影响混凝土耐久性之原料分析

影响混凝土耐久性之原料分析

中国混凝土网 [2005-7-6] 阅读次数:117

一、前言

当今，混凝土已成为最广泛使用的建筑结构材料。以往工程中都比较重视混凝土的强度而容易忽视混凝土的耐久性。但试验和应用都标明，混凝土和钢筋混凝土在使用过程中，受到土壤、水和空气中有害介质的侵蚀或混凝土本身组成材料有害成分的化学及物理作用，会产生开裂、溶蚀、剥落、膨胀、松软及强度等级下降等现象，严重的还会出现结构破坏或倒塌。随着我国商品混凝土和高强混凝土的推广应用，混凝土的耐久性和安全性已受到越来越广泛的关注。

提高混凝土的耐久性对于当前实现可持续发展战略，更好地利用资源、节约能源和保护环境，都具有十分重要的意义。本文着重从原料的生产和使用层面上分析影响混凝土耐久性的因素及原因，有助于我们更新观念，从耐久性的角度评价水泥和混凝土的质量。

二、水泥的生产和使用

在影响混凝土耐久性问题上，其原因涉及多方面，其中裂纹是导致混凝土耐久性降低的一个关键因素。就材料本身来说，影响混凝土抗裂性的主要因素则是水泥。

1 、水泥在生产中存在的问题和原因

⑴过多追求水泥强度，尤其是早期强度

综合多种因素分析，混凝土的开裂有着相当复杂的多方面的原因。但在对其中一个主因的认知上大家的看法是比较接近的，即：为满足现代高速施工所采用的高早强水泥及其混凝土拌合物是使混凝土结构早期开裂的一个重要的原因。

在水泥的质量要求中，水泥的强度是很重要的指标。对水泥标准的修改也主要在于强度的检测上。随着三次标准的修改，对水泥的强度要求越来越高。同时，

随着混凝土建筑业越来越受高速建设的经济利益所驱动，使得水泥企业越来越重视生产早强水泥来满足现代建筑工业的要求，其方式主要是通过改变水泥的矿物组成和提高水泥的细度。如增加C3S、C3A 的含量，将水泥磨至3500cm2/g 以上等措施。水泥熟料中四种主要矿物的水化热和收缩率见表1、表2。

由表1 和表2 可见，C3A 的水化热和收缩率均高于其他矿物。其次为C 3S ，其水化热在反应初期也是C2S 的数倍。因此，在水泥生产中提高C3A 和C3S的含量，对于水泥水化早期是很容易因温度收缩、自收缩和干燥收缩而开裂。这样就自然使得混凝土的耐久性下降。

提高水泥的细度，虽能提高水泥的早期强度，但对混凝土的耐久性也是不利的。图1是水泥细度与混凝土抗冻性的关系，如图所示，当水泥的细度从

2500cm2/g 变化到4800cm2/g时，抗冻循环次数从420次变化到不足100 次。

在目前的施工过程中，施工单位为了加快施工的进度，往往希望水泥生产企业提供早强水泥。在这种背景下，水泥生产企业包括新型干法水泥厂也为了适应这个要求而生产出比表面积高的早强水泥。这种做法对混凝土的耐久性方面是相当不利的。

⑵混合材的掺入

我国水泥标准中规定在普通硅酸盐水泥生产中可以掺加15%以内的混合材。但现在存在的问题是水泥生产企业往往并不标明混合材的品种和掺加的数量。而随着现代混凝土工业的发展，混合材在混凝土的使用中也越来越广泛，多的可达30%以上。如果混凝土行业不了解所采用的水泥中混合材的品种和数量，而自己再加入相同的混合材，这样以来就会带来力学性能和其他性能有显著的变化，这样就可能造成混凝土早期开裂，从而影响混凝土的耐久性。

水泥企业还存在的一个问题是，许多新型干法水泥企业和先进的立窑企业由于技术上的优势，生产的熟料强度很高。但由于市场对高标号水泥的需求不大，而水泥企业如果生产矿渣水泥又会降低利润。所以为了充分利用熟料强度，水泥厂就超标准掺加混合材生产低标号水泥。于是就存在水泥企业生产水泥时混合材的超标现象。因为混合材掺量这一标准规定一般为人们所忽视。若在这种情况下，

再在商品混凝土站掺20%～30%的磨细掺合料，而不采取措施，就会因混合材的叠加效应而导致混凝土工程质量低劣。

2、水泥使用中存在问题和原因

水泥的用量也会影响到混凝土的耐久性。由于高水泥用量在早期和后期易产生裂纹。而裂纹对混凝土的耐久性是致命的。强度过低显然对耐久性是不利的，但强度过高又会给耐久性带来风险。同济大学黄士元认为，水泥用量在350kg/m3的C40混凝土一般不易开裂，是优质混凝土。水泥用量在400～500kg/m很难满足。国家标准中对建筑工程使用沙石的粒径和级配有严格的要求，建筑用砂的最大粒径为5mm，石子的最小粒径为5mm；而目前实际混凝土用沙石一般做不到连续级配。这样以来，就必须增加高效减水剂掺量来满足拌合物流动性的要求，不仅不经济，而且使混凝土弹性模量降低，收缩增大，从而影响耐久性。

3 、集料和水泥之间的结合

沙石和水泥之间的结合程度也影响到混凝土的耐久性。沙石和水泥的结合界面体现二者之间的弹性模量上：当石子和混凝土弹性模量差别很大时，在水泥水化减缩和温度、湿度变化时，二者变形不一致，会导致界面产生微裂缝，从而影响混凝土的耐久性；如果二者弹性模量差别缩 …… 此处隐藏：1973字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……