影響混凝土耐久性原料分析

　　我國水泥標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定在普通硅酸鹽水泥生產(chǎn)中可以摻加15%以內(nèi)的混合材。但現(xiàn)在存在的問題是水泥生產(chǎn)企業(yè)往往并不標(biāo)明混合材的品種和摻加的數(shù)量。而隨著現(xiàn)代混凝土工業(yè)的發(fā)展，混合材在混凝土的使用中也越來越廣泛，多的可達(dá)30%以上。如果混凝土行業(yè)不了解所采用的水泥中混合材的品種和數(shù)量，而自己再加入相同的混合材，這樣以來就會(huì)帶來力學(xué)性能和其他性能有顯著的變化，這樣就可能造成混凝土早期開裂，從而影響混凝土的耐久性。

　　水泥企業(yè)還存在的一個(gè)問題是，許多新型干法水泥企業(yè)和先進(jìn)的立窯企業(yè)由于技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)的熟料強(qiáng)度很高。但由于市場(chǎng)對(duì)高標(biāo)號(hào)水泥的需求不大，而水泥企業(yè)如果生產(chǎn)礦渣水泥又會(huì)降低利潤(rùn)。所以為了充分利用熟料強(qiáng)度，水泥廠就超標(biāo)準(zhǔn)摻加混合材生產(chǎn)低標(biāo)號(hào)水泥。于是就存在水泥企業(yè)生產(chǎn)水泥時(shí)混合材的超標(biāo)現(xiàn)象。因?yàn)榛旌喜膿搅窟@一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一般為人們所忽視。若在這種情況下，再在商品混凝土站摻20%~30%的磨細(xì)摻合料，而不采取措施，就會(huì)因混合材的疊加效應(yīng)而導(dǎo)致混凝土工程質(zhì)量低劣。

　　2、水泥使用中存在問題和原因

　　水泥的用量也會(huì)影響到混凝土的耐久性。由于高水泥用量在早期和后期易產(chǎn)生裂紋。而裂紋對(duì)混凝土的耐久性是致命的。強(qiáng)度過低顯然對(duì)耐久性是不利的，但強(qiáng)度過高又會(huì)給耐久性帶來風(fēng)險(xiǎn)。同濟(jì)大學(xué)黃士元認(rèn)為，水泥用量在350kg/m³的C40混凝土一般不易開裂，是優(yōu)質(zhì)混凝土。水泥用量在400~500kg/m很難滿足。國家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)建筑工程使用沙石的粒徑和級(jí)配有嚴(yán)格的要求，建筑用砂的最大粒徑為5mm，石子的最小粒徑為5mm;而目前實(shí)際混凝土用沙石一般做不到連續(xù)級(jí)配。這樣以來，就必須增加高效減水劑摻量來滿足拌合物流動(dòng)性的要求，不僅不經(jīng)濟(jì)，而且使混凝土彈性模量降低，收縮增大，從而影響耐久性。

　　3 、集料和水泥之間的結(jié)合

　　沙石和水泥之間的結(jié)合程度也影響到混凝土的耐久性。沙石和水泥的結(jié)合界面體現(xiàn)二者之間的彈性模量上：當(dāng)石子和混凝土彈性模量差別很大時(shí)，在水泥水化減縮和溫度、濕度變化時(shí)，二者變形不一致，會(huì)導(dǎo)致界面產(chǎn)生微裂縫，從而影響混凝土的耐久性；如果二者彈性模量差別縮小，則界面結(jié)合可得到加強(qiáng)。

　　4 、堿-骨料反應(yīng)

　　堿-骨料反應(yīng)是混凝土原材料中的水泥、外加劑、混合材和水中的堿與骨料中的活性成分的反應(yīng)，在混凝土澆筑成型后若干年（數(shù)年至二三十年）逐漸反應(yīng)，反應(yīng)生成物吸水膨脹使混凝土失去設(shè)計(jì)性能。由于活性骨料經(jīng)攪拌后大體上呈均勻分布，所以一旦發(fā)生堿骨料反應(yīng)，混凝土內(nèi)部各部分均產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，將混凝土自身脹裂，發(fā)展嚴(yán)重的只能拆除，無法補(bǔ)救，因而被成為混凝土的癌癥。所以砂石骨料（集料）的堿活性指標(biāo)是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，必須引起重視，否則后果是嚴(yán)重的。

　　三、外加劑的生產(chǎn)和使用

　　1 、外加劑與水泥的適應(yīng)性

　　每一種混凝土外加劑都有它特有的功能，摻加這種外加劑，能夠改善混凝土某一方面或某幾方面的性能。不注意外加劑和水泥的適應(yīng)性問題，就會(huì)對(duì)工程帶來影響。如：用幾種普通硅酸鹽水泥并摻加某種高效減水劑（經(jīng)檢驗(yàn)符合高效減水劑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)）配制混凝土，在配制條件都相同的情況下，有種水泥所配制的混凝土水泥在減水率方面出現(xiàn)了嚴(yán)重不足，則說明這種水泥與該高效減水劑不適應(yīng)，而其他幾種水泥與該高效減水劑相適應(yīng)。再如，當(dāng)某種水泥所配制的混凝土中摻加經(jīng)檢驗(yàn)符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的速凝劑卻得不到速凝效果，或摻加緩凝劑卻得到了假凝效果，都可以認(rèn)為是由于外加劑與水泥之間不相適應(yīng)所致。

　　幾乎所有品種的外加劑與水泥之間都存在適應(yīng)性問題，只是目前來說減水劑使用最普遍，而且當(dāng)其與水泥產(chǎn)生不適應(yīng)的時(shí)候能夠比較直觀快速地反應(yīng)出來（如流動(dòng)性差、減水率低、或拌合物板結(jié)發(fā)熱、流動(dòng)度損失過快等現(xiàn)象）。

　　水泥與外加劑的相容性是一個(gè)很有意義的科學(xué)問題，更是一個(gè)工程實(shí)際問題，這個(gè)問題出自于工程事故。因此必須引起生產(chǎn)單位和工程應(yīng)用部門的高度重視。

　　2、高效減水劑帶來的問題

　　目前外加劑的主要種類為各種高效減水劑?；炷林袚郊訙p水劑，使得水灰比降低至0.4 甚至是0.3 以下，從而使得較低標(biāo)號(hào)的水泥同樣可以配制出高強(qiáng)度的混凝土，這種認(rèn)識(shí)被大家所熟悉。但是，水灰比降低相應(yīng)帶來的其他變化，就不容易檢測(cè)了。一般來說，水灰比降低，容易造成混凝土尤其是暴露面積很大的混凝土構(gòu)件由于表面蒸發(fā)而出現(xiàn)收縮。這種現(xiàn)在基本上發(fā)生在早期。表面水分向外蒸發(fā)引起的收縮是主要問題，而當(dāng)水灰比較大時(shí)，上升的泌水還可以使其表面得到補(bǔ)充，不容易出現(xiàn)開裂。

　　此外，隨著水灰比（水膠比）的降低，在骨料質(zhì)量不變的前提下，填充間隙并包裹與潤(rùn)滑骨料的膠凝材料用量必然加大，因此通常要增大混凝土的溫升。低水灰比和高水化環(huán)境溫度是加速混凝土強(qiáng)度發(fā)展的兩個(gè)“催化劑”，然而隨之發(fā)生彈性模量的迅速提高（比強(qiáng)度發(fā)展更迅速）、徐變松弛作用的減小和降溫階段混凝土發(fā)生的溫度收縮，這些因素的疊加導(dǎo)致了現(xiàn)代混凝土易于開裂的趨勢(shì)。

　　四、混和材的使用

　　高強(qiáng)混凝土一般含有較多水泥，因此收縮大，并在硬化時(shí)產(chǎn)生更高的溫度。現(xiàn)代水泥又因?yàn)榧?xì)度更高而更易開裂。經(jīng)驗(yàn)說明，最經(jīng)濟(jì)有效的解決辦法是將混凝土中的部分水泥用粉煤灰或礦渣來替代。含有粉煤灰或礦渣的混凝土在砂漿與粗集料的結(jié)合區(qū)的強(qiáng)度更高，不易發(fā)生微裂，因而具有更高的水密性和耐久性及使用壽命。目前混凝土工業(yè)中混合材主要包括粉煤灰、硅灰、高爐礦渣等。但由于不正確的觀念或技術(shù)方面的束縛，在混合材的使用中也會(huì)存在一些影響混凝土耐久性的因素。

　　1、混合材的摻量

　　過去由于認(rèn)識(shí)上的誤解，往往重視水泥在混凝土中的作用，認(rèn)為越多加水泥，則就能得到高強(qiáng)的混凝土，其實(shí)這是片面的。在混凝土中摻加混合材，一方面降低了成本，另外對(duì)改善混凝土的耐久性也有重要的影響?，F(xiàn)在一些企業(yè)也開始多摻加混合材。但在一些邊遠(yuǎn)地區(qū)，還是沒有徹底的轉(zhuǎn)變認(rèn)識(shí)，在混凝土制備過程中很少加入混合材。另外一個(gè)問題，我國普通硅酸鹽水泥中已摻有一定量的混合材，在使用過程中，一定要注意其疊加效應(yīng)。

　　2、加入混合材要注意養(yǎng)護(hù)條件

　　采用高混合材的混凝土如果不注意養(yǎng)護(hù)條件同樣會(huì)帶來問題。從50 年代我國就大量使用摻粉煤灰和礦渣。但在工程中也發(fā)現(xiàn)早強(qiáng)低、易碳化，抗凍性能也不太好等問題，從而使混凝土耐久性降低。其實(shí)這是與混凝土的養(yǎng)護(hù)條件有關(guān)的。國外的混凝土摻入大量粉煤灰，其試驗(yàn)條件是長(zhǎng)期濕養(yǎng)護(hù)。如果這種混凝土沒有在長(zhǎng)期濕養(yǎng)護(hù)條件下而盲目強(qiáng)調(diào)多摻粉煤灰，很容易出現(xiàn)問題。

　　五、小結(jié)

　　實(shí)施可持續(xù)發(fā)展是21世紀(jì)世界各國的重要任務(wù)。就水泥和混凝土工業(yè)而言，在生產(chǎn)過程中節(jié)約資源、能源和保護(hù)環(huán)境是十分必要的，但有其局限性。若提高混凝土的壽命到現(xiàn)在的幾倍以上，則相應(yīng)資源、能源、資金和環(huán)境污染等就減少幾倍，因此提高混凝土的耐久性對(duì)可持續(xù)發(fā)展是一項(xiàng)關(guān)鍵的措施。我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到混凝土生產(chǎn)過程中存在的一些影響耐久性的問題，并采取相應(yīng)的措施防止。