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影响混凝土耐久性的原料分析

2019-07-17 11:41

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  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

  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C3S ,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。

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