现代混凝土存在的问题及对策分析优制材料.ppt

现代混凝土存在的问题及对策分析侯云芬houyunfen@13661344624 1相关知识水泥工程结构研究混凝土混凝土甲方管理监理结构设计结构设计提高比表面积, 增加C3A、C3S流变性能下降收缩增加水化热增大抗化学腐蚀性下降后期强度增长小骨料级配变差针片状颗粒增多混凝土流变性能下降 混凝土耐久性下降混凝土耐久性下降当前行业隔离现状的实例2 2相关知识相关知识行业隔离造成的问题行业隔离造成的问题 行业隔离问题已经不是一个技术行业隔离问题已经不是一个技术问题，归根到底是利益的问题，而反问题，归根到底是利益的问题，而反过来却影响社会整体的生产力和人类过来却影响社会整体的生产力和人类的可持续发展的可持续发展行业隔离最终影响的行业隔离最终影响的是工程质量是工程质量3 3相关知识相关知识一、现代混凝土的技术特征一、现代混凝土的技术特征1、混凝土是什么？、混凝土是什么？ 混混凝凝土土是是用用最最简简单单的的工工艺艺制制作作的的最最复复杂杂的体系的体系工工艺艺必必须须简简单单────否否则则不不能能成成为为最最大大宗宗的的结构工程材料：结构工程材料：ØØ原材料来源广泛ØØ制作工艺简单──混合、搅拌、成型Ø比其他结构材料（钢材、木材）耐久体系必然复杂：体系必然复杂：4相关知识复杂的体系Ø原材料不能提纯，成分波动原材料不能提纯，成分波动Ø微微结结构构的的不不确确知知性性————水水泥泥水水化化形形成成复复杂杂的的凝胶，在目前技术水平下难以测定。

凝胶，在目前技术水平下难以测定Ø微微结结构构形形成成的的环环境境和和时时间间的的依依赖赖性性————对对温温度度、、湿湿度度的的敏敏感感性性；；水水化化不不断断进进行行造造成成动动态态的微结构的微结构Ø性性能能的的不不确确定定性性性性能能随随微微结结构构的的发发展展而而发发展展, ,而而微微结结构构具具有有不不同同层层次次( (宏宏观观层层次次、、亚亚微微观观层层次次、、微微观观层层次次) )的的多多相相( (固固相相、、液液相相、、气气相相) )的非均质性的非均质性( (依配合比不同而离散依配合比不同而离散) )5相关知识因此：Ø混凝土属于混沌体系（非线性体系），具有““蝴蝴蝶蝶效效应应””──事物发展的结果对初始条件具有极为敏感的依赖性.初始条件极小的偏差将会引起结果的巨大差异工业化、集约化是社会生产发展的趋势，促使了现代混凝土的发展6相关知识2、什么是现代混凝土？、什么是现代混凝土？•现代混凝土是建立现代混凝土是建立在混凝土化学外加剂在混凝土化学外加剂和矿物掺合料两大混凝土科学技术进展和矿物掺合料两大混凝土科学技术进展基础上的六组分混凝土基础上的六组分混凝土•预拌混凝土预拌混凝土是现代混凝土的主体品种。

是现代混凝土的主体品种以预拌混凝土、泵送为主流拌和物的以预拌混凝土、泵送为主流拌和物的流变性能成为重要问题流变性能成为重要问题7相关知识3 3、现代技术与性能特征、现代技术与性能特征Ø减小了强度对水泥的依赖性减小了强度对水泥的依赖性Ø水胶比较低，浆骨比较小水胶比较低，浆骨比较小Ø严严酷酷环环境境的的工工程程增增加加，，使使耐耐久久性性要要求求日日益益突现突现Ø在在水水泥泥水水化化热热增增大大、、强强度度提提高高的的同同时时，，结结构尺度增大，改变了大体积混凝土的概念构尺度增大，改变了大体积混凝土的概念Ø使使用用混混凝凝土土强强度度范范围围很很宽宽，，从从C20(C20(极极少少量量C15)C15)到到C80C808相关知识矿物细粉的掺加与混凝土的高性能化矿物细粉的掺加与混凝土的高性能化 1) 1) 矿物细粉的功能矿物细粉的功能 ① ① 密实结构密实结构 ② ② 胶凝材料低内能胶凝材料低内能 2) 2) 低水胶比、低水泥用量、低单位体积用水量等低水胶比、低水泥用量、低单位体积用水量等技术理念得以成功实践技术理念得以成功实践 “外加剂使混凝土进入大流态时代外加剂使混凝土进入大流态时代, ,实现泵送，实现泵送，而粉体掺合料使泵送混凝土走向成熟而粉体掺合料使泵送混凝土走向成熟” 混凝土材料满足强度、工作性和耐久性的要求，混凝土材料满足强度、工作性和耐久性的要求，完成了一次重要的螺旋式上升。

完成了一次重要的螺旋式上升4、现代六组分混凝土的技术路线、现代六组分混凝土的技术路线9相关知识高性能混凝土技术迅速开发和应用高性能混凝土技术迅速开发和应用10相关知识5、现代混凝土的发展方向、现代混凝土的发展方向 进入二十一世纪，混凝土研究和实进入二十一世纪，混凝土研究和实践将主要围绕两个焦点展开，践将主要围绕两个焦点展开，一是解一是解决好混凝土耐久性问题，决好混凝土耐久性问题，二是混凝土二是混凝土走上可持续发展的健康轨道走上可持续发展的健康轨道——发发展绿色高性能混凝土是必然选择展绿色高性能混凝土是必然选择11相关知识 水泥混凝土在过去的水泥混凝土在过去的100100年中，几乎覆年中，几乎覆盖了所有的土木工程领域，可以说，没有盖了所有的土木工程领域，可以说，没有混凝土就没有今天的世界但是在应用过混凝土就没有今天的世界但是在应用过程中，传统水泥混凝土的缺陷也越来越多程中，传统水泥混凝土的缺陷也越来越多地暴露出来，集中体现在耐久性方面在地暴露出来，集中体现在耐久性方面在目前正在实践和发展的现代混凝土中我们目前正在实践和发展的现代混凝土中我们越来越意识到被越来越意识到被寄予厚望的胶凝材料寄予厚望的胶凝材料——水泥在混凝土中的表现，远没有我们想象水泥在混凝土中的表现，远没有我们想象的那么完美的那么完美。

12相关知识低水胶比下所需要的凝胶数量 当当HPCHPC水化程度水化程度只及常规混凝土只及常规混凝土6060％时，两者结％时，两者结构强度相近构强度相近从长期角度来说从长期角度来说,HPC,HPC水化程度提高后，水化程度提高后，凝胶数量增多，强度、密实性继续提高凝胶数量增多，强度、密实性继续提高 换句话说在低水胶比下，达到同样强度换句话说在低水胶比下，达到同样强度对凝胶对凝胶的数量要求有所下降的数量要求有所下降换句话说换句话说对胶凝材料的活性对胶凝材料的活性要求有所下降要求有所下降保罗米公式不再适用保罗米公式不再适用但是JGJ55-JGJ55-20102010标准的仍然采用对保罗米公式进行修正的做法标准的仍然采用对保罗米公式进行修正的做法是对现代混凝土理解不够是对现代混凝土理解不够13相关知识制备绿色高强混凝土具有可行性制备绿色高强混凝土具有可行性•至少可以说在低水胶比下，至少可以说在低水胶比下，低水泥熟料胶低水泥熟料胶凝材料体系是可以制备高强混凝土凝材料体系是可以制备高强混凝土的，在的，在满足施工要求的前提下，选择较小的浆骨满足施工要求的前提下，选择较小的浆骨比。

比•绿色混凝土是可以做到高强度的，当然不绿色混凝土是可以做到高强度的，当然不是高早强是高早强14相关知识强度与耐久性的关系强度与耐久性的关系•比如同一低水胶比的比如同一低水胶比的纯硅酸盐水泥混凝土纯硅酸盐水泥混凝土, ,其其强度等级强度等级要要比大掺量粉煤灰混凝土高比大掺量粉煤灰混凝土高得多得多, ,但但抗氯盐侵蚀的能力抗氯盐侵蚀的能力却远却远不如后者不如后者•高压蒸养的低水胶比混凝土高压蒸养的低水胶比混凝土, ,如果如果温控不当温控不当, ,可使混凝土可使混凝土内部的微细孔隙连通内部的微细孔隙连通, ,这时的混凝这时的混凝土强度等级仍能达到土强度等级仍能达到90 MPa90 MPa甚至更高甚至更高, ,抗水渗抗水渗透能力也非常好透能力也非常好, ,可是可是抗冻融和抗氯离子的能抗冻融和抗氯离子的能力有可能降到与中低强混凝土相近力有可能降到与中低强混凝土相近的程度 15相关知识思思维方法和观念的转变比技术更重要维方法和观念的转变比技术更重要•我们一方面信誓旦旦要发展绿色混凝土，一方面又我们一方面信誓旦旦要发展绿色混凝土，一方面又不舍得放弃传统混凝土带给我们的种种不舍得放弃传统混凝土带给我们的种种“好处好处”，，当然其实主要还是当然其实主要还是高早强高早强形成的观念和做法。

比如形成的观念和做法比如“最好最好3 3天就能张拉天就能张拉”，，“最好第二天上班就拆模最好第二天上班就拆模”；；“2828天衡量强度不能改变天衡量强度不能改变”……•如果有如果有“成长催化剂成长催化剂”我们是不是让我们的孩子吃我们是不是让我们的孩子吃？我们是不是要求用成人的标准衡量一个十岁的孩？我们是不是要求用成人的标准衡量一个十岁的孩子？子？•我们应该习惯于制造缓凝混凝土，在幼龄期具有高我们应该习惯于制造缓凝混凝土，在幼龄期具有高徐变和低弹性模量徐变和低弹性模量16相关知识转变观念谈何容易转变观念谈何容易•开惯了汽车，叫你骑自行车，你当然不适开惯了汽车，叫你骑自行车，你当然不适应；胡吃海塞惯了让你管住自己的嘴当然应；胡吃海塞惯了让你管住自己的嘴当然不情愿；不情愿；建设习惯于追求速度，抢工期，建设习惯于追求速度，抢工期，让你使用强度发展慢的绿色混凝土，许多让你使用强度发展慢的绿色混凝土，许多人脑袋肯定会摇得像个拨浪鼓人脑袋肯定会摇得像个拨浪鼓，，“不可能、不可能、不现实、无法实现不现实、无法实现……”人们有一万个理人们有一万个理由把自己的思路框在快速建设的模式中由把自己的思路框在快速建设的模式中。

但是如果是但是如果是为子孙考虑，让人类为子孙考虑，让人类“寿与天寿与天齐齐”我们就必须改变自己，让建筑行业接我们就必须改变自己，让建筑行业接受科学发展观受科学发展观17相关知识Mehta告诫我们：建造实践需要进告诫我们：建造实践需要进行变革行变革 即使正确地限定了原材料和拌合物配合比，并即使正确地限定了原材料和拌合物配合比，并且小心地遵循施工规程，认为可以根据现有的实践且小心地遵循施工规程，认为可以根据现有的实践建造耐用和持久的混凝土结构仍然是不现实的建造耐用和持久的混凝土结构仍然是不现实的这这是因为在是因为在2020世纪里，材料和建造实践首先是为了满世纪里，材料和建造实践首先是为了满足快速建设的需要足快速建设的需要，事实已经证明：，事实已经证明：这对暴露于严这对暴露于严酷环境条件下运行的混凝土结构耐久性是有害的酷环境条件下运行的混凝土结构耐久性是有害的我们在建造耐用和环境中持久的混凝土结构时，必我们在建造耐用和环境中持久的混凝土结构时，必须牺牲一些建设速度，显然，这需要政府主管部门、须牺牲一些建设速度，显然，这需要政府主管部门、业主、营造商与设计者转变观念业主、营造商与设计者转变观念。

18相关知识（量測現況）（量測現況）19相关知识6、现代混凝土的现状：知识和观念陈旧、现代混凝土的现状：知识和观念陈旧•混凝土配合比设计存在的问题影响质量及其控制•对矿物掺和料认识和使用存在误区•对添加剂的盲目使用•对骨料作用认识不足，对骨料质量重视程度不足，因而严重影响混凝土质量•对水泥品质的误导•作为用户，和原材料供应方矛盾尖锐，不能正确认识和掌控原材料的质量, 不能形成健康的买方市场20相关知识•混凝土材料不是最终产品，拌制后，必须经过浇注、振捣成型并养护后，成为构件(element),才算完成由混凝土所制成的产品，这个过程就是混凝土工程目前混凝土工程质量问题很大程度上源于野蛮施工•行业隔离，各自以追求最大利润为目的，缺乏对工程负责的意识•强度第一、利润第一的思想支配行为，缺少质量意识和长远意识混凝土工程建造需要统一协作混凝土工程建造需要统一协作21相关知识22相关知识23相关知识24相关知识仅有强度是不够的25相关知识二、水泥现状对现代混凝土的不适应问题26相关知识1、传统混凝土对水泥的需求与认识、传统混凝土对水泥的需求与认识•混凝土强度的根本来源 混凝土的强度归根结底来源于水泥石混凝土的强度归根结底来源于水泥石。

水泥水化物质生成后，水泥水化物质生成后，将不是一粒一粒地将不是一粒一粒地离开水泥颗粒母体向着液体游动，而是立离开水泥颗粒母体向着液体游动，而是立即互相交织粘结起来，成为立体网结构，即互相交织粘结起来，成为立体网结构，这种具有强度而仍有变形能力的网构状的这种具有强度而仍有变形能力的网构状的物质，物质，以固体键在交接点上联结，以固体键在交接点上联结，这才形这才形成了赋予混凝土强度的基本单元成了赋予混凝土强度的基本单元――凝胶27相关知识四组分混凝土与保罗米公式四组分混凝土与保罗米公式•依据四组分混凝土大量试验提出的依据四组分混凝土大量试验提出的依据四组分混凝土大量试验提出的依据四组分混凝土大量试验提出的BolomyBolomyBolomyBolomy公式公式公式公式 ：：：：R R R R28282828＝＝＝＝ARARARARc c c c(c/w-B)(c/w-B)(c/w-B)(c/w-B)成为混凝土配合比设计的重要基础，成为混凝土配合比设计的重要基础，成为混凝土配合比设计的重要基础，成为混凝土配合比设计的重要基础，延续近延续近延续近延续近100100100100年由此人们得到了年。

由此人们得到了年由此人们得到了年由此人们得到了混凝土强度依赖于混凝土强度依赖于混凝土强度依赖于混凝土强度依赖于水泥强度水泥强度水泥强度水泥强度的结论•20202020世纪世纪世纪世纪60606060年代以前大量的工程实践证实了水泥强度年代以前大量的工程实践证实了水泥强度年代以前大量的工程实践证实了水泥强度年代以前大量的工程实践证实了水泥强度对混凝土形成高强度的重要意义对混凝土形成高强度的重要意义对混凝土形成高强度的重要意义对混凝土形成高强度的重要意义 混凝土对水泥品质的要求混凝土对水泥品质的要求混凝土对水泥品质的要求混凝土对水泥品质的要求“ “强度第一，甚至强度强度第一，甚至强度强度第一，甚至强度强度第一，甚至强度唯一唯一唯一唯一” ”成为主流观念成为主流观念成为主流观念成为主流观念28相关知识传统观念形成的理由传统观念形成的理由•传统四组分塑性混凝土往往水灰比比较大，传统四组分塑性混凝土往往水灰比比较大，水泥浆量相对较低，这是保罗米公式形成水泥浆量相对较低，这是保罗米公式形成的重要前提条件在这样的基础上，水泥的重要前提条件在这样的基础上，水泥活性对混凝土活性对混凝土2828天强度和其他性能意义重天强度和其他性能意义重大。

大•也就是说需要大量的水化产物形成硬化结也就是说需要大量的水化产物形成硬化结构29相关知识传统观念形成的理由传统观念形成的理由 例如，许多规范、标准限定混凝土中粉例如，许多规范、标准限定混凝土中粉煤灰的掺量应在煤灰的掺量应在25%25%以下，尤其是预应力混凝以下，尤其是预应力混凝土构件中的掺量这是因为过去我们的混凝土构件中的掺量这是因为过去我们的混凝土中没有掺用减水剂，混凝土的水灰比较大土中没有掺用减水剂，混凝土的水灰比较大（一般都高于（一般都高于0.50.5）在这种情况下掺入粉煤）在这种情况下掺入粉煤灰，减少水泥的用量，就会使混凝土的凝结灰，减少水泥的用量，就会使混凝土的凝结时间明显延缓、硬化速率减慢，表现为早期时间明显延缓、硬化速率减慢，表现为早期强度低、混凝土渗透性增大强度低、混凝土渗透性增大 30相关知识传统观念形成的理由传统观念形成的理由 高水灰比的水泥浆体里，水泥颗粒悬浮于高水灰比的水泥浆体里，水泥颗粒悬浮于水分中，水化环境良好，可以迅速地生成表水分中，水化环境良好，可以迅速地生成表面积增大面积增大10001000倍的硅酸盐水化物等，有良好倍的硅酸盐水化物等，有良好地填充浆体内空隙的能力。

虽然从颗粒形状地填充浆体内空隙的能力虽然从颗粒形状来说，粉煤灰易于堆积密实，但是它水化缓来说，粉煤灰易于堆积密实，但是它水化缓慢，生成的凝胶量少，难以填充颗粒周围的慢，生成的凝胶量少，难以填充颗粒周围的空隙，所以掺粉煤灰水泥浆体的强度和其他空隙，所以掺粉煤灰水泥浆体的强度和其他性能总是随其掺量增大（水泥用量减少）呈性能总是随其掺量增大（水泥用量减少）呈下降趋势（在早龄期尤为显著）下降趋势（在早龄期尤为显著） 31相关知识2、现代混凝土对水泥的要求•与与混混凝凝土土结结构构耐耐久久性性关关系系最最密密切切的的就就是是水水泥泥，，只只保保证高强度的水泥并不一定利于混凝土结构耐久性证高强度的水泥并不一定利于混凝土结构耐久性•具具有有低低的的开开裂裂敏敏感感性性、、良良好好的的匀匀质质性性，，有有利利于于混混凝凝土土结结构构长长期期性性能能的的发发展展，，无无损损害害混混凝凝土土结结构构耐耐久久性性的的成成分分最最重重要要的的是是产产品品的的匀匀质质性性，，因因此此希希望望控控制制指标的上下限指标的上下限( (如细度的上限）如细度的上限）•尽可能低的需水量尽可能低的需水量•质质检检合合格格的的水水泥泥未未必必能能满满足足混混凝凝土土的的需需要要，，相相同同品品种和强度的水泥可能会在混凝土中有不同的表现。

种和强度的水泥可能会在混凝土中有不同的表现32相关知识3 3、水泥的功与过、水泥的功与过⑴ ⑴ 水泥之功，功不可没水泥之功，功不可没 应该说水泥与现代建筑紧密相连应该说水泥与现代建筑紧密相连，，““没有没有水泥，就没有今天的世界水泥，就没有今天的世界”” 水泥－水泥－→→混凝土－混凝土－→→建筑设计建筑设计 砂浆－砂浆－→→建筑施工建筑施工 可以说水泥是一剂灵丹妙药可以说水泥是一剂灵丹妙药，它使建筑这个，它使建筑这个行业完成了一次本质性的跨跃今天的大跨度行业完成了一次本质性的跨跃今天的大跨度桥梁、海底隧道、高层建筑、水库大坝都离不桥梁、海底隧道、高层建筑、水库大坝都离不开水泥33相关知识水泥之所以如此重要是因为水泥之所以如此重要是因为它有优良的它有优良的胶凝性能胶凝性能四大类型矿物，可以在短时间四大类型矿物，可以在短时间内水化形成坚强的石状结构，且在大气、内水化形成坚强的石状结构，且在大气、水中稳定存在水中稳定存在是一种高能量的人造材料是一种高能量的人造材料经过近两百年的研究、生产与实践，水泥经过近两百年的研究、生产与实践，水泥技术已经相当成熟，是人类改造自然，从技术已经相当成熟，是人类改造自然，从事建设的有力武器。

事建设的有力武器34相关知识⑵ ⑵ 水泥之过水泥之过1 1）长期以来，）长期以来，重水泥研究，轻混凝土研究，重水泥研究，轻混凝土研究，错误的认为水泥的问题解决了，混凝土的错误的认为水泥的问题解决了，混凝土的问题就解决了，不认为混凝土本身是一门问题就解决了，不认为混凝土本身是一门科学和复杂的技术科学和复杂的技术2 2）认为）认为将水泥作为胶凝材料的唯一组分是混将水泥作为胶凝材料的唯一组分是混凝土的最佳选择凝土的最佳选择3 3）认为）认为水泥掺加的越多，混凝土的质量越好水泥掺加的越多，混凝土的质量越好 根源在于根源在于水泥带来混凝土高的早期强度，水泥带来混凝土高的早期强度，使人们产生错觉，忽略了耐久性问题使人们产生错觉，忽略了耐久性问题是基于传统混凝土理念的产物基于传统混凝土理念的产物35相关知识 4 4）水泥性能不能满足现代混凝土需求）水泥性能不能满足现代混凝土需求 •单纯追求满足强度下的高利润，使水泥厂单纯追求满足强度下的高利润，使水泥厂采取使用采取使用助磨剂磨细、掺用助磨剂磨细、掺用 “增强剂增强剂”，，细度越来越细细度越来越细•矿物中矿物中C C3 3S S、、C C3 3A A越来越高，增加了开裂敏感越来越高，增加了开裂敏感性和不利于混凝土长期性能稳定性和耐久性和不利于混凝土长期性能稳定性和耐久性的成分性的成分。

•再加之使用硬石膏缓凝、胶凝材料中SO3含量偏低，•水泥供不应求造成的生产混凝土时水泥温度过高等因素使水泥与外加剂相容性不好，硬化性能也受到影响36相关知识4、水泥的变化、水泥的变化19201920年年代代，，欧欧美美国国家家水水泥泥中中C C3 3S S约约为为35%35%，，如如今今达达5050～～70%70%；；水水泥泥细细度度从从220m220m2 2/kg/kg到到现现今今的的340340～～600m600m2 2/kg/kg 我我国国19701970年年代代水水泥泥( (GB175-63)GB175-63)最最高高标标号号是是硬硬练练强强度度500500＃＃，，相相当当于于GB175-77GB175-77的的425425＃＃、、现现行行标标准准32.532.5的的强强度度等等级级；；常常用用水水泥泥是是400#400#，，按按现现行行标准只有标准只有27.527.5•检测的水灰比增大，对检测的水灰比增大，对3 3天强度的规定未变，天强度的规定未变，实际提高了早期强度，而高早期强度并不是普实际提高了早期强度，而高早期强度并不是普适必要的；适必要的；37相关知识水泥强度和混凝土强度的关系水泥强度和混凝土强度的关系任何水泥基材料的强度主要取决于水胶比任何水泥基材料的强度主要取决于水胶比按现有标准的水泥强度检验水胶比：按现有标准的水泥强度检验水胶比：0.50.5当前用量最大的混凝土水胶比：＜当前用量最大的混凝土水胶比：＜0.50.5不仅相同强度的水泥能配出不同强度的混凝土，不仅相同强度的水泥能配出不同强度的混凝土，而且不同强度的水泥能配出相同强度的混凝土而且不同强度的水泥能配出相同强度的混凝土不必盲目追求水泥的高强，不必盲目追求水泥的高强，32.532.5的水泥能配制出的水泥能配制出C60C60混凝土混凝土当然，在相同水胶比下，混凝土当然，在相同水胶比下，混凝土2828天强度和水泥天强度和水泥强度仍然有关，高强度水泥可用于象强度仍然有关，高强度水泥可用于象C80C80、、C100C100这这样的高强的混凝土，但是用量很少样的高强的混凝土，但是用量很少。

38相关知识•外加剂与掺和料使用技术发展改变了对水泥强度外加剂与掺和料使用技术发展改变了对水泥强度和混凝土强度的关系的认识和混凝土强度的关系的认识•在掺加矿物细粉掺和料的混凝土中水胶比决定着在掺加矿物细粉掺和料的混凝土中水胶比决定着混凝土的强度混凝土的强度•混凝土和水泥强度之间不再有线性关系混凝土和水泥强度之间不再有线性关系矿矿物物掺掺和和料料对对混混凝凝土土强强度度的的贡贡献献随随水水胶胶比比的的减减小小而而增增大大的的幅幅度度大大于于水水泥泥对对强强度度的的贡贡献献随随水水灰灰比比减减小小而而增增大大的的幅幅度度，，因因此此掺掺用用掺掺和和料料的的混混凝凝土土必必须须降低水胶比降低水胶比39相关知识为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各项性为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各项性能会很优异呢？能会很优异呢？ 但是现今高效减水剂的应用已经很普遍，但是现今高效减水剂的应用已经很普遍，混凝土所用水灰比，尤其是掺有矿物掺合料混混凝土所用水灰比，尤其是掺有矿物掺合料混凝土的水胶比很容易降至凝土的水胶比很容易降至0.50.5以下，同时现今以下，同时现今的水泥活性则远高于二十世纪八十年代以前的的水泥活性则远高于二十世纪八十年代以前的水泥（因为早强矿物水泥（因为早强矿物C C3 3S S含量显著提高、粉磨含量显著提高、粉磨细度加大），细度加大），因此掺加矿物掺合料的混凝土，因此掺加矿物掺合料的混凝土，即使是掺量很大的混凝土，与过去混凝土相比，即使是掺量很大的混凝土，与过去混凝土相比，其早期强度的发展速率也大大加快了。

其早期强度的发展速率也大大加快了40相关知识为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各项性能会很优异呢？项性能会很优异呢？ 在低水胶比（如0.3左右）的水泥浆体里情况就大不一样了不掺粉煤灰时，高活性的水泥因水化环境较差，即缺水而不能充分水化，所以随水灰比下降，未水化水泥的内芯增大，生成水化产物量下降；但由于颗粒间的距离减小，要填充的空隙同时减小，因此混凝土强度发展迅速 41相关知识为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各项性能会很优异呢？项性能会很优异呢？ 这种情况下用粉煤灰代替部分水泥，在低水胶比条件下，水泥的水化条件相对改善，因为粉煤灰水化缓慢，使混凝土的“水灰比”增大，水泥的水化程度因而提高，这种作用机理随着粉煤灰的掺量增大愈加明显（掺量为掺量为58%:58%:左右，初期水灰比则约左右，初期水灰比则约0.650.65）水泥水化程度的改善，则有利于粉煤灰作用的发挥，然而与此同时，需要粉煤灰水化产物填充的空隙已经大大减小，所以其水化能力差的弱点在低水胶比条件下被掩盖，而降低温升等其他优点则依然起着有利于混凝土性能提高的作用。

42相关知识为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各项性能会很优异呢？项性能会很优异呢？ 以上所述低水胶比下粉煤灰作用的变化，可以用一个可以用一个“动态堆积动态堆积”的概念来认识的概念来认识，这是相对沿用的静态堆积而言的通常在选择混凝土原材料和配合比时，是以各种原材料在加水之前的堆积尽量密实为依据的；但是当加水搅拌后，特别是在低水胶比条件下，如何通过粉状颗粒水化的交叉进行，使初始水胶比尽量降低，混凝土单位用水量尽量减少，配制出的混凝土在密实成型的前提下，经过水化硬化过程，形成的微结构应更为密实43相关知识5、水泥提高强度的技术途径、水泥提高强度的技术途径•提高C3S含量•提高细度•提高石膏含量 其中将水泥磨得更细些成为提高水泥强其中将水泥磨得更细些成为提高水泥强度的主要技术手段之一，被普遍采用度的主要技术手段之一，被普遍采用44相关知识片片面面追追求求强强度度而而使使比比表表面面积积太太大大、、早早期期强强度度太太高高而而长长期期增增长长率率低低甚甚至至倒倒缩缩、、实实际际强强度度浮浮动动幅幅度度太太大；大；太太细细的的水水泥泥 提提高高水水泥泥的的放放热热速速率率，，降降低低与与外外加加剂剂的的相相容容性性、、增增加加混混凝凝土土需需水水量量，，增增大大收收缩缩，，不不利利于于混混凝凝土土长长期期性性能能的的发发展展，，后后期期水水化化无无发发展展余余地地，，使结构失去自愈的能力。

使结构失去自愈的能力6、关于水泥过细的问题、关于水泥过细的问题45相关知识（（1）水泥中不同细度颗粒对强度的作用）水泥中不同细度颗粒对强度的作用46相关知识水泥细度与其抗压强度的关系水泥细度与其抗压强度的关系47相关知识（（2）水泥细度与减水剂的相容性问题）水泥细度与减水剂的相容性问题▼细度和颗粒级配细度和颗粒级配q 最佳组成最佳组成: 5: 5～～30μm 30μm ＞＞90%,90%,＜＜10μm 10μm ＜＜ 10% 10% ；； q 只考虑细度的结果：水泥越细，细颗只考虑细度的结果：水泥越细，细颗粒越多，需水量越大，混凝土坍落度损粒越多，需水量越大，混凝土坍落度损失越大，开裂敏感性越大失越大，开裂敏感性越大48相关知识比表面积为比表面积为比表面积为比表面积为3014cm3014cm3014cm3014cm2 2 2 2, , , ,饱和点为饱和点为饱和点为饱和点为0.8%,0.8%,0.8%,0.8%,坍落度不损失掺量为坍落度不损失掺量为坍落度不损失掺量为坍落度不损失掺量为1.6%1.6%1.6%1.6%4949相关知识相关知识水泥细度为水泥细度为3982cm3982cm2 2, ,饱和点为饱和点为1.2%,1.2%,坍落度无损失掺量为坍落度无损失掺量为1.82%1.82%5050相关知识相关知识比表面积为比表面积为4445cm4445cm2 2, ,饱和点为饱和点为1.6%,1.6%,找不到坍落度无损失点找不到坍落度无损失点5151相关知识相关知识（（3 3）水泥细度和开裂敏感性的关系）水泥细度和开裂敏感性的关系用收缩开裂环检测水泥的开裂敏感性用收缩开裂环检测水泥的开裂敏感性, , 从成型到从成型到开裂经过的时间越短，抗裂性越差开裂经过的时间越短，抗裂性越差52相关知识水泥细度对水泥砂浆和混凝土开裂的影水泥细度对水泥砂浆和混凝土开裂的影响：用粗磨水泥的混凝土浇耐久响：用粗磨水泥的混凝土浇耐久53相关知识（（4 4）抗冻性随水泥比表面积增大而下降）抗冻性随水泥比表面积增大而下降54相关知识（5）日本水泥颗粒级配•日日本的水泥生产注重颗粒级配：控制熟料在一个本的水泥生产注重颗粒级配：控制熟料在一个很窄的范围很窄的范围────从从30μm30μm～～70μm70μm，然后用磨细矿，然后用磨细矿渣和粉煤灰等不同细度的掺和料调整级配渣和粉煤灰等不同细度的掺和料调整级配，其中，其中矿渣粉磨到比表面积矿渣粉磨到比表面积600m/kg600m/kg2 2以上。

这样，以上这样，既可既可使熟料和掺和料都充分发挥作用，又可使水泥水使熟料和掺和料都充分发挥作用，又可使水泥水化有长期的发展化有长期的发展怪不得磨细矿渣最早从日本提怪不得磨细矿渣最早从日本提倡的，而在日本却看不见在搅拌站掺用磨细矿渣倡的，而在日本却看不见在搅拌站掺用磨细矿渣原来他们的掺和料也是在水泥生产时掺的原来他们的掺和料也是在水泥生产时掺的这样这样生产的水泥总的比表面积增大了，但却不会有水生产的水泥总的比表面积增大了，但却不会有水泥过细而使水化热大的弊病泥过细而使水化热大的弊病 55相关知识（6）关于水泥细度的不同观点于水泥细度的不同观点水泥专家：水泥专家：★ ★ 通过技术进步促使水泥熟料质量提高，水硬性越通过技术进步促使水泥熟料质量提高，水硬性越来越高，就应该加以充分利用，也就是将水泥磨来越高，就应该加以充分利用，也就是将水泥磨得更细一点，充分发挥其强度，才对得起所耗的得更细一点，充分发挥其强度，才对得起所耗的能源以及排放能源以及排放COCO2 2产生的温室效应否则岂非暴殓产生的温室效应否则岂非暴殓天物在我国水泥工业发展过程中在我国水泥工业发展过程中, ,水泥界前辈黄水泥界前辈黄大能先生一贯坚持水泥应磨得细一点以免浪费水大能先生一贯坚持水泥应磨得细一点以免浪费水泥熟料潜在的活性的观点。

泥熟料潜在的活性的观点 56相关知识关于水泥细度的不同观点于水泥细度的不同观点混凝土专家：混凝土专家：•水泥不能磨的太细，理由是水泥不能磨的太细，理由是水泥细度过细是造成水泥细度过细是造成混凝土体积稳定性不好，导致裂缝产生的主要原混凝土体积稳定性不好，导致裂缝产生的主要原因之一因之一大量钢筋混凝土建筑物的短寿命、多病大量钢筋混凝土建筑物的短寿命、多病害才是真正的非暴殓天物害才是真正的非暴殓天物•控制水泥细度不要太细也是控制水泥细度不要太细也是避免个别水泥厂混合避免个别水泥厂混合材超量掺加的有效措施材超量掺加的有效措施57相关知识 近几年来，混凝土的普遍开裂应该说与水近几年来，混凝土的普遍开裂应该说与水泥颗粒越来越细有直接关系还有一个水泥泥颗粒越来越细有直接关系还有一个水泥中的粗颗粒问题，水泥界许多专家认为，中的粗颗粒问题，水泥界许多专家认为，水水泥中泥中>45μm>45μm的熟料颗粒对的熟料颗粒对28d28d强度基本没有作强度基本没有作用，所以这种颗粒可有可无或可以尽量降低；用，所以这种颗粒可有可无或可以尽量降低；而混凝土界许多专家研究后认为：而混凝土界许多专家研究后认为：增加水泥增加水泥中未水化的熟料颗粒可以大大减少混凝土的中未水化的熟料颗粒可以大大减少混凝土的收缩。

收缩而现在水泥细度的增加，而现在水泥细度的增加，使水泥中的使水泥中的粗颗粒大大减少混凝土的收缩量的增大，粗颗粒大大减少混凝土的收缩量的增大，产生裂缝的可能性变大产生裂缝的可能性变大58相关知识（（7）水泥过细对现代混凝土的劣化原因）水泥过细对现代混凝土的劣化原因•水泥颗粒粒径越细，早期的水化越快，水水泥颗粒粒径越细，早期的水化越快，水化热释放得早，单位时间内的水化热越高，化热释放得早，单位时间内的水化热越高，而水化越快消耗混凝土内部的水分就越快，而水化越快消耗混凝土内部的水分就越快，这样就可引起混凝土的自干燥收缩，使混这样就可引起混凝土的自干燥收缩，使混凝土容易产生裂缝而且由于水泥粗颗粒凝土容易产生裂缝而且由于水泥粗颗粒的减少，减少了稳定体积未水化的颗粒，的减少，减少了稳定体积未水化的颗粒，从而影响到混凝土的抗渗性、抗冻性、抗从而影响到混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碳化能力、抗侵蚀性等碳化能力、抗侵蚀性等 59相关知识水泥细度对水工混凝土的性能影响水泥细度对水工混凝土的性能影响•当前水工混凝土耐久性的根本问题是漏水当前水工混凝土耐久性的根本问题是漏水所谓所谓“十坝十漏十坝十漏”5050年前没有这种现象，年前没有这种现象，主要原因是那时的水泥粗。

主要原因是那时的水泥粗 在四川溪洛渡大坝工程，混凝土大坝温在四川溪洛渡大坝工程，混凝土大坝温度降不下来，采用埋水管、加冰等措施，混度降不下来，采用埋水管、加冰等措施，混凝土温度都降不下来，后来，实验用天山水凝土温度都降不下来，后来，实验用天山水泥，细度分别为泥，细度分别为400400、、370 370 、、330330、、300300、、280280、、250 m250 m2 2/kg/kg，实验结果，使用较粗的水泥，温，实验结果，使用较粗的水泥，温度降低下来建议采用度降低下来建议采用280 m280 m2 2/kg/kg的细度 60相关知识高铁混凝土限制水泥细度高铁混凝土限制水泥细度•高速铁路高性能混凝土开始对水泥细高速铁路高性能混凝土开始对水泥细度进行限制度进行限制，要求，要求≤≤350m350m2 2/kg/kg61相关知识7 7、水泥主要矿物水化热发展、水泥主要矿物水化热发展332 46262相关知识相关知识8、哪些因素影响水泥的抗裂性• 美国国家标准局对美国国家标准局对199199种水泥进行了种水泥进行了1818年以年以上的调研，大量的发现是碱和细度、上的调研，大量的发现是碱和细度、C C3 3A A和和C C4 4AFAF的因素一起极大地影响水泥的抗裂性。

的因素一起极大地影响水泥的抗裂性即使水泥有相同水化率（强度）和相同的自即使水泥有相同水化率（强度）和相同的自由收缩，由收缩，显然低碱水泥有内在的抵抗开裂的显然低碱水泥有内在的抵抗开裂的能力当含碱量低于能力当含碱量低于0.6%0.6%当量时，水泥的抗当量时，水泥的抗裂性明显增加裂性明显增加63相关知识熟料矿物的收缩率熟料矿物的收缩率矿物收缩率（%）C3AC2S C3S C4AF0.234 ± 0.01000.079 ± 0.00360.077 ± 0.00360.049 ± 0.011464相关知识碱和碱和C C4 4AFAF对收缩的影响对收缩的影响65相关知识 9 9、石膏掺量的影响、石膏掺量的影响（（1 1））C C3 3A A含量和含量和SOSO3 3的匹配的匹配– 一般水泥中石膏的优化条件：一般水泥中石膏的优化条件：W/C=0.5, W/C=0.5, 现现代混凝土使用高效减水剂代混凝土使用高效减水剂, W/C, W/C＜＜0.400.40，，SOSO3 3不不足；足；– 混凝土中掺入矿物掺和料，混凝土中掺入矿物掺和料，SOSO3 3被稀释66相关知识（2）石膏的种类生石膏和硬石膏溶解速率对比6767相关知识相关知识（3）石膏对坍落度损失的影响68相关知识（4）石膏掺量对体积变化的影响6969相关知识相关知识（5）石膏对砂浆抗压强度的影响7070相关知识相关知识对砂浆抗折强度的影响对砂浆抗折强度的影响7171相关知识相关知识（6）石膏掺量对掺减水剂的浆体需水量的影响7272相关知识相关知识10、水泥的三高问题、水泥的三高问题•“高细度、高高细度、高C C3 3S S含量、高强度等级含量、高强度等级”所谓的所谓的“三高三高”水泥对混凝土产生裂缝的不利影响水泥对混凝土产生裂缝的不利影响应该说越来越大了。

应该说越来越大了•例如机场跑道工程，例如机场跑道工程，在在2020世纪世纪50-7050-70年代修建年代修建的许多军事和民用机场，路面混凝土至今保的许多军事和民用机场，路面混凝土至今保持完好，持完好，而而2020世纪世纪8080年代后修建的混凝土路年代后修建的混凝土路面三五年内出现破坏的有很多面三五年内出现破坏的有很多73相关知识水泥的三高问题水泥的三高问题•美国从美国从2020世纪世纪3030年代开始，年代开始，把水泥中的把水泥中的C C3 3S S含量由含量由30%30%提高到提高到50%50%，把细度由允许大于，把细度由允许大于75ηm75ηm的颗粒含量为的颗粒含量为22%22%，改为基本为零，改为基本为零7070年后的今天，经调查发现，年后的今天，经调查发现，19301930年前修年前修建的桥梁有建的桥梁有67%67%保持完好，而保持完好，而19301930年后修建年后修建的桥梁只有的桥梁只有27%27%保持完好保持完好74相关知识水泥的三高问题水泥的三高问题•R R型水泥除了可以使混凝土早强、早拆模外，型水泥除了可以使混凝土早强、早拆模外，对混凝土的其他性能不会有明显好处。

相反，对混凝土的其他性能不会有明显好处相反，由于它由于它3d3d强度高，水化热和收缩集中，可能强度高，水化热和收缩集中，可能会对混凝土裂缝的产生带来不利的影响所会对混凝土裂缝的产生带来不利的影响所以，如果工程中对混凝土早强没有特别的要以，如果工程中对混凝土早强没有特别的要求，就最好不要使用它；求，就最好不要使用它；75相关知识水泥的三高问题水泥的三高问题•比表面积在比表面积在400m400m2 2/kg/kg以上的高强度等级水泥，以上的高强度等级水泥，由于其颗粒比较细，凝结较快，水化热集由于其颗粒比较细，凝结较快，水化热集中，对混凝土的体积稳定性有不利影响，中，对混凝土的体积稳定性有不利影响，更使混凝土产生裂缝的可能性增加，所以更使混凝土产生裂缝的可能性增加，所以使用时应慎重考虑；使用时应慎重考虑；76相关知识12、什么是好水泥？、什么是好水泥？ 人们通常会认为强度高，尤其是人们通常会认为强度高，尤其是28d28d强强度高的水泥是好水泥，但这种认识是不正度高的水泥是好水泥，但这种认识是不正确的确的例，美国垦务局的Burrows在《混凝土的可见裂缝与不可见裂缝》中介绍了1910年Withy在威斯康辛大学开始的50年水泥净浆、砂浆和混凝土的实验计划，Withy分别于1910、1923和1937年3个不同时间成型了5000多个试件。

50年的结果由Washa和Wendt于1975年发表77相关知识 19231923年的混凝土用普通水泥，年的混凝土用普通水泥，BlaineBlaine细度细度为为231m231m2 2/kg/kgC C3 3S S只有只有30%30%，， W/CW/C为为0.520.52，，28d28d只有只有21MPa21MPa，，5050年后达到年后达到52MPa52MPa；；19371937年制作混年制作混凝土，用当时的快硬水泥，凝土，用当时的快硬水泥，C C3 3S S含量含量57%57%，比表，比表面积面积380 m380 m2 2/kg/kg（与现在的普通水泥相当，（与现在的普通水泥相当，C C3 3S S 5757～～58%58%，比表面积，比表面积380380～～400400），），28d28d强度强度30 30 MPaMPa，，1010年达到最高年达到最高55MPa55MPa，，2525年年, ,反而下降到反而下降到43MPa43MPa78相关知识Lemish 和Elwell1996年在对依阿华州劣化的公路路面钻芯取样的一项研究中,发现10～14年强度倒缩而得出结论：混凝土性能良好和强度增长慢有关。

采用快硬水泥的混凝土采用快硬水泥的混凝土1010年后强度倒缩；年后强度倒缩；19371937年年按特快硬水泥生产的水泥与现今水泥的平均水平按特快硬水泥生产的水泥与现今水泥的平均水平很相似79相关知识水泥现状对当代混凝土的不适应问题还有不不控控制制含含碱碱量量、、氯氯离离子子含含量量，，不不检检测测开开裂裂敏敏感感性性、、无无法法提提供供在在当当代代混混凝凝土土中中与与外外加加剂的相容性剂的相容性水水泥泥出出厂厂温温度度太太高高，，造造成成混混凝凝土土浇浇筑筑温温度度过过高高，，温温度度应应力力增增大大，，混混凝凝土土凝凝结结时时间间不不正常，早期开裂问题普遍正常，早期开裂问题普遍80相关知识三、外加剂对现代混凝土的影响•以高效减水剂为主的混凝土外加剂是现代混凝土重要的物质基础之一，是混凝土技术发挥的重要里程碑•减水剂、泵送剂等化学外加剂的应用，对混减水剂、泵送剂等化学外加剂的应用，对混凝土技术进步起到了凝土技术进步起到了革命性革命性作用•而而革命性革命性，通常以局部，通常以局部破坏性破坏性为代价•给混凝土带来了一些问题：与水泥的适应性问题以及对混凝土体积稳定性的影响问题81相关知识1、外加剂与水泥的适应性问题•主要原因在于水泥主要原因在于水泥, ,前面已经讲解过水泥前面已经讲解过水泥的细度细、碱含量高、的细度细、碱含量高、C C3 3A A含量高、含量高、 SOSO3 3含含量低、使用硬石膏、水泥出厂温度太高都量低、使用硬石膏、水泥出厂温度太高都会导致与外加剂的适应性不好。

会导致与外加剂的适应性不好82相关知识•但对掺减水剂的混凝土，早期收缩的影响非但对掺减水剂的混凝土，早期收缩的影响非常显著从裂缝产生的时间来分析，从裂缝产生的时间来分析，1d1d之内之内的早期收缩增大，可能是混凝土开裂的关键的早期收缩增大，可能是混凝土开裂的关键因素•因此目前的化学外加剂收缩率比试验方法，因此目前的化学外加剂收缩率比试验方法，并没有完全反映减水剂对混凝土收缩的并没有完全反映减水剂对混凝土收缩的影响影响程度•大量的实验结果表明：大量的实验结果表明：从初凝至从初凝至24h24h，掺减，掺减水剂混凝土的收缩率比要大得多水剂混凝土的收缩率比要大得多2、减水剂对混凝土体积稳定性的影响83相关知识•我们的化学外加剂生产和研究机构，我们的化学外加剂生产和研究机构，应该象重视减水剂的减水率一样，重应该象重视减水剂的减水率一样，重视化学外加剂对混凝土早期收缩（塑视化学外加剂对混凝土早期收缩（塑性收缩）和总收缩的增大作用性收缩）和总收缩的增大作用84相关知识减水剂对混凝土体积稳定性的影响减水剂对混凝土体积稳定性的影响•不掺减水剂混凝不掺减水剂混凝土的早期收缩值小土的早期收缩值小于于7070××1010-6-6　　m/m m/m 。

•掺减水剂混凝土掺减水剂混凝土的早期收缩均大于的早期收缩均大于200200××1010-6-6　　m/mm/m•收缩率比为收缩率比为300%300% 85相关知识1d1d起测的混凝土干燥收缩起测的混凝土干燥收缩　　　　经经1d1d早期收缩测试早期收缩测试后，继续在（后，继续在（6060±±5 5））% %、、2020±±1℃1℃条件下测得的条件下测得的结果表明，结果表明， 28d28d时，三时，三种减水剂的收缩率比分种减水剂的收缩率比分别为别为130130％、％、132132％和％和138138％ 86相关知识参照参照GBJ82GBJ82测得的干燥收缩测得的干燥收缩•脂脂 肪肪 族族 系系 、、 萘萘 系系 、、胺胺基基磺磺酸酸盐盐系系减减水水剂剂的的 收收 缩缩 率率 比比 分分 别别 为为1 12 26 6% % 、、1 13 30 0% % 和和1 13 35 5% % •与与1d1d起测相比，不起测相比，不掺减水剂的混凝土收掺减水剂的混凝土收缩减小缩减小12%12%，，掺减水掺减水剂的混凝土收缩减小剂的混凝土收缩减小15%15%左右 87相关知识初凝开始的混凝土全收缩初凝开始的混凝土全收缩三种减水剂的收三种减水剂的收缩率比分别达到缩率比分别达到182182％，％，183183％和％和198198％，％，远远大于远远大于按按GBJ82GBJ82方法测得方法测得的结果。

的结果 88相关知识坍落度相同时，减水剂对混凝土早期收坍落度相同时，减水剂对混凝土早期收缩的影响缩的影响编号编号 1m1m3 3混凝土各材料用量（混凝土各材料用量（kgkg））坍坍 落落 度度（（mmmm））水泥水泥水水砂砂石子石子外加剂外加剂初凝时初凝时间间JZ0JZ0450450225225688688103210320 05:505:509595D0D0450450159159688688103210328.18.110:4010:40100100JZ1JZ1550550249249688688103210320 04:304:30103103D1D1550550180180688688103210329.99.910:3010:3010010089相关知识24h24h时，时，•水泥用量为水泥用量为450kg/m450kg/m3 3的混凝土，的混凝土，收收缩率比达缩率比达609%609%；；•水泥用量为水泥用量为550kg/m550kg/m3 3的混凝土，的混凝土，收收缩率比达缩率比达705%705% 90相关知识1 1天后起测的收缩曲线天后起测的收缩曲线收缩率比收缩率比124%124%91相关知识减水剂对全收缩的影响减水剂对全收缩的影响•水泥用量分别为水泥用量分别为450 450 kg/mkg/m3 3和和550 kg/m550 kg/m3 3时，时，1d1d起测的收缩率比为起测的收缩率比为124%124%。

•而以初凝起测的而以初凝起测的全全收缩表征时，收缩率收缩表征时，收缩率比分别达到比分别达到220%220%和和240%240% 92相关知识早期抗裂试验装置早期抗裂试验装置93相关知识编号编号1m1m3 3混凝土各材料用量（混凝土各材料用量（kgkg））塌塌 落落 度度mmmm 水泥水泥 水水 砂砂 石子石子 减水剂减水剂 减缩剂减缩剂 膨胀剂膨胀剂JJ1JJ1 420420 190190 716716 107410740 00 00 08080DJDJ 420420 190190 716716107410747.657.650 00 0210210SJSJ 420420 190190 716716107410747.657.657.657.650 0225225UJUJ 370370 190190 716716107410747.657.650 050.450.420720794相关知识首条裂缝出现时间首条裂缝出现时间95相关知识裂缝条数裂缝条数编号编号裂缝状况裂缝状况时间（时间（d））61920294260JJ1裂缝数目裂缝数目012223DJ裂缝数目裂缝数目199121516SJ裂缝数目裂缝数目000122UJ裂缝数目裂缝数目00123396相关知识•减水剂、泵送剂等化学外加剂极大地增加减水剂、泵送剂等化学外加剂极大地增加混凝土早期收缩、加速早期开裂、增加裂混凝土早期收缩、加速早期开裂、增加裂缝数量。

缝数量•我们不能回避这一事实，关键是如何从混我们不能回避这一事实，关键是如何从混凝土组成材料、外加剂生产用原材料、合凝土组成材料、外加剂生产用原材料、合成工艺和复配技术上加以改进成工艺和复配技术上加以改进97相关知识塑性收缩成为混凝土早期开裂的主要原因之一塑性收缩成为混凝土早期开裂的主要原因之一•指新拌混凝土浇注后尚在塑性状态发生的指新拌混凝土浇注后尚在塑性状态发生的收缩特点是收缩特点是当表面水分向外蒸发时引起当表面水分向外蒸发时引起局部产生应力，因此当蒸发速率大于泌水局部产生应力，因此当蒸发速率大于泌水速率时，会发生局部的塑性收缩开裂速率时，会发生局部的塑性收缩开裂• 低水灰比（水胶比）混凝土拌合物体内自低水灰比（水胶比）混凝土拌合物体内自由水少，矿物细粉和水化生成物又迅速填由水少，矿物细粉和水化生成物又迅速填充毛细孔，阻碍泌水上升，因此表面更易充毛细孔，阻碍泌水上升，因此表面更易于出现塑性收缩开裂于出现塑性收缩开裂98相关知识99相关知识100相关知识四、骨料对混凝土性能的影响四、骨料对混凝土性能的影响•骨料是混凝土中比例最大的组分，至少大于骨料是混凝土中比例最大的组分，至少大于65%65%，，起骨架作用，抑制收缩，防止开裂。

起骨架作用，抑制收缩，防止开裂•骨料质量首先不是强度重要的是级配和粒骨料质量首先不是强度重要的是级配和粒形，使用级配和粒径良好的骨料可以得到最形，使用级配和粒径良好的骨料可以得到最小用水量的混凝土拌合物小用水量的混凝土拌合物•骨料的品质对混凝土的重要意义长期不被重骨料的品质对混凝土的重要意义长期不被重视，视，直接影响了混凝土的性能，制约了高性直接影响了混凝土的性能，制约了高性能混凝土的推广和应用能混凝土的推广和应用101相关知识为什么把砂石称为骨料？为什么把砂石称为骨料？•在传统观念中把砂石叫做骨料的原因是在传统观念中把砂石叫做骨料的原因是认为认为骨料作为混凝土的骨架而起强度作用，这是骨料作为混凝土的骨架而起强度作用，这是一种误解一种误解•骨料的骨架作用主要是稳定混凝土的体积而骨料的骨架作用主要是稳定混凝土的体积而不是强度不是强度纯的水泥浆体硬化后收缩过大，纯的水泥浆体硬化后收缩过大，无法用于结构，必须有骨料对水泥浆体的收无法用于结构，必须有骨料对水泥浆体的收缩起约束作用，而且骨料在混凝土中必须占缩起约束作用，而且骨料在混凝土中必须占据大部分体积据大部分体积 102相关知识决定混凝土强度的不是骨料决定混凝土强度的不是骨料•对混凝土的强度其决定作用的是对混凝土的强度其决定作用的是混凝混凝土的水灰比（水胶比），所以目前用土的水灰比（水胶比），所以目前用强度很低的轻骨料（陶粒）已能配制强度很低的轻骨料（陶粒）已能配制出出C50C50的泵送混凝土。

的泵送混凝土 103相关知识1 1、骨料、骨料——混凝土体积稳定性混凝土体积稳定性• 混凝土体积稳定性主要取决于骨料，尤其混凝土体积稳定性主要取决于骨料，尤其是粗骨料在混凝土体积中所占的份额是粗骨料在混凝土体积中所占的份额骨骨料的质量越高（粒形和颗粒级配好），单料的质量越高（粒形和颗粒级配好），单方混凝土中的胶凝材料用量越少，体积稳方混凝土中的胶凝材料用量越少，体积稳定性也越好定性也越好•我国与发达国家混凝土质量的差别主要源我国与发达国家混凝土质量的差别主要源于骨料，尤其是石子的质量于骨料，尤其是石子的质量 104相关知识105相关知识我们应该重视骨料的品质我们应该重视骨料的品质106相关知识2、骨料的颗粒形状•西方发达国家的石子根本不存在针、片西方发达国家的石子根本不存在针、片状颗粒的问题，而我国砂石标准中规定状颗粒的问题，而我国砂石标准中规定石子针、片状颗粒最大的可达石子针、片状颗粒最大的可达25% 25% 107相关知识•我们希望使用较规则外形的骨料英国BS812标准将骨料形状分为：立方体（球形）、不规则、非常不规则、扁平、细长几类相对而言，扁平或片状骨料以及非常不规则相对而言，扁平或片状骨料以及非常不规则的骨料粒形对的骨料粒形对HPCHPC（高性能混凝土）是不利（高性能混凝土）是不利的。

的•在欧美扁平、片状骨料以及非常不规则的骨在欧美扁平、片状骨料以及非常不规则的骨料一般不超过料一般不超过20%20%，而我国有时高达，而我国有时高达80%80%•骨料粒形不好对混凝土和易性、强度和耐久骨料粒形不好对混凝土和易性、强度和耐久性都产生不良影响且直接导致水泥用量增性都产生不良影响且直接导致水泥用量增多多108相关知识3、石子的强度越高越好吗？• 对石子如果控制了风化(软弱)颗粒、含泥(细粉)量,对强度不必要求太高,则破碎后的粒形好,等径状颗粒多,针片状颗粒少,对混凝土强度影响很小•因为相对于混凝土的强度来说,天然岩石的强度是足够的即使是强烈风化的低强度花岗岩,其岩石抗压强度也达80-100MPa 109相关知识• 由下表的实例可见,所用石子中深康风化粗粒花岗岩强度低,但粒形好,混凝土的水胶比为0.31时,拌合物施工性能好, 28d抗压强度达71.3 MPa;乌石谷致密石灰岩的强度很高,但不仅针、片状颗粒多,多数是不够针、片状标准的长条状和扁状颗粒,水胶比为0.33时拌合物坍落度也只有148mm,此时混凝土28d强度为68.8MPa110相关知识•这说明混凝土性能对水胶比要比对石子强度敏感这说明混凝土性能对水胶比要比对石子强度敏感这说明混凝土性能对水胶比要比对石子强度敏感这说明混凝土性能对水胶比要比对石子强度敏感, , , ,而石子的粒形对混凝土施工性的影响则更重要。

而石子的粒形对混凝土施工性的影响则更重要而石子的粒形对混凝土施工性的影响则更重要而石子的粒形对混凝土施工性的影响则更重要•石子对混凝土强度的影响主要是界面当石子和混石子对混凝土强度的影响主要是界面当石子和混石子对混凝土强度的影响主要是界面当石子和混石子对混凝土强度的影响主要是界面当石子和混凝土弹性模量差别很大时凝土弹性模量差别很大时凝土弹性模量差别很大时凝土弹性模量差别很大时( ( ( (例如低强度混凝土使用高例如低强度混凝土使用高例如低强度混凝土使用高例如低强度混凝土使用高强度石子强度石子强度石子强度石子),),),),在水泥水化减缩和温度、湿度变化时在水泥水化减缩和温度、湿度变化时在水泥水化减缩和温度、湿度变化时在水泥水化减缩和温度、湿度变化时, , , ,二二二二者变形不一致者变形不一致者变形不一致者变形不一致, , , ,会导致界面产生微裂缝会导致界面产生微裂缝会导致界面产生微裂缝会导致界面产生微裂缝, , , ,成为混凝土成为混凝土成为混凝土成为混凝土的薄弱环节的薄弱环节的薄弱环节的薄弱环节; ; ; ;111相关知识轻混凝土轻混凝土——界面显著加强界面显著加强轻骨料轻骨料界面界面砂浆砂浆112相关知识•如果二者弹性模量差别缩小,则界面结合可得到加强。

轻骨料混凝土的强度可以大大高于轻骨料的强度,主要是由于界面的作用 •采用鄂式破碎机工艺,强度越高的岩石,针、片状颗粒越多;粒径越小,针、片状颗粒越多为保证针、片状颗粒总量不超标,几乎都将10mm以下的颗粒筛除 113相关知识4、骨料的级配•由于胶凝材料浆体的需求量是由集料间由于胶凝材料浆体的需求量是由集料间需要填充的空隙和集料需要包裹的面积需要填充的空隙和集料需要包裹的面积决定的所以希望选择决定的所以希望选择空隙率低、比表空隙率低、比表面积相对较小的集料面积相对较小的集料114相关知识粗骨料的级配不好• 90年代初之前北京的石子空隙率一直为40%-43%,而目前已达46%以上,甚至达到48%以上广东一带石子空隙率甚至达50%按国家标准,建筑工程使用的石子为连续级配,最小粒径为5 mm；而目前实际混凝土用碎石一般做不到5 m以上连续级配 115相关知识116相关知识原因与对策•实际上是混凝土行业对砂石行业的误导实际上是混凝土行业对砂石行业的误导•搅拌站对粒形和级配的问题则很宽容，宁搅拌站对粒形和级配的问题则很宽容，宁可容许用多加水泥来满足和易性要求，也可容许用多加水泥来满足和易性要求，也不肯优质优价购买优质骨料。

不肯优质优价购买优质骨料•为改变目前的状态，必须尽快改进石子加为改变目前的状态，必须尽快改进石子加工工艺，且宜采用工工艺，且宜采用10-20 mm10-20 mm与与5-10 mm5-10 mm两级两级粗骨料粗骨料配合使用，以降低石子空隙率配合使用，以降低石子空隙率117相关知识5 5、砂的细度、砂的细度•目前我国天然砂资源开始出现紧张的趋目前我国天然砂资源开始出现紧张的趋势，尤其是中粗砂供应紧张势，尤其是中粗砂供应紧张为满足搅为满足搅拌站对砂细度模数的要求，供砂商往砂拌站对砂细度模数的要求，供砂商往砂中填加小石子中填加小石子•人工砂已经快速进入建筑市场人工砂已经快速进入建筑市场 118相关知识 廉慧珍教授指出•减少水泥消耗率的关键是提高骨料质量减少水泥消耗率的关键是提高骨料质量119相关知识人工砂中的石粉人工砂中的石粉• 石粉是一般碎石生产企业所称的石粉、石沫，是在生产人工砂过程中，在加工前经除土处理加工后形成粒径小于75 um，其矿物组成是和化学成分与母岩相同的物质与天然砂中的粘土成分在混凝土中所起的负面影响不同，它的掺入对完善混凝土细骨料级配，提高混凝土和易性与密实性有很大益处，进而起到提高混凝土综合性能的结果。

120相关知识6 6、利用废弃资源加工混凝土骨料、利用废弃资源加工混凝土骨料• 据推算，据推算，全国现有尾矿全国现有尾矿的总量为的总量为100100亿吨以上亿吨以上121相关知识铁矿尾矿122相关知识123相关知识尾矿的危害尾矿的危害124相关知识125相关知识126相关知识各种废料（煤矸石）各种废料（煤矸石）127相关知识各种废料（建筑垃圾）各种废料（建筑垃圾）128相关知识　　建筑垃圾侵蚀洁净的海滩建筑垃圾侵蚀洁净的海滩 129相关知识铁矿的砂石生产线130相关知识用尾矿砂生产建筑砂131相关知识用尾矿生产建筑用石132相关知识用煤矸石生产建筑用砂133相关知识用建筑垃圾生产再生骨料134相关知识尾矿骨料建筑工程135相关知识尾矿骨料建筑工程136相关知识137相关知识首钢尾矿砂工程用配合比138相关知识北京建工学院建材实验楼再生混凝土试点工程北京建工学院建材实验楼再生混凝土试点工程 编号号水水kg/m3水泥水泥kg/m3天然石天然石kg/m3天然砂天然砂kg/m3全骨料全骨料kg/m3矿粉粉kg/m3外加外加剂kg/m3J10 1813535642269028613.2J111803536773386768613.2编号号0h坍落度坍落度mm0h扩展度展度mm1h坍落度坍落度mm1h扩展度展度mm3dMPa7dMPa28dMPaJ1021542022542029.836.148.4J1122051020542028.238.148.8　试验配合比　试验配合比 试验结果试验结果139相关知识五、关于高性能混凝土认识的两个误区1、高流动性与高性能•混凝土拌和物的流动性从10年前普遍的70—90 mm发展到现在大量预拌混凝土的180—200 mm，还有的工程用自密实混凝土来浇筑。

自密实混凝土减轻了振捣的工作量，推动了预拌混凝土的发展，泵送高度已可达300 m以上，并大大减少了“蜂窝”、“麻面”和“狗洞”等现象，提高了混凝土的匀质性目前很多人以“高流动性”为“高性能混凝土”的特征140相关知识• 普通混凝土需要坍落度在160mm以上才适于泵送；而粉煤灰混凝土坍落度只需80～100mm就可以轻易地泵送同时，由于粉煤灰的滚珠润滑效应，掺粉煤灰混凝土有较大的有效振捣半径，还易于振捣密实看上去与普通的干硬混凝土外观相似的粉煤灰混凝土，在高频振动棒的振动作用下十分易于成型密实•而按照普通混凝土的粘度来衡量时，就会造成不必要地增加用水量、扩大水胶比，追求大流动性，在浇筑后过度振捣，不仅影响其作用正常发挥，而且使较轻的粉煤灰易于上浮，出现人为的分层现象141相关知识 影响混凝土流动性的因素是用水量和高效减水剂，而影响相同流动性混凝土用水量的主要因素是骨料的质量我国目前骨料质量越来越差，20多年前砂、石的空隙率一般都在43%以下，而现今北京和深圳的砂石空隙率经常在46% 以上，有时接近50% 142相关知识 由于绝大多数采石场仍使用成本低廉的颚式破碎机，材质越硬的石料，破碎后针、片状颗粒越多，粒径小于10 mm的颗粒几乎都是针片状颗粒，实际上缺少5-10 mm粒级的颗粒。

同时非常不规则形状的粗骨料比例大砂子由于资源几近枯竭，北京大部分混凝土搅拌站用的砂子是细砂加豆石，砂子含石率在25%左右因此这几年来混凝土的用水量居高不下，一般都超过175 kg/m3，C30以下混凝土用水量更大143相关知识•因此，对混凝土大流动性的追求，导致混凝土中对混凝土大流动性的追求，导致混凝土中用水量增大、浆骨比增大用水量增大、浆骨比增大混凝土中浆骨比增大意味着收缩引起开裂的可能性加大由于混凝土的流动性过大，易于操作，易使工人操作不规范，反而影响匀质性反而影响匀质性；且在；且在混凝土浇筑成型后到混凝混凝土浇筑成型后到混凝土初凝前，由于混凝土中的骨料在自重作用下缓土初凝前，由于混凝土中的骨料在自重作用下缓慢下沉，水上浮慢下沉，水上浮掺用过细的大掺量掺和料时易掺用过细的大掺量掺和料时易产生泌浆而造成硬化后表面起粉产生泌浆而造成硬化后表面起粉•另外,骨料在混凝土内部的下沉是不均匀的，在钢筋下面的混凝土沿钢筋下方继续下沉，钢筋上面的混凝土被钢筋支顶，使混凝土沿钢筋表面产生顺筋裂缝144相关知识•高性能混凝土在工作性方面，必须具备较强的保塑性和一定的流动度保持能力但在流动性指标上，不必拘泥于坍落度大于不必拘泥于坍落度大于180 mm 180 mm 以上。

以上 •因此，不能把流动性作为混凝土拌和物不能把流动性作为混凝土拌和物“高性能高性能”的指标的指标，而应当根据不同工程特点，注重拌和物的施工性能坍落度的大坍落度的大小要服从于混凝土的匀质性和体积稳定性小要服从于混凝土的匀质性和体积稳定性145相关知识2、掺入掺合料与高性能、掺入掺合料与高性能 •由于矿物掺合料的掺入可明显降低混凝土的孔隙率，改善其微观结构，从而保证其力学性能和耐久性能，矿物掺合料的应用已经成为配制高性能混凝土的关键技术大量实践证明：掺用粉煤灰或其它矿物细掺料的混凝土，其长期性能得到大幅度的改善，对延长结构物的使用寿命有重要意义 •国外很多工程，掺有大量粉煤灰，而获得强度和耐久性都十分优异的混凝土但关键的因素是低水胶低水胶比比在低水胶比条件下，即使掺有大量粉煤灰，也可以获得强度和耐久性都十分优异的混凝土146相关知识 在我国，许多人认为掺粉煤灰或掺其它矿物细粉的混凝土就是“高性能混凝土”因此，在一些结构现浇的普通混凝土墙、板采用了大量的掺合料，特别是掺入大量的粉煤灰由于这些部位混凝土的强度相对较低，混凝土的用水量较大，水胶比较大再加上工程施工速度的不断加快，一再加速的施工进度使得浇筑后的混凝土普遍得不到充足时间的养护。

147相关知识 粉煤灰28天以前基本上不参与化学反应，拌和水基本上供给水泥，使水灰比增大；早期水灰比大，造成早期孔隙率大，水胶比越造成早期孔隙率大，水胶比越大，混凝土孔隙率减小得越晚大，混凝土孔隙率减小得越晚另外，养护养护不足直接损伤了表层混凝土的密实性与强度不足直接损伤了表层混凝土的密实性与强度，而防止钢筋发生锈蚀和外界有害物质侵入混凝土内部所依靠的就是表层混凝土的密实性，表层混凝土抵抗外界有害物质侵入的能力 (抗侵入性或抗渗性) 可因养护不良而成倍降低 148相关知识 现行碳化试验结果是将试件养护至28天放在20%浓度的CO2条件下碳化28天得出的，而实际构件混凝土的碳化早在停止养护后就已开始进行所以用混凝土耐久性的标准试验方法所测得的碳化性能，给出的结果就会过高估计粉煤灰含量较大且水胶比又偏高的混凝土护筋能力149相关知识 国外的研究资料表明，7天养护的表层混凝土抗二氧化碳扩散到混凝土内部的能力，可以是3天养护的2倍和1天养护的4倍，如果7天养护的混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀的年限为100年，则3天和1天养护时的相应年限将缩短到50年和25年。

因此对于保护层厚度很小、强度等级很低、水胶比较高的混凝土，当没有较好的养护条件和措施时，应当考虑到大掺量粉煤灰混凝土早期孔隙率大、容易发生碳化而可能引起钢筋锈蚀的影响， 150相关知识 综上所述，高性能混凝土中应加入足够的矿物细掺料，前提是水胶比较低水胶比较低并不是说只要加并不是说只要加入入“矿物细掺料矿物细掺料”就是就是“高性能混凝土高性能混凝土”根据《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50746-2008，在一般环境干湿交替的情况下，为了防止碳化所引起的钢筋锈蚀，当混凝土的水胶比大于0.4时，粉煤灰的掺量不大于20%151相关知识。