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現代混凝土質(zhì)量問(wèn)題的癥結所在!

返回列表來(lái)源:金鑄 發(fā)布日期 2016-08-31 10:25 瀏覽:-

現代混凝土是以高流動(dòng)性、低水膠比、摻加外加劑 和大量礦物摻合料為主要特征,以高性能為代表的混凝土。自上世紀九十年應用以來(lái),由于其大大降低勞動(dòng)強度,加快施工進(jìn)度,且節能,加之其具有“高性 能”的華麗外衣而深受建設者的喜愛(ài),為此,人們對其傾注了極大的工作熱情并寄予厚望??墒?,當殘酷的質(zhì)量現狀特別是質(zhì)量事故擺在人們眼前的時(shí)候,人們往往 唯恐躲之不及,但又欲罷不能而從蹈覆轍,這不得不讓人重新思考現代混凝土質(zhì)量問(wèn)題的癥結到底在哪、方向何在。
 
   經(jīng)過(guò)多年的工 程實(shí)踐和對比分析,導致現代混凝土質(zhì)量問(wèn)題突顯的內在根源在于水泥,而水泥又恰恰是各方人員都不愿意接受的殘酷的現實(shí),因為它動(dòng)搖了人們長(cháng)久以來(lái)引以為豪的現代混凝土應用的政策根基和企業(yè)利益,也就是法規權威、節能、加快進(jìn)度和降低成本。
 
   水泥的具體特征可以從以下兩個(gè)方面來(lái)表述,一是隨著(zhù)水泥生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步,水泥礦物的平均顆粒粒徑越來(lái)越小,即水泥的比表面積越來(lái)越大。二是用礦 物摻合料替代部分水泥以后,每立方米混凝土中的水泥用量越來(lái)越少,而礦物摻合料用量越來(lái)越多。以上水泥粒徑小用量少的特征,都是由起初有益的量變,逐漸演 化為有害的質(zhì)變,其實(shí)質(zhì)就是混凝土28天以后的強度幾乎不增長(cháng),密實(shí)性不提高,自愈能力削弱,裂縫不斷增加,耐久性越來(lái)越差,而結果是導致混凝土 結構質(zhì)量問(wèn)題和質(zhì)量事故不斷發(fā)生。下面,通過(guò)旁征側引和對比分析,進(jìn)一步闡述瘦身水泥在工程中的具體危害,不妥之處,懇請指正。
 
 
 一、水泥顆粒粒徑越來(lái)越小的危害
  眾 所周知,近200年來(lái)水泥的發(fā)展歷史,可以說(shuō)就是一部如何將水泥磨得更細的歷史。水泥生產(chǎn)企業(yè)要想使其產(chǎn)品的綜合效益達到大化,就是要想辦法讓水泥礦物 所積蓄的能量在28天內全部釋放出來(lái),直接 有效的辦法就是將水泥礦物磨得更細,而標準不設細度上限又為水泥生產(chǎn)企業(yè)提供了一個(gè)磨細的平臺,所以, 磨細也就成了必然趨勢。
 
  當前,水泥標準是以28天強度作為評定基準的,至于28天后強度如何發(fā)展,水泥標準 并沒(méi)有給出明確的規定和要求,以至于水泥生產(chǎn)企業(yè)只要按保證28天強度進(jìn)行水泥生產(chǎn)就可以了。其實(shí),混凝土28天以后的強度發(fā)展除了與水泥中的礦物成分比 例及后續的養護條件有關(guān)外,還與水泥礦物顆粒粒徑的大小有直接的聯(lián)系。以硅酸鹽水泥中大含量的硅酸三鈣礦物為例,28天的水化深度大約是10um,相對 于顆粒粒徑絕大多數在30um以下的水泥而言,28天水化已完成90%以上,也就是說(shuō),28天后即使養護條件再好,混凝土強度已經(jīng)沒(méi)有多少增長(cháng)的余地。
 
   到目前為止,對混凝土強度長(cháng)期發(fā)展最有說(shuō)服力的應是日本小樽港持續長(cháng)達百年的相關(guān)試驗數據。根據資料介紹,始建于1897年的小樽港,在建設初期制作了 6萬(wàn)多個(gè)試件,放在海水中、大氣中、淡水中分別進(jìn)行長(cháng)期耐久性試驗,試驗結果表明,三者的長(cháng)期強度發(fā)展趨勢是基本一致的,其中,試件在自然的大氣環(huán)境中存 放30~40年強度達到最高,大約提高100%,然后逐年下降,存放95年,強度從高點(diǎn)下降約40%,但仍高于28天強度20%,也就是說(shuō),早期的混凝 土壽命在百年以上,而當年所用水泥的顆粒粒徑是200um方孔篩篩余量小于10%,其平均粒徑遠遠大于目前國內標準使用的80um方孔篩篩余量小于10% 的水泥平均粒徑。
 
  為了與小樽港數據進(jìn)行對比,日本海洋工程研究所也進(jìn)行了相關(guān)試驗。試驗結果表明,在海洋氣候環(huán)境條件下,對于比表面積下限在250㎡的水泥,混凝土自然存放5年抗壓強度達到高一個(gè)層次,增長(cháng)約40%,然后逐年下降,至10年甚至低于原來(lái)的28天強度。
 
 
二、水泥用量越來(lái)越少的危害
   水泥是混凝土之母,是混凝土的核心原材料,但是,在商品混凝土快速發(fā)展,礦物摻合料的大 量使用越來(lái)越受到熱捧,其地位已經(jīng)到了與水泥不相上下的地步,是現代混凝土不可或缺的組分之一。固然礦物摻合料的使用有其科學(xué)合理的一面,但也必須清醒地 看到,如使用不當還會(huì )帶來(lái)負面影響,甚至會(huì )給工程帶來(lái)災難性的后果,這一點(diǎn),必須引起我們的高度重視。
 
  火山灰質(zhì)礦物摻合料本身并無(wú)膠凝性能,只有與水泥水化后生成的氫氧化鈣進(jìn)行二次反應,才能生成難溶的水化硅酸鈣凝膠,從而提高混凝土的強度和密實(shí) 性。如果混凝土中沒(méi)有足夠多的水泥來(lái)提供氫氧化鈣反應物,部分礦物摻合料的二次水化也就成為不可能,問(wèn)題在于水泥水化能生成多少氫氧化鈣,而各種礦物摻合 料的火山灰質(zhì)反應又需要多少氫氧化鈣,對于這一問(wèn)題,理論上并沒(méi)有得到很好解決,更沒(méi)有法規依據可循,從而導致大摻量礦物摻合料的使用問(wèn)題存在諸多的不確 定性,對混凝土質(zhì)量帶來(lái)不利影響也就不可避免,比如說(shuō),在施工現場(chǎng)我們常??吹降拇竺娣e網(wǎng)狀裂縫及樓屋面板常常發(fā)生的大面積滲漏現象,這些都與礦物摻合料 的二次反應沒(méi)有達到預期的凝結效果而使其轉化為細砂組分有直接的聯(lián)系,這是其一。
 
  其二,商品混凝土絕大多數 都是用普通硅酸鹽水泥進(jìn)行混凝土配置,依據水泥標準,普通硅酸鹽水泥中的混合材參量必須控制在20%以?xún)?,可據建材部門(mén)前期的調查資料介紹,除部 分水泥大型企業(yè)外,大多數水泥中小企業(yè)混合材參量均超標,高參量甚至高達47%,而當前的施工驗收規范對此又沒(méi)有提出強制性檢測要求,甚至連部分地方政 府的檢測機構都不開(kāi)展此項業(yè)務(wù),導致施工企業(yè)束手無(wú)策,這無(wú)形之中,也就為不法企業(yè)大開(kāi)方便之門(mén),這是當前水泥最隱蔽核心的癥結之一,而更為嚴重的 是,由此導致對部分混凝土質(zhì)量問(wèn)題和質(zhì)量事故的責任認定,都將可能會(huì )帶來(lái)顛覆性的結果,教訓的吸取也就成為空談?!?br/> 
   其三,水泥必須進(jìn)行安定性檢測是國家水泥標準的明確要求,但是,當采用膠凝材料替代水泥以后,膠凝材料的安定性問(wèn)題已經(jīng)超出了水泥標準的管轄范疇,而相 應的其它規范標準又不涉及安定性檢測的內容,導致混凝土體積穩定性問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生也就不足為奇,特別是隨著(zhù)混凝土中摻合料品種和用量的不斷增加,水泥用量越 來(lái)越少,對混凝土體積穩定性取決定性作用的已不是水泥,而是膠凝材料組合。由此可見(jiàn),現有的規范標準僅對水泥進(jìn)行檢測是不夠的,必須增加膠凝材料組合的安 定性檢測,只有這樣,才能確?;炷辆哂辛己玫捏w積穩定性,這是當前規范標準間的盲區。
 
  其四,混凝土路 面必須具有良好的耐磨性這是不言而喻的,但設計規范、施工驗收規范對混凝土耐磨性的要求卻沒(méi)有明確的量化控制指標,雖然道路水泥標準對水泥的耐磨性有相關(guān) 的要求,但是,在礦物摻合料用量越來(lái)越多而水泥用量越來(lái)越少的,原有基準水泥的耐磨性已被弱化,由此導致路面起灰起砂的問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生也就成為必然,即 使對簿公堂,法官也難以依法判定,因為耐磨性要求是隱含的,并非規范或圖紙明確的,相關(guān)的案例也并不少見(jiàn),這同樣是規范標準間的盲區。
 
   其五,當前礦物摻合料中使用量大的是礦渣和粉煤灰,眾所周知,礦渣和粉煤灰的密度均小于水泥的密度,特別是粉煤灰差距更大,這一差距給施工帶來(lái)了巨大 的困難,因為在混凝土澆筑和振搗過(guò)程中,密度大的水泥會(huì )往下沉,而密度小的礦物摻合料會(huì )往上浮,呈現微觀(guān)上的分層離析,從而使構件頂部和表面摻合料含量過(guò) 大而水泥含量過(guò)小,底部則反之。由此造成的不良后果除構件強度上下不均外,梁頂、柱頂、板頂經(jīng)常開(kāi)裂已經(jīng)成為不爭的事實(shí),特別是柱頂,開(kāi)裂現象相當普遍, 且水泥用量越少,摻和料用量越多,開(kāi)裂問(wèn)題愈加突出,至今難以解決。
 
三、解決水泥的相應對策
  作為當前的建設者,雖然我們無(wú)法改變規范標準的現狀,但我們完全可以想方設法規避其可能帶來(lái)的風(fēng)險,并確?;炷两Y構在其使用年限內安全可靠的工作。
 
  一是將水泥比表面積控制在300~350㎡之間,大限度的保證混凝土28天后強度仍有較大幅度的增長(cháng),同時(shí),適當提高混凝土配合比設計時(shí)的配制強度,增強混凝土抵御各種有害介質(zhì)長(cháng)期侵蝕的能力,確?;炷两Y構的長(cháng)期耐久性。
 
  二是在進(jìn)行混凝土施工配合比設計之前,必須對水泥中的混合材含量進(jìn)行檢測,確?;旌喜暮蛽胶狭峡偭靠刂频恼鎸?shí)性和有效性,同時(shí),在混凝土施工配合比設計完成后,應對所選用的膠凝材料組合進(jìn)行安定性檢測,以確保膠凝材料組合具有良好的體積穩定性。
 
   三是對于混凝土表面有耐磨性要求的路面、碼頭面層、機場(chǎng)道面等,除按一點(diǎn)控制比表面積外,應優(yōu)先選用道路硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥,不宜使用礦渣水泥、 粉煤灰水泥或復合水泥,更不宜在混凝土施工配合比設計時(shí)摻加礦渣、粉煤灰等礦物摻合料,以確?;炷辆哂休^強的表面耐磨性。
 
  四是對于不同環(huán)境、不同結構、不同保護層厚度的混凝土,其礦物摻合料的最大參量應嚴格按《混凝土結構耐久性設計規范》(GB/T50476-2008)的條款執行。

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