现代混凝土质量问题

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。下面,笔者通过并列介绍和对比分析,进一步阐述减肥水泥在项目中的具体危害和不妥之处,敬请指正。

一、水泥粒径越来越小的危害

众所周知,水泥近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10um,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30~40年后强度达到最高,增加约%,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年以上,当年使用的水泥粒径不到um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㎡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㎡,实际能生产出来的水泥比表面积大多在~㎡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


转载请注明:http://www.aierlanlan.com/rzdk/6807.html