关于混凝土材料在使用过程中的一点看法.doc

关于混凝土材料在使用过程中的一点看法 前言:从众思维主要是人云亦云，凭想象盲目照办。其根源是对事物的分析“只认其一，不知其二”。例如，就像治病的药品一样，对什么人都适用而包治百病的药是没有的。而且最根本的是增加人体自身的抵抗力。任何材料也都有利必有弊。但是，为了要解决目前困扰人们的混凝土结构裂缝问题，有人总想找到一种灵丹妙药。结果是一哄而上，又一哄而下。曾经被绝对肯定的技术，又遭到简单的否定；绝对肯定是出于从众思维，简单否定也是出于从众思维。任何好东西使用不当，都有可能走向反面。矛盾的转化是有条件的。 例1：膨胀剂的使用经历 　　按照辩证法的规律，任何事物都存在对立统一的规律：对立是绝对的，在一定条件下对立双方互相转化是相对的。膨胀剂的发明和应用的过程典型地符合辩证法的规律。最早发现的钙矾石是硫酸盐侵蚀混凝土的产物，因其产生膨胀而破坏混凝土结构，被称作“水泥杆菌”。当这种适当的膨胀发生在混凝土硬化初期的约束条件下时，就可以填充混凝土中的孔隙，增加混凝土密实度，进而可将多余的膨胀能（表现为内部的压应力，即自应力）储存下来，以补偿混凝土收缩或承载产生的拉应力（见图1的示意）。膨胀剂的发明正是运用辩证法化害为利的典型。对其他引起混凝土膨胀破坏因素作用的转化也如此。 　　我国科技工作者从上世纪50年代开始，就成功地研究和生产了各种类型的膨胀水泥，但是几十年后的今天，生产和工程客观条件都发生了很大的变化，许多问题是几十年前所不可能考虑到的。例如，在上世纪90年代以前，由于膨胀剂尚无大量生产，售价较高，补偿收缩混凝土主要只用于防渗层、抢修、锚固接缝等，构件尺寸都不大。在建筑结构构件（如梁、板、柱）中的应用没有本构关系的实验研究[2]。随着生产的扩大和推广应用的进行，形成了一种思维定势，认为只要掺膨胀剂就能减小收缩而不裂，而忽略了条件。为了防裂，无论墙、板、梁，还是大体积的基础地板，不管强度高低，膨胀剂被当成防裂的万金油。结果膨胀剂不再表现出“万能”。有人反映“掺了膨胀剂比不掺裂的还多”，甚至“掺膨胀剂的基础底板泡在水里也开裂了”的现象也是有的。一些设计单位、主管部门、施工单位因此又走向另外的极端，拒绝使用膨胀剂。由于缺少整体论的实验研究工作，盲目增加产量，而科学技术力量不足，反复是必然的，“物极必反”也是客观的规律。 　　现就其中需要考虑的主要的条件变化提出如下看法： 1.水灰比 　　当时的实验是在0.5左右的常用水灰比下进行的。当水灰比从0.5减小到 0.45时，膨胀水泥的膨胀率增加[2]。这是因为，较大水灰比的混凝土中较大的孔隙率可吸收较多的膨胀能，而较致密的混凝土才能产生较大的膨胀。当时没有水灰比小于0.45时的规律。现今的混凝土水灰比普遍小于0.5，甚至0.45。图2是清华大学阎培渝教授和他的研究生实验的结果。该图表明，掺膨胀剂的混凝土水灰比从0.5到0.4，膨胀率随水灰比的减小而增大，与早先的结果相符，而水灰比进一步减小到0.3时，则膨胀率减小。即使从理论上来说，使水泥完全水化而毛细孔隙率最少的水灰比是0.437[3]，水灰比低于0.4以后，混凝土中的水也是不足的。水灰比很低时，混凝土中的自由水很少，而水泥水化则随水灰比降低而加快，与反应时需要大量水的膨胀剂争夺自由水。同时，膨胀剂中重要组分CaSO4的溶出量随自由水的减少而减少。因此当水灰比低于0.4时，膨胀剂的效果会受到影响，膨胀剂会反应不完全而残留，在有水存在的环境中还可能继续反应而生成二次钙矾石。 2. 构件尺寸 　　由于水泥生产的变化和混凝土强度的提高，现代混凝土构件断面最小尺寸超过30cm时，如不采取有力措施，都像过去的大体积混凝土一样，内部会产生很高的温度。膨胀剂中的膨胀组分无论是钙矾石的生成还是CaO的水化都与温度有关。已生成的钙矾石从约65℃开始脱水，同时在此温度下新的钙矾石不再生成；CaO溶解度在冷水（10℃）和热水(80℃)中分别为0.13%和0.07%[4] 。而厚度超过80cm的基础底板在常温下浇筑时，其内部温度都会超过65℃。在混凝土降温以后，反应可继续进行。但如果内部温度很高，或构件尺寸太大，降温缓慢，在混凝土强度发展到较高时再反应，产生膨胀，可能就成了对结构不利的“延迟生成钙矾石”。因此控制大体积混凝土内部的温度对掺膨胀剂的混凝土来说很重要；掺膨胀剂的大体积混凝土最重要的是控制温升。控制温降则是对任何混凝土都至关重要的。“……除了（膨胀）能通过限制使混凝土内部建立一定压应力之外，其它如干缩、温度变化以及结构上的使水泥混凝土产生裂缝的各种因素，对膨胀水泥混凝土仍然同样起作用。在设计时必须注意到这点”[5]。此外，在对混凝土温度进行控制时还应考虑到，膨胀剂不仅不能降低混凝土的温升，而且在反应过程本身也发热，。 1