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现代混凝土质量问题的症结所在!

2021-09-22 16:16:49
合肥混凝土是以高活动性、低水胶比、掺加外加剂和大量矿物掺合料为主要特征,以高性能为代表的混凝土。自上世纪九十年应用以来,由于其大大降低劳动强度,加快施工进度,且节能环保,加之其具有“高性能”的华美外衣而深受建立者的喜欢,为此,人们对其倾注了极大的工作热情并寄予厚望。可是,当严酷的质量现状特别是质量事故摆在人们眼前的时分,人们常常唯恐躲之不及,但又欲罢不能而前车之鉴,这不得不让人重新考虑现代混凝土质量问题的症结到底在哪、方向何在。
  
  经过多年的工程理论和比照剖析,笔者以为,招致现代混凝土质量问题突显的内在本源在于瘦身水泥,而瘦身水泥又恰恰是各方人员都不愿意承受的严酷的理想,由于它动摇了人们持久以来引以为豪的现代混凝土应用的政策根基和企业利益,也就是法规权威、节能环保、加快进度和降低本钱。
  
  瘦身水泥的详细特征能够从以下两个方面来表述,一是随着水泥消费技术的不时进步,水泥矿物的均匀颗粒粒径越来越小,即水泥的比外表积越来越大。二是用矿物掺合料替代局部水泥以后,每立方米混凝土中的水泥用量越来越少,而矿物掺合料用量越来越多。以上水泥粒径小用量少的特征,都是由最初有益的质变,逐步演化为今天有害的质变,其本质就是混凝土28天以后的强度简直不增长,密实性不进步,自愈才能削弱,裂痕不时增加,耐久性越来越差,而最终结果是招致混凝土构造质量问题和质量事故不时发作。下面,笔者经过引经据典和比照剖析,进一步论述瘦身水泥在工程中的详细危害,不妥之处,恳请指正。
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  一、水泥颗粒粒径越来越小的危害
  
  众所周知,近200年来水泥的开展历史,能够说就是一部如何将水泥磨得更细的历史。水泥消费企业要想使其产品的综合效益到达大化,就是要想方法让水泥矿物所积存的能量在28天内全部释放出来,最直接最有效的方法就是将水泥矿物磨得更细,而国度规范不设细度上限又为水泥消费企业提供了一个磨细的平台,所以,磨细也就成了必然趋向。
  
  当前,水泥规范是以28天强度作为评定基准的,至于28天后强度如何开展,水泥规范并没有给出明白的规则和请求,以致于水泥消费企业只需按保证28天强度停止水泥消费就能够了。其实,混凝土28天以后的强度开展除了与水泥中的矿物成分比例及后续的养护条件有关外,还与水泥矿物颗粒粒径的大小有直接的联络。以硅酸盐水泥中大含量的硅酸三钙矿物为例,28天的水化深度大约是10um,相关于颗粒粒径绝大多数在30um以下的水泥而言,28天水化已完成90%以上,也就是说,28天后即便养护条件再好,混凝土强度曾经没有几增长的余地。
  
  到目前为止,对混凝土强度长期开展最有压服力的应是日本小樽港持续长达百年的相关实验数据。依据材料引见,始建于1897年的小樽港,在建立初期制造了6万多个试件,放在海水中、大气中、淡水中分别停止长期耐久性实验,实验结果标明,三者的长期强度开展趋向是根本分歧的,其中,试件在自然的大气环境中寄存30~40年强度到达高,大约进步100%,然后逐年降落,寄存95年,强度从高点降落约40%,但仍高于28天强度20%,也就是说,早期的混凝土寿命在百年以上,而当年所用水泥的颗粒粒径是200um方孔筛筛余量小于10%,其均匀粒径远远大于目前国内规范运用的80um方孔筛筛余量小于10%的水泥均匀粒径。
  
  为了与小樽港数据停止比照,日本海洋工程研讨所也停止了相关实验。实验结果标明,在海洋气候环境条件下,关于比外表积下限在250㎡的水泥,混凝土自然寄存5年抗压强度到达高,增长约40%,然后逐年降落,至10年以至低于原来的28天强度。
  
  从以上数据比照剖析可知,水泥颗粒粒径的大小对混凝土强度的长期开展起着决议性的作用,当水泥颗粒粒径大于30um时,粒径越大,混凝土28天后强度增长的幅度也越大,持续增长的时间也越长,而目前的国度规范,将水泥比外表积下限定在相对较高的300㎡,可实践消费的水泥比外表积多在360~400㎡之间,相应的水泥颗粒粒径绝大多数都在30um以下,固然有利于进步混凝土的早期强度,但是,关于混凝土强度的长期开展却是极为不利的,加之有的水泥消费企业为了追求利润的大化,会将水泥磨得越来越细,早强特征越来越明显,在此前提下,期盼经过后期强度的大幅增长来保证混凝土的耐久性简直是不可能,而恰恰相反的是,混凝土强度的长期开展将会由短期的上升很快转为逐年降落,国内多起钢筋混凝土桥梁、高架桥质量事故大都发作在运用期满十年这一关键的时间节点之后也就屡见不鲜,由于以当年的水泥比外表积规范与日本海洋工程研讨所的水泥比外表积停止比照能够推断,假如在配合比设计时施工企业没有大幅进步混凝土配制强度,实践构造混凝土强度已自然降落至设计值以下,发作质量事故也就在所难免。
  
  由此可见,现有水泥与过去传统水泥的大差别就是在满足28天强度请求的前提下,将原有传统水泥所隐含的宏大的强度平安储藏提早予以透支,而这局部被提早透支的强度储藏,正是为了抵御各种有害介质长期腐蚀招致强度不时降低提供保证的,一旦缺失,对局部构造的长期耐久性来说结果不堪想象。上述结论,也正好答复了过去人们常提起的一个问题,那就是在水泥消费工艺和技术不时进步的今天,为什么会呈现过去的水泥比如今的水泥好、国外的水泥比国产的水泥好的本源所在。另外,强度储藏被提早透支对构造所形成的不良结果具有极强的荫蔽性,更有人们难以辩驳的法理支撑,由于水泥毕竟是过程产品,而非实体构造,在这一点上,作为建立者我们必需坚持苏醒的认识。
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  鉴于目前国内混凝土强度在自然环境中长期开展的相关数据鲜有见之,更多的是援用实验室标养试件数据而缺乏压服力;另外,关于我们每个人身边住用的建筑工程来说,由于混凝土外表都停止了装饰装修,使混凝土与外界环境隔绝而对其起到了很好的维护作用,混凝土强度也就不会因有害介质的侵入而大幅降低并发作质量事故,从而也就盲目或不盲目地影响了人们对混凝土强度长期开展的高度注重和研讨,故这不断是被我们所无视的问题而鲜见提及。
  
  二、水泥用量越来越少的危害
  
  杨文科先生在《现代混凝土科学的问题与研讨》一书中谈到,水泥是混凝土之母,是混凝土的中心原资料,但是,在商品混凝土快速开展的今天,矿物掺合料的大量运用越来越遭到热捧,其位置曾经到了与水泥不相上下的地步,是现代混凝土不可或缺的组分之一。固然矿物掺合料的运用有其科学合理的一面,但也必需苏醒地看到,如运用不当还会带来负面影响,以至会给工程带来灾难性的结果,这一点,必需惹起我们的高度注重。
  
  众所周知,火山灰质矿物掺合料自身并无胶凝性能,只要与水泥水化后生成的氢氧化钙停止二次反响,才干生成难溶的水化硅酸钙凝胶,从而进步混凝土的强度和密实性。假如混凝土中没有足够多的水泥来提供氢氧化钙反响物,局部矿物掺合料的二次水化也就成为不可能,问题在于水泥水化能生成几氢氧化钙,而各种矿物掺合料的火山灰质反响又需求几氢氧化钙,关于这一问题,理论上并没有得到很好处理,更没有法规根据可循,从而招致大掺量矿物掺合料的运用问题存在诸多的不肯定性,对混凝土质量带来不利影响也就不可防止,比方说,在施工现场我们常常看到的大面积网状裂痕及楼屋面板常常发作的大面积渗漏现象,这些都与矿物掺合料的二次反响没有到达预期的凝结效果而使其转化为细砂组分有直接的联络,这是其一。
  
  其二,商品混凝土绝大多数都是用普通硅酸盐水泥停止混凝土配置,根据国度水泥规范,普通硅酸盐水泥中的混合材参量必需控制在20%以内,可据国度建材部门前期的调查材料引见,除局部水泥大型企业外,大多数水泥中小企业混合材参量均超标,高参量以至高达47%,而当前的施工验收标准对此又没有提出强迫性检测请求,以至连局部中央政府的检测机构都不展开此项业务,招致施工企业一筹莫展,这无形之中,也就为不法企业大开便当之门,这是当前瘦身水泥最荫蔽最中心的症结之一,而更为严重的是,由此招致对局部混凝土质量问题和质量事故的义务认定,都将可能会带来推翻性的结果,经验的汲取也就成为空谈。 
  
  其三,水泥必需停止安定性检测是国度水泥规范的明白请求,但是,当采用胶凝资料替代水泥以后,胶凝资料的安定性问题曾经超出了水泥规范的管辖范畴,而相应的其它标准规范又不触及安定性检测的内容,招致混凝土体积稳定性问题经常发作也就屡见不鲜,特别是随着混凝土中掺合料种类和用量的不时增加,水泥用量越来越少,对混凝土体积稳定性取决议性作用的已不是水泥,而是胶凝资料组合。由此可见,现有的标准规范仅对水泥停止检测是不够的,必需增加胶凝资料组合的安定性检测,只要这样,才干最终确保混凝土具有良好的体积稳定性,这是当前标准规范间的盲区。
  
  其四,混凝土路面必需具有良好的耐磨性这是显而易见的,但设计标准、施工验收标准对混凝土耐磨性的请求却没有明白的量化控制指标,固然道路水泥规范对水泥的耐磨性有相关的请求,但是,在矿物掺合料用量越来越多而水泥用量越来越少的今天,原有基准水泥的耐磨性已被弱化,由此招致路面起灰起砂的问题经常发作也就成为必然,即便对簿公堂,法官也难以依法断定,由于耐磨性请求是隐含的,并非标准或图纸明白的,相关的案例也并不少见,这同样是标准规范间的盲区。
  
  其五,当前矿物掺合料中运用量大的是矿渣和粉煤灰,众所周知,矿渣和粉煤灰的密度均小于水泥的密度,特别是粉煤灰差距更大,这一差距给施工带来了宏大的艰难,由于在混凝土浇筑和振捣过程中,密度大的水泥会往下沉,而密度小的矿物掺合料会往上浮,呈现微观上的分层离析,从而使构件顶部和外表掺合料含量过大而水泥含量过小,底部则反之。由此形成的不良结果除构件强度上下不均外,梁顶、柱顶、板顶经常开裂曾经成为不争的事实,特别是柱顶,开裂现象相当普遍,且水泥用量越少,掺和料用量越多,开裂问题愈加突出,至今难以处理。
  
  三、处理瘦身水泥的相应对策
  
  作为当前的建立者,固然我们无法改动标准规范的现状,但我们完整能够想方设法躲避其可能带来的风险,并确保混凝土构造在其运用年限内平安牢靠的工作。
  
  一是将水泥比外表积控制在300~350㎡之间,大限度的保证混凝土28天后强度仍有较大幅度的增长,同时,恰当进步混凝土配合比设计时的配制强度,加强混凝土抵御各种有害介质长期腐蚀的才能,确保混凝土构造的长期耐久性。
  
  二是在停止混凝土施工配合比设计之前,必需对水泥中的混合材含量停止检测,确保最终混合材和掺合料总量控制的真实性和有效性,同时,在混凝土施工配合比设计完成后,应对所选用的胶凝资料组合停止安定性检测,以最终确保胶凝资料组合具有良好的体积稳定性。
  
  三是关于混凝土外表有耐磨性请求的路面、码头面层、机场道面等,除按第1点控制比外表积外,应优先选用道路硅酸盐水泥或硅酸盐水泥,不宜运用矿渣水泥、粉煤灰水泥或复合水泥,更不宜在混凝土施工配合比设计时掺加矿渣、粉煤灰等矿物掺合料,以确保混凝土具有较强的外表耐磨性。
  
  四是关于不同环境、不同构造、不同维护层厚度的混凝土,其矿物掺合料的大参量应严厉按《混凝土构造耐久性设计标准》(GB/T50476-2008)的条款执行。


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