水泥強度越來越高,是進步了還是退步了?

清華大學(xué)土木水利學(xué)院廉慧珍 · 2018-08-27 09:31

  隨著我國的改革開放,起步很晚的中國的混凝土取得了飛速的發(fā)展。我國混凝土前輩黃大能先生30年前就有個愿望:在中國推行預(yù)拌混凝土。黃先生這個愿望現(xiàn)今已得以實現(xiàn),我國混凝土工程已經(jīng)蓬勃發(fā)展起來。然而,任何舉措都有得必有失:當(dāng)出現(xiàn)一種傾向時,必然會隱含著另一種傾向。我們在做我們的前人沒有做過的事,盡管外國人做過,未必符合我們的國情,前進中出現(xiàn)一些問題是正常的。發(fā)現(xiàn)問題,才能去解決問題而繼續(xù)前進。只能見陽光,見不得陰影,就是諱疾忌醫(yī)??茖W(xué)地分析行業(yè)發(fā)展中出現(xiàn)的問題,找出原因并加于解決才是正確的態(tài)度而當(dāng)前的預(yù)拌混凝土確實存在一些問題

  現(xiàn)在的混凝土工程質(zhì)量是進步了還是退步了?

  隨著我國機、電和電子工業(yè)的發(fā)展,適應(yīng)預(yù)拌混凝土的發(fā)展的計量、攪拌、運輸?shù)裙に嚧蟠蟮剡M步,高效減水劑的普遍使用和發(fā)展改變了混凝土的一切:高強、高流態(tài)、高程泵送、在狹窄空間的澆筑等等,都已成為可能和現(xiàn)實;拌和物勻質(zhì)性提高,施工方便,因振搗不善而造成的缺陷得以避免,建設(shè)速度大大地加快。

  另一方面,從總體上看,從業(yè)人員的素質(zhì)低,質(zhì)量管理和控制水平差,以致混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量事故和裂縫比過去出現(xiàn)得多了,因質(zhì)量而造成供需雙方的糾紛多了。即使眼前沒有發(fā)生問題,也已存在不少隱患:混凝土配合比的報告大部分失真;混凝土拌和料運到工地后,加水現(xiàn)象普遍;10年前混凝土的骨料都用水洗,現(xiàn)在一部分砂子含泥量高達7%等等。看來,不是進步不進步的問題,而是有得必有失!

  水泥和混凝土的強度越來越高是進步了還是退步了?

  1、上世紀70年代水泥最高標(biāo)號是500#,相當(dāng)于現(xiàn)在強度等級的32.5;現(xiàn)在52.5的水泥從強度來說相當(dāng)于20年前的625#水泥。但是,過去規(guī)定水泥的儲存期為三個月;而今不再提儲存期,除了必要性外,重要的在于,儲存期不到一個月后,52.5水泥的強度就會和42.5水泥的強度相差無幾,而且用戶反映“不好用了”。

  2、有了高效減水劑,實現(xiàn)混凝土的高強已經(jīng)不是難事,混凝土得以用到高層和大跨結(jié)構(gòu)。人們對高強混凝土覺得還不夠過癮,時尚的是崇拜和追求“超高強”、“特超高強”。混凝土7天甚至3天,強度達到28天設(shè)計強度值的100%,一般都能做到,但是后期強度不增長了,開裂敏感性增大了,對缺陷的自愈能力下降了,混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性又將如何保證?

  3、傳統(tǒng)的混凝土強度正常發(fā)展規(guī)律:相對于28天的100%,3天約30%;7天約60%。C50以上的混凝土強度3天就可達約70%,14天可達90%;如果混凝土7天強度就達到100%,則到了28天就增長的很少,甚至幾乎不增長;如果3天就達100%,則7天還能長一點,28天就基本不長了,甚至?xí)箍s。

  4、美國的Withy在威斯康辛大學(xué)從1910年開始了50年水泥凈漿、砂漿和混凝土的實驗計劃,澆筑了室內(nèi)和室外混凝土。分別于1910年、1923年和1937年3個不同時間成型了5000多個試件。Washa和Wendt于1975年發(fā)表了這些試件觀測50年的結(jié)果。結(jié)果是:1923年用Blaine細度為5775px2/kg的水泥配制的混凝土28天強度為21MPa,25年強度達到52MPa;1937年用當(dāng)時的快硬水泥配制的混凝土28天強度為35MPa,5年達到53MPa,10年后強度開始倒縮,25年強度就倒縮至45MPa,比水化慢的混凝土25年強度還低。當(dāng)時的快硬水泥與當(dāng)今美國的I型水泥和II型水泥礦物組成與細度相當(dāng)(C3S為57%,勃氏比表面積為380m2/kg,我國常用水泥也如此)。

  5、凡是提高早期強度的措施對混凝土后期性能都會有損害,這已是國內(nèi)外專家的共識。前RILEM主席、德國混凝土專家Rupert Springenschmid證明控制混凝土12小時抗壓強度不超過6MPa,就可以避免混凝土的早期開裂;我國混凝土專家黃士元經(jīng)過試驗得出結(jié)論:可用混凝土24小時抗壓強度不超過12MPa來控制混凝土的早期開裂。

  6、高強是為了減小構(gòu)件斷面,例如高度一定的混凝土柱子,強度越高,柱子可做得越細,但是,柱子的高度與其最小斷面尺寸的比例還受“壓桿穩(wěn)定”問題的限制。對一定高度的柱子來說,有個最小斷面的要求,也就是說,對強度的要求是有限的。有人說,“目前房屋建筑應(yīng)用的超高強混凝土達到180MPa”,這有必要嗎?

  7、水泥現(xiàn)在“不好用”,應(yīng)當(dāng)說主要是用戶誤導(dǎo)的結(jié)果。由于提高混凝土的強度的要求,100多年來水泥的發(fā)展目標(biāo)除了降低能耗之外,主要就是追求強度。從煅燒工藝上提高熟料強度已取得成效,但是畢竟有限,當(dāng)前水泥強度的提高還離不開粉磨得過細和五花八門的助磨劑、增強劑。于是在為混凝土提高強度的同時,也帶來了損害耐久性的隱患。解鈴還須系鈴人!關(guān)鍵的是需要從用戶這里轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的觀念。

  8、無論如何,既然有利有弊、有得有失,我們總是應(yīng)當(dāng)看見并盡量避免或減少弊和失,取得更大的進步,盡量避免進一步退兩步。  能量守恒定律很好解釋這種現(xiàn)象!

編輯:易海悅

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