磨损，从外部保护混凝土，延长服役寿命。

四、混凝土耐久性提升技术面临的挑战与应对

（一）技术创新挑战

1.新型材料适配难题

纳米材料、纤维材料等新型材料引入混凝土提升耐久性，但材料分散性、与水泥基相容性难解决。纳米材料易团聚，无法充分发挥微观填充、改性作用；纤维掺加若不均匀，会造成混凝土薄弱面，影响整体性能，制约新技术应用。

应对策略：开展材料复合技术研究，优化材料表面改性，如对纳米材料表面接枝有机基团提高分散性；研发纤维分散设备与工艺，确保均匀分布，积累应用数据，推动新型材料融入混凝土技术体系。

2.耐久性评估技术滞后

现有耐久性评估多基于经验公式、标准试验，难精准反映复杂环境真实劣化过程。实际工程混凝土受多种因素耦合，传统评估未考虑应力 - 环境交互、微裂缝发展动态，导致评估结果偏差，影响维护决策科学性。

应对策略：引入多尺度建模、原位监测技术，从微观孔隙到宏观结构，实时跟踪混凝土性能变化；结合大数据、机器学习算法，分析海量监测数据，建立动态耐久性评估模型，精准预测寿命，指导工程维护。

（二）成本效益矛盾

高性能材料成本高

提升耐久性常需高性能水泥、优质骨料、新型外加剂，成本大幅增加。如硅灰价格高昂，使混凝土单方造价上升，业主为控成本不愿采用，阻碍高性能混凝土推广，影响耐久性提升技术落地。

应对策略：从全生命周期成本分析，展示高性能材料减少维修、延长寿命隐性收益；政府出台补贴、税收优惠，鼓励使用；探索材料租赁、集中采购模式，降低一次性投入，平衡成本效益，推动技术应用。

五、结论

建筑工程混凝土耐久性提升是系统且艰巨任务，借技术创新、成本调控、施工管理强化之力，突破重重难关，必将延长混凝土结构寿命，减少维护成本，为建筑工程长期稳定运行筑牢根基，推动建筑行业迈向可持续繁荣。

参考文献

[1] 李锺奥. 基于MICP技术的混凝土裂缝修复与耐久性能提升研究[D]. 江苏：江苏大学，2022.

[2] 平安. 引气及阻锈技术对冻融环境下海工混凝土梁耐久性能提升试验研究[D]. 江苏：江苏大学，2022.

[3] 王亚威. 轻质混凝土耐久性及其提升技术试验研究[D]. 四川：西南交通大学，2017.