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水泥質(zhì)量品質(zhì)和外加劑對(duì)混凝土質(zhì)量影響的研究

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摘要:按照傳統(tǒng)理論方式混凝土是按強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì),衡量混凝土質(zhì)量的最終標(biāo)準(zhǔn)主要是混凝土的強(qiáng)度。因此混凝土生產(chǎn)商對(duì)水泥質(zhì)量品質(zhì)的要求也就是強(qiáng)調(diào)其強(qiáng)度;推而言之,認(rèn)為強(qiáng)度越高的水泥其質(zhì)量也就越高。依照如此觀點(diǎn),造成近年來(lái)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫尤其是早期開(kāi)裂的現(xiàn)象日益普遍。其原因很復(fù)雜。單從水泥來(lái)說(shuō),比表面積、礦物組成中C3A、C3S、堿含量的增加,外加劑的摻入量和外加劑的品種性能,d.溫度過(guò)高的出廠水泥用于混凝土攪拌站,生產(chǎn)預(yù)拌混凝土,都增加了開(kāi)裂的敏感性,降低了混凝土的流變性能,這是混凝土的原材料中影響混凝土產(chǎn)品質(zhì)量的主要原因。因此,應(yīng)當(dāng)把抗裂性作為水泥質(zhì)量品質(zhì)的重要要求,并對(duì)外加劑的摻入量和外加劑的品種性能作出嚴(yán)格的規(guī)定。

1、前言

水泥和混凝土的關(guān)系,前者是后者產(chǎn)品質(zhì)量的賴以生存的根基。水泥的強(qiáng)度,尤其是早期強(qiáng)度越來(lái)越高,雖然也是生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步的一種表現(xiàn),但也是一種盲目地追求市場(chǎng)結(jié)果的商業(yè)性行為——即滿足混凝土早期強(qiáng)度不斷提高的要求。從過(guò)去的習(xí)慣性思維來(lái)講,由于人們對(duì)工程質(zhì)量所注重的就是混凝土的強(qiáng)度表征,自然對(duì)水泥的要求也主要注重強(qiáng)度。盡管由于混凝土的耐久性問(wèn)題開(kāi)始顯現(xiàn),人們開(kāi)始重視混凝土結(jié)構(gòu)物的耐久性,但在實(shí)踐中仍然把強(qiáng)度作為混凝土質(zhì)量要求和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。尤其近兩年來(lái),混凝土施工中高效減水劑與水泥相容性不好的問(wèn)題發(fā)生得比過(guò)去更多,地下連續(xù)墻和樓板甚至大梁開(kāi)裂問(wèn)題頻頻發(fā)生。其原因很復(fù)雜,涉及多方面因素,包括開(kāi)發(fā)商、業(yè)主、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)商、材料供應(yīng)商、施工管理商等等。即使這些問(wèn)題避開(kāi)不談,就材料本身來(lái)說(shuō),混凝土的質(zhì)量不只是配合比的問(wèn)題。設(shè)計(jì)的混凝土配合比只要是與原材料性質(zhì)相匹配,質(zhì)量差的原材料也很難做出高質(zhì)量的混凝土商品,因此,有必要追溯原材料方面的原因。

只要混凝土骨料的質(zhì)量品質(zhì)滿足設(shè)計(jì)的配合比要求,在原材料中,影響混凝土抗裂性的主要因素是水泥。購(gòu)進(jìn)水泥時(shí)只檢驗(yàn)強(qiáng)度(當(dāng)然有時(shí)還可能復(fù)驗(yàn)一下凝結(jié)時(shí)間)是不能判斷水泥對(duì)混凝土抗裂性影響的。例如,兩個(gè)不同廠家生產(chǎn)的相同品種水泥,B廠水泥的混凝土在約束條件下由于自收縮而產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,使其對(duì)開(kāi)裂敏感;A廠的水泥則稍有膨脹而有較小的約束應(yīng)力,抗裂性較好。因此水泥、混凝土工作者應(yīng)當(dāng)除了關(guān)心按現(xiàn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水泥性質(zhì)外,更加關(guān)心水泥在混凝土中的行為,即對(duì)混凝土抗裂性能的影響。

隨著商品混凝土的普及,混凝土的早期開(kāi)裂現(xiàn)象普遍增多,一般情況無(wú)外乎以下兩種現(xiàn)象:

1.1塑性開(kāi)裂

由于塑性階段混凝土失水速度大于泌水速度,造成表層混凝土的失水收縮,受內(nèi)部混凝土與鋼筋的約束造成受拉開(kāi)裂?,F(xiàn)今水泥的早強(qiáng)特性及外加劑的摻加使用不適當(dāng),使得混凝土較快或者過(guò)于緩慢凝結(jié)。凝結(jié)較快時(shí)易造成塑性開(kāi)裂;當(dāng)混凝土長(zhǎng)時(shí)間處于塑性狀態(tài),將增加其塑性開(kāi)裂的可能性,塑性開(kāi)裂時(shí)對(duì)鋼筋硅耐久性,特別是砼碳化導(dǎo)致的鋼筋銹蝕有很大危害。

1.2早期硬化開(kāi)裂

瑞典水泥和混凝土研究所研究人員1980年發(fā)現(xiàn),混凝土成型后水化塑性減小,彈性模量E增加,成型后4—8小時(shí),E值從不起10MPa~102MPa迅速增大到104MPa—105MPa,增加了3個(gè)數(shù)量級(jí)。而此時(shí)抗壓和抗拉強(qiáng)度只以正常的速度增長(zhǎng),因此極限應(yīng)變由2h的4.0×10—3急劇下降,6h~8h的應(yīng)變降到最低值0.04×10—3左右,隨后又逐步增大到硬化后混凝土的正常極限拉應(yīng)變0.1×10—3。早期硬化混凝土有一個(gè)極限拉應(yīng)變最低的時(shí)段,而現(xiàn)在水泥高早期產(chǎn)生的水化熱,水泥膠凝材料的高細(xì)度和低水膠比,因高效減水劑造成的濕潤(rùn)角和毛細(xì)孔水力半徑的降低,使得毛細(xì)孔壓力增加,早期收縮(包括自收縮)可能在混凝土凝固初期就超過(guò)它的極限應(yīng)變值而造成開(kāi)裂。研究表明:24h抗壓強(qiáng)度值越小,則早期收縮值、彈性模量E也越低,而徐變則較大,有利于減小早期開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。有研究表明24h混凝土抗壓強(qiáng)度值為12MPa時(shí)是拐點(diǎn)。因此,為保障混凝土的后期性能,選擇合適的早期性能水泥、摻合料(品種、摻量)、外加劑對(duì)混凝土的凝結(jié)影響是極其重要的。

出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是隨著水泥強(qiáng)度不斷提高后才發(fā)生的,不同水泥廠家采用不同的方法滿足強(qiáng)度(尤其足早期強(qiáng)度)的要求,例如提高比表面積,增加C3S、C3A的含量等,我國(guó)有的水泥廠甚至還采用一些什么“增強(qiáng)劑”之類的措施(注意正像—些食品添加劑,短期無(wú)害,長(zhǎng)期不一定安全)。

由于建筑業(yè)市場(chǎng)需求的變化,現(xiàn)代水泥的組成和細(xì)度發(fā)生廠很大變化。美國(guó)從1920年到1999年,70年中水泥和混凝土主要參數(shù)的變化的趨勢(shì)是水泥中C3S含量從35%增加到50~60%,比表面積從220cm2/kg增加到340~600m2/kg,混凝土的水灰比從0.56~0.8降低至0.26~0.56。水泥的7d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)了幾乎2.5倍。近年來(lái)國(guó)外許多專家根據(jù)實(shí)際調(diào)查研究,對(duì)這種趨勢(shì)提出了批評(píng),指出當(dāng)前混凝土結(jié)構(gòu)不斷增多的過(guò)早劣化現(xiàn)象主要原因是與此趨勢(shì)有關(guān)。認(rèn)為:“20世紀(jì)混凝土業(yè)為滿足越來(lái)越高的強(qiáng)度要求,不可避免地違背了材料科學(xué)的基本規(guī)律——即開(kāi)裂與耐久性之間存在的密切關(guān)系。為了實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可持續(xù)發(fā)展的這個(gè)目標(biāo),有必要更新一些觀念和建設(shè)實(shí)踐。”

我國(guó)水泥標(biāo)準(zhǔn)的修訂的方針是“與國(guó)際接軌”,因此也是在按此趨勢(shì)發(fā)展?;仡欉@段發(fā)展,分析其與混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)系,會(huì)有助于我們更新觀念,從關(guān)注強(qiáng)度轉(zhuǎn)變到關(guān)注耐久性,從耐久性的角度來(lái)評(píng)價(jià)水泥和混凝土的質(zhì)量。

 

 

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發(fā)布:2007-08-14 12:37    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁(yè)]    [關(guān)閉]
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