现代混凝土存在的问题及对策2023.docx

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1、现代混凝土存在的问题及对策20231.弓I言1?现状及存在的问题22. 1.概述2?原材料3?水泥32.2.1.1.水泥是混凝土的主要粘结剂3?水泥粒径越来越小的危害3?水泥用量越来越少的危害5?解决水泥瘦身问题的相应对策6?骨料7?矿物掺合料7?外加剂8?配合比设计不合理8?浇筑施工9?预防和解决措施9?原材料9?水泥IO?骨料IO?掺合料11?外加剂11?配合比11?客观正确认识混凝土12?结语121 .引言混凝土是用简单工艺制作的最复杂的体系，在过去IOOa里混凝土涵盖了所有的土木工程领域，可以说，没有混凝土就没有今天多姿多彩的世界。混凝土的简单在于其原材料来源广泛、施工工艺简单通过混合

2、、搅拌、模筑即可生产出形态各异的混凝土构件。复杂是因为原材料成分复杂、波动大，不容易提纯;在微观结构上，水泥水化形成的复杂凝胶，在目前技术水平下难以测出；水泥水化随温度、湿度、时间变化，形成动态的微观结构。混凝土性能随微观结构的发展而变化。传统混凝土主要由水、水泥、砂、石组成，随着建筑结构形式的发展，现代混凝土应运而生，现代混凝土是建立在化学外加剂和矿物掺合料两大混凝土科学技术进展基础上的六大组分混凝土。现代混凝土强度等级由以前的C15C60到现在的C80混凝土，其中C50C80属于高强度混凝土范畴，部分工程已经使用C1OO强度等级混凝土，有些试验室已经可以配制出CIOOC150超高强度混凝土

3、。但是应用过程中混凝土的缺陷也越来越多地暴露出来，集中体现在混凝土拌合物和易性和耐久性方面。主要表现在：混凝土拌合物坍落度损失大、离析、泌水等影响混凝土入仓,混凝土浇筑后短期内即出现裂缝，部分裂缝出现在混凝土表层，深度浅，对混凝土耐久性影响不大，部分裂缝深度深，甚至贯穿结构，影响混凝土寿命，部分预应力混凝土在张拉过程中即出现裂缝等。这与使用的原材料、混凝土配合比以及人们对混凝土的认识有很大关系。现状及存在的问题1.1. 概述现代混凝土以高流动性、低水胶比、外加剂和大量矿物掺合料为特征，以高性能为代表。自上世纪90年代应用以来，大大降低了劳动强度，加快了施工进度，节约了能源，保护了环境，并因其披

4、上了“高性能”的华丽外衣而深受建设者们的喜爱。因此，人们对它倾注了极大的热情和厚望。然而，当残酷的质量状况，尤其是质量事故摆在人们面前时，人们往往不敢回避，却又不能止步不前，重蹈覆辙，这不得不让人重新思考现代混凝土质量问题的症结在哪里，方向在哪里。经过多年的工程实践和对比分析，笔者认为现代混凝土质量问题的内在根源在于瘦身水泥，这是一个所有人员都不愿意接受的残酷现实，因为它动摇了人们长期以来引以为豪的现代混凝土应用的政策基础和企业利益，即权威法规、节能环保、加快进度、降低成本。瘦身水泥的具体特点可以表现在以下两个方面。第一，随着水泥生产技术的不断进步，水泥矿物的平均粒径越来越小，即水泥的比表面积

5、越来越大。第二，用矿物掺合料代替部分水泥后，每立方米混凝土的水泥用量越来越少，而矿物掺合料的用量却越来越多。水泥粒径小、用量小的上述特点，已经从最初的有益量变，逐渐演变为今天的有害质变。其本质是28天后，混凝土的强度几乎不会增加，密实度不会提高，自愈能力减弱，裂缝继续增加，耐久性越来越差，最终结果导致混凝土结构质量问题和质量事故的不断发生。原材料画翻水泥2.2.1.1.水泥是混凝土的主要粘结剂水泥是混凝土最主要的材料，对混凝土的强度起着决定性作用，水泥强度随着市场需求不断增长，单纯追求满足强度下的高利润，使水泥厂采取助磨剂磨细、掺用增强剂等满足水泥高强度的需求。另外为了追求混凝土早强，使得水泥

6、矿物中C3S、C3A越来越多，增加了开裂敏感性且不利于混凝土长期性能的稳定性另外随着水泥供求关系的影响，运到现场的水泥未经充分冷却，即用于混凝土拌制，使水泥与外加剂相容性不好，混凝土硬化性能受到影响，出现混凝土拌合物流动性损失大、“假凝”等现象，影响混凝土施工。画翻水泥粒径越来越小的危害众所周知，水泥近200年的发展史可以说是一部如何把水泥磨得更细的历史。水泥生产企业想让自己的产品综合效益最大化，就是想办法在28天内把水泥矿物中积累的能量全部释放出来。最直接有效的方法就是将水泥矿物磨得更细，国家标准对细度不设上限，这给水泥生产企业提供了平台。因此，磨细成为必然趋势。目前水泥标准是以28天强度为

7、标准。至于28天以后的强度如何发展，水泥标准没有给出明确的规定和要求，以至于水泥生产企业只要保证28天强度就可以进行水泥生产。事实上，混凝土28天后的强度发展不仅与水泥中矿物组分的比例及后续养护条件有关，还与水泥矿物颗粒的大小直接相关。以硅酸盐水泥中含量最大的硅酸三钙矿物为例，其28天水化深度约为IOUm,与粒径在30Um以下的水泥相比，完成90%以上。也就是说，28天后，即使养护条件好,混凝土强度也没有太大的提升空间。到目前为止，混凝土强度长期发展最有说服力的试验数据应该是日本小樽港的相关试验数据，历时百年。资料显示，创建于1897年的小樽港制作了6万多个标本。它们被放在海水、大气和淡水中进

8、行长期耐久性测试。试验结果表明，三种试件的长期强度发展趋势基本一致。其中，试件在自然大气环境中存放3040年后强度达到最高，增加约100%,之后逐年下降，存放90年。但仍高于28天强度的20%,也就是说早期混凝土的使用寿命在IOO年以上，当年使用的水泥粒径不到200um方孔筛筛渣的10%,其平均粒径远大于目前国内标准使用的80um方孔筛筛渣水泥。为了与小樽港的数据进行对比，日本海洋工程研究所也进行了相关实验。试验结果表明，较低比表面积250e的水泥，自然存放5年后抗压强度达到最高，增加40%左右，之后逐年下降，10年后甚至低于原来的28天强度。从以上数据的对比分析可以看出，水泥颗粒的粒径对混凝

9、土强度的长期发展起着决定性的作用。当水泥颗粒粒径大于30Um时，粒径越大，混凝土28天后的强度增长越大，持续增长时间越长。而现行国家标准将水泥的比表面积限定在相对较高的300f,实际能生产出来的水泥比表面积大多在360400之间。对应的水泥粒径大多在30Umm以下，虽然有利于提高混凝土的早期强度,但对混凝土强度的长期发展极为不利。另外，一些水泥生产企业为了利润最大化，会把水泥磨得越来越细，早强特征越来越明显。在这个前提下，指望通过后期强度的大幅提高来保证混凝土的耐久性几乎是不可能的。相反，混凝土强度的长期发展将很快从短期的上升变为逐年下降。国内很多钢筋混凝土桥梁和高架桥的质量事故都发生在使用年

10、限十年的关键时间节点之后，这并不奇怪，因为通过对比当年的水泥比表面积标准和日本海洋工程研究所的标准可以推断，如果施工企业在配合比设计时不大幅提高混凝土配制强度，实际结构混凝土强度自然会低于设计值，必然会发生质量事故。可以看出，现有水泥与以往传统水泥的最大区别在于，在满足28天强度要求的前提下，提前透支了原有传统水泥所隐含的巨大强度安全储备，而提前透支的这部分强度储备正是为了防范各种有害介质的长期侵蚀导致的强度不断降低。一旦缺失，对于一些结构的长期耐久性的后果是不可想象的。上述结论正好回答了过去人们经常问的一个问题，即在水泥生产技术和工艺不断进步的今天，为什么会出现过去水泥比现在水泥好，国外水泥

11、比国产水泥好的根本原因？此外，提前透支强度储备对结构造成的不良后果具有极大的隐蔽性，更有无可辩驳的法律支持，因为水泥毕竟是工艺产品，不是坚固的结构。在这一点上,作为建设者，一定要保持清醒的认识。鉴于目前国内关于自然环境下混凝土强度长期发展的数据较少，引用实验室标准养护试件的数据更有说服力；另外，对于大家生活在身边的建筑工程来说，由于混凝土表面进行了装饰，使得混凝土与外界环境隔绝，起到了很好的保护作用，混凝土强度不会因为有害介质的侵入而大幅降低，发生质量事故，会有意无意地影响人们对混凝土强度长远发展的关注和研究，所以这一直是一个被我们忽视，很少提及的问题。画翻水泥用量越来越少的危害杨先生在现代混

12、凝土科学的问题与研究一书中说，水泥是混凝土之母,是混凝土的核心原材料。但在商品混凝土飞速发展的今天，矿物掺合料的大量使用已经越来越普及，其地位已经达到了与水泥同等的水平，是现代混凝土不可或缺的组成部分之一。虽然矿物掺合料的使用有其科学合理的一面，但也要清醒地看到，使用不当会给工程带来负面影响甚至灾难性后果，必须引起我们的高度重视。众所周知，火山灰矿物掺合料本身没有胶凝性能。只有与水泥水化后生成的氢氧化钙发生二次反应，才能生成不溶性的水化硅酸钙凝胶，从而提高混凝土的强度和密实度。如果混凝土中没有足够的水泥提供氢氧化钙反应物，某些矿物掺合料的二次水化将变得不可能。问题是水泥水化能生成多少氢氧化钙，

13、各种矿物掺合料的火山灰反应需要多少氢氧化钙。这个问题在理论上没有得到很好的解决，没有法律依据可循，导致大掺量矿物掺合料的使用存在很多不确定性。难免给混凝土质量带来不利影响。比如我们在工地经常看到的大面积网状裂缝，屋面板大面积渗漏现象，都与矿物掺合料的二次反应未能达到预期的凝结效果，变成细砂成分有直接关系，这是其一。其次，绝大多数商品混凝土是用普通硅酸盐水泥配制的。根据国家水泥标准，普通硅酸盐水泥中的外加剂参数必须控制在20%以内。根据国家建材部门此前的调查数据，除部分大型水泥企业外，大部分水泥中小企业都有超标现象,最高的参数甚至高达47%。但现行施工验收规范并未要求强制检测。甚至一些地方政府的

14、检测机构也不开展这项业务，导致施工企业很无奈。这无形中为不法企业打开了方便之门，是目前瘦身水泥最隐蔽、最核心的症结之一。更严重的是，一些混凝土质量问题和质量事故的责任认定，很可能会带来颠覆性的结果，吸取的教训也就成了空谈。第三，国家水泥标准明确要求水泥必须进行安定性试验。而当用胶凝材料代替水泥时，胶凝材料的稳定性超出了水泥标准的管辖范围，其他相应的规范和标准也不涉及稳定性检测的内容，所以混凝土的体积稳定性经常发生也就不足为奇了，特别是随着混凝土中外加剂品种和用量的增加，水泥的用量在减少,对混凝土体积稳定性起决定性作用的不是水泥而是胶凝材料。可见，现有的规范和标准只对水泥进行检测是不够的。有必要

15、增加胶凝材料的稳定性试验。只有这样，混凝土才能具有良好的体积稳定性，这是现行规范和标准之间的盲点。第四，混凝土路面必须具有良好的耐磨性是不言而喻的，但设计规范和施工验收规范对混凝土耐磨性的要求并没有明确的量化控制指标。虽然道路水泥标准对水泥的耐磨性有相关要求，但在矿物掺合料越来越多，水泥越来越少的今天，原有基准水泥的耐磨性被削弱，导致路面起砂起砂问题的频繁发生。即使案件上了法庭，法官也很难依法判决，因为耐磨性的要求是隐性的，在规范或图纸中并不明确，相关案例也屡见不鲜，这也是规范和标准之间的盲区。第五，矿渣和粉煤灰是目前应用最广泛的矿物掺合料。众所周知，矿渣和粉煤灰的密度低于水泥，特别是粉煤灰，给施工带来很大的困难，因为在混凝土浇筑和振捣过程中，密度高的水泥会下沉，而密度低的矿物掺合料会上浮，呈现微观分层和离析，使构件顶部和表面的掺合料含量过大，水泥含量过少。除了构件受力不均外，梁顶、柱顶、板顶经常开裂也成为不争的事实，尤其是柱顶，相当普遍。水泥用量越少，外加剂用量越多，开裂问题越来越突出，至今难以解决。i画翻解决水泥瘦身问题的相应对策作为当前的建设者，虽然我们无法改变规范和标准的现状，但我们可以尽力规避可能出现的风险，确保混凝土结构在其使用寿命内安全可靠的工作。一、水泥的比表面积控制在300350门之闻以保证混凝土28天后强度仍有较大提高。同时适当提高混凝土配合比设计的配制强