当代混凝土存在的问题.pptx

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当前行业隔离现状的实例一、混凝土是一个复杂的整体一、混凝土是一个复杂的整体n n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出出的的最最复复杂杂的的体系体系。多组分，原材料不能提炼，且品质波动大多组分，原材料不能提炼，且品质波动大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性性能能的的不不确确定定性性：微微结结构构的的形形成成对对环环境境温温度度、湿湿度度的的敏敏感感性性强强，对对时时间间的的依依赖赖性性大大。水化的不断进行造成动态的微结构。水化的不断进行造成动态的微结构。1、混沌理论混沌理论n n洛伦茨于洛伦茨于19631963年提出，年提出，一只南美热带雨林中的蝴一只南美热带雨林中的蝴一只南美热带雨林中的蝴一只南美热带雨林中的蝴蝶扇扇翅膀，可能引起美国得克萨斯州一场龙卷蝶扇扇翅膀，可能引起美国得克萨斯州一场龙卷蝶扇扇翅膀，可能引起美国得克萨斯州一场龙卷蝶扇扇翅膀，可能引起美国得克萨斯州一场龙卷风，即著名的风，即著名的风，即著名的风，即著名的“蝴蝶效应蝴蝶效应蝴蝶效应蝴蝶效应”，意为意为初始条件下的初始条件下的微小变化可能带动系统中长期的巨大连锁反应，微小变化可能带动系统中长期的巨大连锁反应，并由此衍生出混沌理论。并由此衍生出混沌理论。美国麻省理工学院说，美国麻省理工学院说，最初提出最初提出“蝴蝶效应蝴蝶效应”并创立混沌理论并创立混沌理论的美国的美国气象学家爱德华气象学家爱德华洛伦茨洛伦茨20082008年年4 4月月1616日因癌症在马萨诸塞州的家中去日因癌症在马萨诸塞州的家中去世，享年世，享年9090岁。岁。一次洛伦兹将5.06127输入为5.06，万分之一的省略，提供了两份截然不同的天气预报。经典动力学认为，初始条件的微小变化，对未来状态所造成的差别也微小。但混沌理论认为，初始条件的十分微小的变化经过不断放大，初始条件的十分微小的变化经过不断放大，对其未来状态会造成极其巨大的差别。对其未来状态会造成极其巨大的差别。“醉了一个农夫，丢了一颗铁钉；丢了一颗铁钉，少安一付马掌；少了一付马掌，跛了一匹战马；跛了一匹战马，摔坏一位将军；死了一个将军，输了一场战争；输了一场战争，亡了一个国家！”混沌理论要点之一混沌理论要点之一n n对初始条件的极端敏感依赖性对初始条件的极端敏感依赖性 布莱克在布莱克在混沌开创新科学混沌开创新科学写到：写到：“相对论排除了对绝对空间和时间的牛顿相对论排除了对绝对空间和时间的牛顿迷梦；迷梦；混沌则排除了决定论可预见性的狂混沌则排除了决定论可预见性的狂想想。”更有人说：更有人说：“2020世纪的科学家只有世纪的科学家只有三件事将被记住：三件事将被记住：相对论、量子力学和混相对论、量子力学和混沌沌”。“上世纪初人们经历了相对论和量上世纪初人们经历了相对论和量子力学两次科学革命。子力学两次科学革命。混沌革命，却是我混沌革命，却是我们正在经历的革命。们正在经历的革命。”2、混凝土材料的蝴蝶效应n n混凝土属于混沌体系（非线性体系），混凝土属于混沌体系（非线性体系），具有具有“蝴蝶效应蝴蝶效应”事物发展的结事物发展的结果对初始条件具有极为敏感的依赖性。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初始条件极小的偏差将会引起结果的巨大差异。巨大差异。非线性的混凝土世界非线性的混凝土世界n n绝不要忘记：像人类世界一样，绝不要忘记：像人类世界一样，混凝土混凝土世界是非线性的，而且在非线性里还有世界是非线性的，而且在非线性里还有着不连续性。着不连续性。非线性系统的非因果性导非线性系统的非因果性导致相同的初始力，令人瞠目的结果，是致相同的初始力，令人瞠目的结果，是所有混沌系统的基本特征。所有混沌系统的基本特征。3、神秘的能量法则、神秘的能量法则 该法则是不同国度的学者们，耗时巨大的独立研该法则是不同国度的学者们，耗时巨大的独立研究后，最终共同发现的一项新的重要自然法则，已被究后，最终共同发现的一项新的重要自然法则，已被证实是一个适用于上千种的模板的、普遍存在于万事证实是一个适用于上千种的模板的、普遍存在于万事万物的法则。举例简述：万物的法则。举例简述：人类在不同的地区依不同的人口理论建造了人类在不同的地区依不同的人口理论建造了数以万计的城市，但人口每减半，城市数必多数以万计的城市，但人口每减半，城市数必多1616倍倍（柏林学院数据）（柏林学院数据）地震震级每减地震震级每减1 1，发生机率增，发生机率增4 4倍；而两次地倍；而两次地震相隔时间每增震相隔时间每增1 1倍，不发生机率增倍，不发生机率增2.72.7倍；倍；人类历史上每当战争规模扩大人类历史上每当战争规模扩大1 1倍，发生机率倍，发生机率降为降为1/2.621/2.62；战争死亡人数每增；战争死亡人数每增1 1倍，发生次数降为倍，发生次数降为1/41/4（英国物理学家莱斯利）（英国物理学家莱斯利）n n这些数字的意义仍在强烈提示人类：世界是按内在规律运行的，造物主只要求严格的符合一个简单数，其它的秘密，人们再也无从知晓。神秘的大自然面前，人类正如一个围棋新手，仅知游戏规则是分黑白两色，其它更多的，尚未入门。n n是不是会有这样的推演：是不是会有这样的推演：如果混凝土中如果混凝土中水泥用量每增加水泥用量每增加XXXX，内能提高，内能提高YYYY，建筑，建筑物的寿命减少物的寿命减少ZZZZ。二、现代混凝土的特点1 1、现代混凝土是以、现代混凝土是以高效减水剂高效减水剂和和矿物掺矿物掺和料和料的大规模使用为特征，与时代特点的大规模使用为特征，与时代特点有关。有关。2 2、使用混凝土强度范围很宽，从、使用混凝土强度范围很宽，从C20(C20(极极少量少量C15)C15)到到C80C80(极少）。极少）。3 3、混凝土和水泥强度之间不再有线性关、混凝土和水泥强度之间不再有线性关系。系。4 4、严酷环境的工程增加，使、严酷环境的工程增加，使耐久性要求日益耐久性要求日益突现。突现。5 5、以预拌混凝土、泵送混凝土为主流。、以预拌混凝土、泵送混凝土为主流。拌和拌和物的流变性能成为重要问题。物的流变性能成为重要问题。6 6、在、在水泥水化热增大、强度提高的同时结构水泥水化热增大、强度提高的同时结构尺度增大尺度增大，改变了大体积混凝土的概念。改变了大体积混凝土的概念。7 7、人员素质、管理水平与质量要求人员素质、管理水平与质量要求的矛盾突的矛盾突出。出。三、水泥现状对现代混凝土的三、水泥现状对现代混凝土的不适应问题不适应问题1、对现代混凝土的认识：改改变变混混凝凝土土强强度度第第一一，甚甚至至强强度度唯唯一一的的传传统统观观。混混凝凝土土结结构构的的耐耐久久性性比比强强度度更更重重要要，而而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，只只保保证证高高强强度度的的水水泥泥并并不不一一定定利利于于混凝土结构耐久性。混凝土结构耐久性。混混凝凝土土最最重重要要的的是是匀匀质质性性和和体体积积的的稳稳定定性性。所以所以需要开裂敏感性低需要开裂敏感性低的水泥。的水泥。2 2、现代混凝土对水泥的要求、现代混凝土对水泥的要求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性，因此希望控制指标的上下限。质性，因此希望控制指标的上下限。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，相相同同品品种种和和强强度度的的水水泥泥可可能能会会在在混混凝凝土土中中有有不同的表现。不同的表现。3、水泥影响混凝土结构质量的主要因素水水化化热热及及其其释释放放速速率率：矿矿物物组组成成和和细细度度、水水化温度化温度需水量：细度、含碱量需水量：细度、含碱量开开裂裂敏敏感感性性：矿矿物物组组成成、细细度度、水水泥泥温温度度、含碱量含碱量水水泥泥与与外外加加剂剂的的相相容容性性：矿矿物物组组成成、细细度度、石膏形态和含量、含碱量石膏形态和含量、含碱量性性能能稳稳定定性性和和耐耐久久性性：细细度度、含含碱碱量量、氯氯离离 子含量子含量产品匀质性：生产控制和原材料剂产品均化产品匀质性：生产控制和原材料剂产品均化4、水泥强度和混凝土强度的关系n n任何水泥基材料的强度主要取决于水灰比，任何水泥基材料的强度主要取决于水灰比，按现有标准的水泥强度检验水灰比：按现有标准的水泥强度检验水灰比：0.50.5当前用量最大的混凝土水灰比：当前用量最大的混凝土水灰比：0.50.5不仅相同强度的水泥能配出不同强度的混凝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土，而且不同强度的水泥能配出相同强度的混凝土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的水泥能配的水泥能配制出制出C60C60混凝土，却配不出混凝土，却配不出C20C20混凝土混凝土在在相相同同水水灰灰比比下下，混混凝凝土土强强度度和和水水泥泥强强度度仍仍然然有有关关，高高强强度度水水泥泥可可用用于于象象C80C80、C100C100这这样样的高强的混凝土，但是用量很少。的高强的混凝土，但是用量很少。高高强强混混凝凝土土不不一一定定耐耐久久；像像任任何何事事物物一一样样，高强混凝土也是有利也有弊。高强混凝土也是有利也有弊。工程对混凝土强度的要求是有限的。工程对混凝土强度的要求是有限的。外外加加剂剂与与掺掺和和料料使使用用技技术术发发展展改改变变了了对对水水泥泥强度和混凝土强度的关系强度和混凝土强度的关系的认识的认识。如何看待混合材料水泥、复合水泥的强度。如何看待混合材料水泥、复合水泥的强度。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混凝土必须降低水胶比。的混凝土必须降低水胶比。5、水泥的现状对混凝土质量影响、水泥的现状对混凝土质量影响（1 1）片面追求提高水泥的强度。）片面追求提高水泥的强度。n nBolomyBolomy公式公式 ：R R2828ARARc c(c/w-B)(c/w-B)，造成误导，造成误导。n n19201920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505070%70%；水水泥泥细细度度从从220m220m2 2/kg/kg到到现现今今的的340340600m600m2 2/kg/kg。增加了磨机的能耗增加了磨机的能耗我我国国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#，按按现行标准只有现行标准只有27.527.5。检检测测的的水水灰灰比比增增大大，对对3 3天天强强度度的的规规定定未未变变，实实际际提提高高了了早早期期强强度度，而而高高早早期期强强度度并并不不是是普适必要的。普适必要的。追追求求高高强强度度，使使水水泥泥厂厂采采取取使使用用助助磨磨剂剂磨磨细细、掺掺用用 “增增强强剂剂”等等，增增加加了了开开裂裂敏敏感感性性和和不不利于混凝土长期性能稳定性和耐久性的成分。利于混凝土长期性能稳定性和耐久性的成分。（2 2）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混混凝凝土土中中与与外外加加剂的相容性剂的相容性（3 3）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不正常，早期开裂问题普遍间不正常，早期开裂问题普遍（4 4）针对现代混凝土，水泥中）针对现代混凝土，水泥中SOSO3 3含量偏低含量偏低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高而长期增长率低甚至倒缩太高而长期增长率低甚至倒缩太太细细的的水水泥泥降降低低与与外外加加剂剂的的相相容容性性、增增加加混混凝土需水量，不利于混凝土长期性能的发展凝土需水量，不利于混凝土长期性能的发展6、关于水泥过细的问题、关于水泥过细的问题水泥细度与其抗压强度的关系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qq 最佳组成最佳组成:5:530m 30m 90%,90%,10m 10m 10%10%；qq 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，粒越多，需水量越大，混凝土坍落度损混凝土坍落度损失越大。失越大。比表面积为3014cm2,饱和点为0.8%,坍落度不损失掺量为1.6%水泥细度为3982cm2,饱和点为1.2%,坍落度无损失掺量为1.82%比表面积为4445cm2,饱和点为1.6%,找不到坍落度无损失点水泥细度对砂浆抗拉强度的影响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，抗裂性越差抗冻性随水泥比表面积增大而下降水泥细度对水泥砂浆和混凝土开裂的影响7、水泥主要矿物水化热发展332 48 8、哪些因素影响水泥的抗裂性、哪些因素影响水泥的抗裂性n n 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，大量的发现是上的调研，大量的发现是碱和细度、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。当含碱量从低于能力。当含碱量从低于0.6%0.6%当量时，水泥的当量时，水泥的抗裂性明显增加。抗裂性明显增加。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 0.0114碱和C4AF对收缩的影响水泥含碱量和C3A对收缩的影响 9、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n n 一般水泥中石膏的优化条件：一般水泥中石膏的优化条件：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=0.5W/C=0.5W/C=0.5W/C=0.5,现代现代现代现代混凝土使用高效减水剂混凝土使用高效减水剂混凝土使用高效减水剂混凝土使用高效减水剂,W/C,W/C,W/C,W/C0.400.400.400.40，SOSOSOSO3 3 3 3不足；不足；不足；不足；n n 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。被稀释。（2）石膏的种类）石膏的种类生石膏和硬石膏溶解速率对比生石膏和硬石膏溶解速率对比（3 3）石膏对坍落度损失的影响）石膏对坍落度损失的影响（4 4）石膏掺量对体积变化的影响）石膏掺量对体积变化的影响（5 5）石膏对强度的影响）石膏对强度的影响对砂浆抗压强度的影响对砂浆抗压强度的影响对砂浆抗折强度的影响（6 6）石膏掺量对掺减水剂的浆体需水量的）石膏掺量对掺减水剂的浆体需水量的影响影响10、什么是好的水泥？、什么是好的水泥？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1014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。很相似。高铁混凝土限制水泥细度高铁混凝土限制水泥细度n n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/kg。11、掺和料和外加剂由水泥厂来加？、掺和料和外加剂由水泥厂来加？SPCSPC在在工工厂厂中中生生产产水水泥泥时时加加入入超超塑化剂塑化剂 SpADSpAD在在使使用用水水泥泥加加水水前前先先加加入入超超塑化剂塑化剂 ADAD将将超超塑塑化化剂剂溶于拌和水中溶于拌和水中三、外加剂对现代混凝土的影响三、外加剂对现代混凝土的影响n n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。n n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。作用。n n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。为代价。n n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。1 1、外加剂与水泥的适应性问题、外加剂与水泥的适应性问题n n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的细度细、碱含量高、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、量低、使用硬石膏、水泥出厂温度太高水泥出厂温度太高都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。2 2、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n n我国混凝土收缩试验是根据我国混凝土收缩试验是根据混凝土耐久混凝土耐久性和长期力学性能试验方法性和长期力学性能试验方法（GBJ82GBJ82）方）方法进行的。法进行的。n n该试验方法对混凝土该试验方法对混凝土3d3d之内的早期收缩无之内的早期收缩无法反映，法反映，对不掺外加剂的普通混凝土而言，对不掺外加剂的普通混凝土而言，影响不大。影响不大。n n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。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。因素。n n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。程度。n n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。n n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。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70107010-6-6m/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2001020010-6-6m/mm/m。收缩率比为收缩率比为300%300%1d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（605605）%、201201条件下测得条件下测得的结果表明，的结果表明，28d28d时，时，三种减水剂的收缩率比三种减水剂的收缩率比分别为分别为130130、132132和和138138。参照GBJ82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。左右。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。坍落度相同时，减水剂对混凝土早期收缩的影响编号编号 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 04:304:30103103D1D1550550180180688688103210329.99.910:3010:3010010024h24h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%。1天后起测的收缩曲线收缩率比收缩率比124%124%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%。早期抗裂试验装置编号编号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 716716107410747.657.650 050.450.4207207首条裂缝出现时间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001233n n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。n n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。四、骨料对混凝土性能的影响n n 骨料是混凝土中比例最大的组分，至少骨料是混凝土中比例最大的组分，至少大于大于65%65%，起骨架作用，抑制收缩，防止起骨架作用，抑制收缩，防止开裂开裂。n n骨料的品质对混凝土的重要意义长期不被骨料的品质对混凝土的重要意义长期不被重视，重视，直接影响了混凝土的性能，制约了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高性能混凝土的推广和应用。为什么把砂石称为骨料？n n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。n n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。决定混凝土强度的不是骨料n n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。1、骨料混凝土体积稳定性n n 混凝土体积稳定性主要取决于骨料，尤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。其是粗骨料在混凝土体积中所占的份额。骨料的质量越高（粒形和颗粒级配好），骨料的质量越高（粒形和颗粒级配好），单方混凝土中的胶凝材料用量越少，体积单方混凝土中的胶凝材料用量越少，体积稳定性也越好。稳定性也越好。n n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。我们应该重视骨料的品质我们应该重视骨料的品质2 2、骨料的颗粒形状、骨料的颗粒形状n n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，状颗粒的问题，而我国砂石标准中规定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%n n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。n n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%n n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。3 3、石子的强度越高越好吗？、石子的强度越高越好吗？n n 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。n n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。n n 由下表的实例可见由下表的实例可见,所用石子中深康风化粗粒花所用石子中深康风化粗粒花岗岩强度低岗岩强度低,但粒形好但粒形好,混凝土的水胶比为混凝土的水胶比为0.310.31时时,拌合物施工性能好拌合物施工性能好,28d,28d抗压强度达抗压强度达71.3 MPa;71.3 MPa;乌石乌石谷致密石灰岩的强度很高谷致密石灰岩的强度很高,但不仅针、片状颗粒多但不仅针、片状颗粒多,多数是不够针、片状标准的长条状和扁状颗粒多数是不够针、片状标准的长条状和扁状颗粒,水水胶比为胶比为0.330.33时拌合物坍落度也只有时拌合物坍落度也只有148mm,148mm,此时混凝此时混凝土土28d28d强度为强度为68.8MPa68.8MPa。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;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n n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。n n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。4 4、骨料的级配、骨料的级配n n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、比表面积相对较小面积相对较小的集料。的集料。粗骨料的级配不好粗骨料的级配不好n n 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。原因与对策原因与对策n n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。n n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。n n为改变目前的状态，必须为改变目前的状态，必须尽快改进石子加尽快改进石子加工工艺工工艺，且，且宜采用宜采用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配合使用，以降低石子空隙率。，以降低石子空隙率。5、砂的细度n n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。n n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。廉慧珍教授指出廉慧珍教授指出n n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人工砂中的石粉n n 石粉是一般碎石生产企业所称的石粉、石沫，是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工后形成粒径小于75 75 u um m，其矿物组成是和化学其矿物组成是和化学成分与母岩相同的物质。成分与母岩相同的物质。与天然砂中的粘土成分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性有很大益处，进而起到提高混凝土综合性能的结果。结果。石粉研究最新进展n北京恒坤混凝土有限公司用超细石粉在混凝土中应用取得了重大的突破。石粉应用的重要成效编号编号编号编号C30C30C30C30C40C40C40C40C50C50C50C50C60C60C60C60水水水水123123123123123123123123130130130130130130130130水泥水泥水泥水泥110110110110130130130130160160160160200200200200磨细矿渣磨细矿渣磨细矿渣磨细矿渣110110110110130130130130160160160160200200200200粉煤灰碎粉煤灰碎粉煤灰碎粉煤灰碎606060606060606080808080-超细碳酸盐岩粉超细碳酸盐岩粉超细碳酸盐岩粉超细碳酸盐岩粉100100100100100100100100100100100100100100100100砂砂砂砂948948948948912912912912820820820820831831831831石石石石98998998998998898898898810021002100210021017101710171017Glenium Ace68Glenium Ace68Glenium Ace68Glenium Ace680.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.6水胶比水胶比水胶比水胶比0.440.440.440.440.380.380.380.380.320.320.320.320.320.320.320.32砂率，砂率，砂率，砂率，(%)(%)(%)(%)49494949484848484545454545454545坍落度坍落度坍落度坍落度225225225225220220220220220220220220225225225225抗压强度抗压强度抗压强度抗压强度(MPa)(MPa)(MPa)(MPa)3 3 3 3天天天天38.338.338.338.344.044.044.044.051.851.851.851.853.153.153.153.17 7 7 7天天天天50.450.450.450.455.255.255.255.263.763.763.763.769.269.269.269.228282828天天天天61.861.861.861.866.566.566.566.574.274.274.274.281.181.181.181.160606060天天天天66.666.666.666.670.570.570.570.575.875.875.875.885.485.485.485.46、利用废弃资源加工混凝土骨料n n 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。铁矿尾矿铁矿尾矿尾矿的危害各种废料（煤矸石）各种废料（建筑垃圾）建筑垃圾侵蚀洁净的海滩建筑垃圾侵蚀洁净的海滩 铁矿的砂石生产线铁矿的砂石生产线用尾矿砂生产建筑砂用尾矿砂生产建筑砂用尾矿生产建筑用石用尾矿生产建筑用石用煤矸石生产建筑用砂用煤矸石生产建筑用砂用建筑垃圾生产再生骨料用建筑垃圾生产再生骨料尾矿骨料建筑工程尾矿骨料建筑工程尾矿骨料建筑工程尾矿骨料建筑工程首钢尾矿砂工程用配合比首钢尾矿砂工程用配合比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 编号编号编号编号水水水水kg/mkg/m3 3水泥水泥水泥水泥kg/mkg/m3 3天然石天然石天然石天然石kg/mkg/m3 3天然砂天然砂天然砂天然砂kg/mkg/m3 3全骨料全骨料全骨料全骨料kg/mkg/m3 3矿粉矿粉矿粉矿粉kg/mkg/m