當(dāng)代混凝土質(zhì)量和水泥品質(zhì)的關(guān)系

1、廉慧珍清華大學(xué)土木工程系當(dāng)代混凝土技術(shù)特點(diǎn)當(dāng)代混凝土技術(shù)特點(diǎn)我國(guó)目前預(yù)拌混凝土存在的問(wèn)題我國(guó)目前預(yù)拌混凝土存在的問(wèn)題當(dāng)代混凝土對(duì)水泥的要求當(dāng)代混凝土對(duì)水泥的要求礦物摻和料由誰(shuí)摻好？礦物摻和料由誰(shuí)摻好？水泥混凝土工業(yè)生產(chǎn)關(guān)系現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)水泥混凝土工業(yè)生產(chǎn)關(guān)系現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 田田田田 田田田田 田田田田 田田田田 田田田田 混合、攪拌、成型比其他結(jié)構(gòu)材料（鋼材、木材）耐久體系必然復(fù)雜：原材料不能提純，成分波動(dòng)微結(jié)構(gòu)形成的環(huán)境和時(shí)間的依賴性對(duì)溫度、濕度的敏感性；水化不斷進(jìn)行造成動(dòng)態(tài)的微結(jié)構(gòu)。因此造成性能的不確定性性能隨微結(jié)構(gòu)的發(fā)展而發(fā)展,而微結(jié)構(gòu)具有不同層次(宏觀層次、亞微觀層次、微觀層次)的多相

2、(固相、液相、氣相)的非均質(zhì)性(依配合比不同而離散)微結(jié)構(gòu)的不確知性水泥水化形成復(fù)雜的凝膠，在目前技術(shù)水平下難以測(cè)定。因此：混凝土屬于混沌體系（非線性體系），具有“蝴蝶效應(yīng)”事物發(fā)展的結(jié)果對(duì)初始條件具有極為敏感的依賴性.初始條件極小的偏差將會(huì)引起結(jié)果的巨大差異。越是簡(jiǎn)單的工藝，越有管理和控制的難度；工業(yè)化、集約化是社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的趨勢(shì)，促使了現(xiàn)代混凝土的發(fā)展。當(dāng)代混凝土技術(shù)是時(shí)代的產(chǎn)物當(dāng)代混凝土特點(diǎn)及其產(chǎn)生的原因生產(chǎn)建設(shè)的需要推動(dòng)材料和技術(shù)的發(fā)展科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供條件混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展史上的里程碑相鄰學(xué)科的發(fā)展人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)過(guò)程的曲折會(huì)使產(chǎn)品和用戶相關(guān)行業(yè)相互誤導(dǎo)；不斷學(xué)習(xí)，才能與時(shí)俱進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)

3、發(fā)展史上的里程碑1850年法國(guó)人取得鋼筋混凝土專利 ，1928年法國(guó)的E.Freyssinet發(fā)明預(yù)應(yīng)力錨具是混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的兩次飛躍就 混 凝 土 材 料 來(lái) 說(shuō) ， 1 9 1 8 年 美 國(guó) 的D.Abrams提出著名的水灰比定則，使混凝土的配制有了依據(jù)；1962年和1963年日本和聯(lián)邦德國(guó)分別合成出萘磺酸鹽系和三聚氰胺系的高效減水劑，改變了混凝土傳統(tǒng)配制技術(shù)。這堪稱混凝土材料技術(shù)的兩個(gè)里程碑當(dāng)前我國(guó)混凝土存在的問(wèn)題勞動(dòng)力素質(zhì)、管理水平與質(zhì)量要求的矛盾混凝土配合比設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題影響質(zhì)量及其控制對(duì)骨料作用認(rèn)識(shí)不足，對(duì)骨料質(zhì)量重視程度不足，因而嚴(yán)重影響混凝土質(zhì)量對(duì)礦物摻和料認(rèn)識(shí)和使用的誤區(qū)什

4、么是當(dāng)代混凝土？工業(yè)化生產(chǎn)預(yù)拌混凝土是當(dāng)代混凝土的特征：減小了強(qiáng)度對(duì)水泥的依賴性流變性能更加突出嚴(yán)酷環(huán)境的工程增加，使耐久性要求日益突現(xiàn)在水泥水化熱增大、強(qiáng)度提高的同時(shí)，結(jié)構(gòu)尺度增大，改變了大體積混凝土的概念當(dāng)代混凝土是以高效減水劑大規(guī)模使用和礦物摻和料的使用為特征，與時(shí)代特點(diǎn)有關(guān)。使用混凝土強(qiáng)度范圍很寬，從C20(極少量C15)到C80(極少）混凝土和水泥強(qiáng)度之間不再有固定的線性關(guān)系，32.5的水泥可以配制C60的混凝土，卻配不出C20混凝土當(dāng)代混凝土技術(shù)和性能特點(diǎn)原材料：高強(qiáng)度的水泥細(xì)度細(xì)、水化熱大、含堿 量大、抗裂性差、維持長(zhǎng)期性能的能力差高活性的摻和料自收縮和水化熱大多種多樣的外加劑配

5、合比：較低的水膠比較大的水泥用量(漿骨比較大）性能：強(qiáng)度水平提高，流動(dòng)性大生產(chǎn)：預(yù)拌，泵送水泥什么品質(zhì)對(duì)混凝土最重要？應(yīng)當(dāng)改變強(qiáng)度第一，甚至強(qiáng)度維一的傳統(tǒng)觀念；第一重要的是勻質(zhì)性和性能和體積的穩(wěn)定性混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性比強(qiáng)度更重要，而與混凝土結(jié)構(gòu)耐久性關(guān)系最密切的就是水泥，只保證高強(qiáng)度的水泥并不一定利于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性當(dāng)代混凝土需要開(kāi)裂敏感性低的水泥水泥強(qiáng)度和混凝土強(qiáng)度的關(guān)系什么是水泥和混凝土的強(qiáng)度什么是水泥和混凝土的強(qiáng)度任何水泥基材料的強(qiáng)度主要取決于水灰比按現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)水灰比：0.5當(dāng)前用量最大的混凝土水灰比：0.5不僅相同強(qiáng)度的水泥能配出不同強(qiáng)度的混凝土，而且不同強(qiáng)度的水泥能配出相

6、同強(qiáng)度的混凝土不必盲目追求水泥的高強(qiáng)，32.5的水泥能配制出C60混凝土在相同水灰比下，混凝土強(qiáng)度和水泥強(qiáng)度仍然有關(guān)，高強(qiáng)度水泥可用于象C80、C100這樣的高強(qiáng)的混凝土，但是用量很少；高強(qiáng)混凝土不一定耐久；像任何事物一樣，高強(qiáng)混凝土也是有利也有弊；工程對(duì)混凝土強(qiáng)度的要求是有限的目前配制C80、C100的混凝土并不困難，難的卻是是配不出合格的C20混凝土外加劑與摻和料使用技術(shù)發(fā)展改變了對(duì)水泥強(qiáng)度和混凝土強(qiáng)度的關(guān)系的認(rèn)識(shí)如何看待混合材料水泥/復(fù)合水泥的強(qiáng)度礦物摻和料對(duì)混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)隨水灰比的減小而增大的幅度大于水泥對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)隨水灰比減小而增大的幅度，因此摻用摻和料的混凝土必須降低水膠比當(dāng)代混

7、凝土對(duì)水泥的要求低的開(kāi)裂敏感性、良好的勻質(zhì)性、有利于混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期性能的發(fā)展，無(wú)損害混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的成分盡可能低的需水量質(zhì)檢合格的水泥未必能滿足混凝土的需要，相同品種和強(qiáng)度的水泥可能會(huì)在混凝土中有不同的表現(xiàn)最重要的是產(chǎn)品的勻質(zhì)性，因此希望控制指標(biāo)的上下限粉煤灰體積比為1 1的不同水膠比漿體中粉煤灰和水泥在不同齡期時(shí)對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn) 0 5 10 15 20 25 30 0.8 1.2 1.6 2 體積水灰比 抗壓強(qiáng)度（MPa) 7天粉煤灰 7天水泥 28天粉煤灰 28天水泥 0 10 20 30 40 0.8 1.2 1.6 2 體積水膠比 抗壓強(qiáng)度（MPa） 90天粉煤灰90天水泥 365天水

8、泥365天粉煤灰強(qiáng)度粉煤灰摻量水膠比關(guān)系不同廠家生產(chǎn)的相同品種、相同強(qiáng)度硅酸鹽水泥在混凝土中的不同表現(xiàn) 7天開(kāi)裂天開(kāi)裂 14天開(kāi)裂天開(kāi)裂 兩個(gè)大廠的兩個(gè)大廠的52.5硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥，w/c0.3成型溫度成型溫度18；24h24h后拆模并在室外負(fù)溫下放置后拆模并在室外負(fù)溫下放置覃老師的環(huán)收縮實(shí)驗(yàn)什么是好的水泥？Lemish 和Elwell1996年在對(duì)依阿華州劣化的公路路面鉆芯取樣的一項(xiàng)研究中,也發(fā)現(xiàn)1014年強(qiáng)度倒縮而得出結(jié)論：混凝土性能良好和強(qiáng)度增長(zhǎng)慢有關(guān)。 采用快硬水泥的混凝土10年后強(qiáng)度倒縮；1937年按特快硬水泥生產(chǎn)的水泥與現(xiàn)今水泥的平均水平很相似?；炷粮邚?qiáng)的利和弊利利弊弊強(qiáng)

9、度和開(kāi)裂的關(guān)系拉應(yīng)變?cè)黾永瓚?yīng)變?cè)黾?水灰比(水膠比)降低 水泥強(qiáng)度提高 混合材料活性提高 (用水量)漿骨比增加水化溫升提高,溫度收縮應(yīng)變?cè)黾幼允湛s增加早期彈性模量提高，徐變減小拉應(yīng)力增加約束早期開(kāi)裂傾向增加大氣環(huán)境作用耐久性下降耐久性下降早期強(qiáng)度大幅度提高的要求超過(guò)抗拉強(qiáng)度受拉破壞失穩(wěn)破壞受剪破壞水泥的現(xiàn)狀對(duì)混凝土質(zhì)量影響GB175-63)GB175-77的425、水泥現(xiàn)狀對(duì)當(dāng)代混凝土的不適應(yīng)問(wèn)題片面追求強(qiáng)度而使比表面積太大、早期強(qiáng)度太高而長(zhǎng)期增長(zhǎng)率低甚至倒縮、實(shí)際強(qiáng)度浮動(dòng)幅度太大；太細(xì)的水泥降低與外加劑的相容性、增加混凝土需水量，不利于混凝土長(zhǎng)期性能的發(fā)展不控制含堿量、氯離子含量，不檢測(cè)開(kāi)裂

10、敏感性、無(wú)法提供在當(dāng)代混凝土中與外加劑的相容性水泥出廠溫度太高，造成混凝土澆筑溫度過(guò)高，溫度應(yīng)力增大，混凝土凝結(jié)時(shí)間不正常，早期開(kāi)裂問(wèn)題普遍水泥影響混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的主要因素水化熱及其釋放速率礦物組成和細(xì)度、水 泥溫度 需水量細(xì)度、含堿量 開(kāi)裂敏感性礦物組成、細(xì)度、水泥溫度、 含堿量 水泥與外加劑的相容性礦物組成、細(xì)度、 石膏形態(tài)和含量、含堿量 性能穩(wěn)定性和耐久性細(xì)度、含堿量、氯離 子含量 產(chǎn)品勻質(zhì)性生產(chǎn)控制和原材料劑產(chǎn)品均化水泥主要礦物水化熱發(fā)展水泥主要礦物水化熱發(fā)展332 4熟料礦物的收縮率 堿和C4AF對(duì)收縮的影響水泥含堿量和C3A對(duì)收縮的影響水泥與減水劑的相容性問(wèn)題C3A 含量和 SO3

11、 的匹配 一般水泥中石膏的優(yōu)化條件：W/C=0.5, 現(xiàn)代混凝土使用高效減水劑, W/C0.40，SO3不足；混凝土中摻入礦物摻和料， SO3被稀釋。細(xì)度和顆粒級(jí)配 最佳組成: 530m 90%, 10m 10% 只考慮細(xì)度的結(jié)果：水泥越細(xì)，細(xì)顆粒越多， 需水量越大，混凝土坍落度損失越大。熟料中熟料中SOSO3 3與含堿量的匹配與含堿量的匹配OKONaSOSD22385. 0292. 1SD與水泥流變性能關(guān)系的驗(yàn)證實(shí)例琉璃河水泥，熟料中 SOSO3 3=1.2%=1.2%混凝土W/C=0.305，摻入高效減水劑1.5%，坍落度初始為200mm，半小時(shí)后為160mm，1小時(shí)后為75mm，損失達(dá)6

12、0%675 . 185. 04 . 0292. 12 . 1C C3 3A A含量不同的水泥配制高強(qiáng)混凝土的實(shí)例其他，如石膏的形態(tài)、C C3 3A A 的形態(tài)o不同形態(tài)的石膏溶解速率和溶解度不同：生石膏和硬石膏溶解速率對(duì)比00.40.81.21.622.4110010000浸水振蕩時(shí)間（分鐘）溶出量（以C a S O4計(jì)g /L）二水石膏無(wú)水石膏石膏對(duì)坍落度損失的影響水泥中不同細(xì)度顆粒對(duì)強(qiáng)度的作用水泥細(xì)度與其抗壓強(qiáng)度的關(guān)系雍陽(yáng)外加劑廠試驗(yàn)雍陽(yáng)外加劑廠試驗(yàn)雍陽(yáng)外加劑廠試驗(yàn)水泥細(xì)度對(duì)砂漿抗拉強(qiáng)度的影響水泥細(xì)度和開(kāi)裂敏感性的關(guān)系水泥細(xì)度和開(kāi)裂敏感性的關(guān)系 用收縮開(kāi)裂環(huán)檢測(cè)水泥的開(kāi)裂敏感性用收縮開(kāi)裂環(huán)

13、檢測(cè)水泥的開(kāi)裂敏感性, , 從從成型到開(kāi)裂經(jīng)過(guò)的時(shí)間越短，抗裂性越差成型到開(kāi)裂經(jīng)過(guò)的時(shí)間越短，抗裂性越差抗凍性隨水泥比表面積增大而下降抗凍性隨水泥比表面積增大而下降 水泥細(xì)度對(duì)水泥漿土和混凝土開(kāi)裂的影響水泥細(xì)度對(duì)水泥漿土和混凝土開(kāi)裂的影響 礦物摻和料由誰(shuí)來(lái)?yè)胶茫坑苫炷翐綄?duì)混凝土的利弊當(dāng)前商品混凝土存在的問(wèn)題摻用礦物摻和料不是假冒偽劣，而是為提高在嚴(yán)酷環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)耐久性必須的措施；即使粉煤灰價(jià)格比水泥價(jià)格高，為了耐久性也要用混和材水泥銷售不好的原因是檢測(cè)方法的問(wèn)題用提高高強(qiáng)礦物的比例和水泥比表面積來(lái)提高水泥強(qiáng)度的路線已經(jīng)走到頭，水泥廠不要放棄混合材水泥，要各自己留有發(fā)展的空間。摻入組分太多，

14、管理水平對(duì)當(dāng)代混凝土技術(shù)適應(yīng)性較差，上錯(cuò)料的問(wèn)題時(shí)有發(fā)生；攪拌機(jī)攪拌時(shí)間太短，混凝土的多組分無(wú)預(yù)均化工序，存在拌和物勻質(zhì)性的問(wèn)題使用大摻量礦物摻和料的混凝土SO3不足，致使混凝土早期強(qiáng)度、凝結(jié)慢、收縮大，與減水劑相容性差。采取提高比表面積的措施以提高礦渣活性，使混凝土降低溫升的效果差，自收縮增大，開(kāi)裂敏感性增加，早期強(qiáng)度低；難以改變外加劑摻入方式，影響外加劑效率和拌和物質(zhì)量；攪拌時(shí)間和混凝土勻質(zhì)性的關(guān)系攪拌時(shí)間和混凝土強(qiáng)度變異系數(shù)關(guān)系SO3對(duì)砂漿變形性能的影響對(duì)砂漿變形性能的影響AA=0.56, B=0.37BSO3對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響石膏摻量對(duì)摻減水劑的漿體需水量的影響石

15、膏摻量對(duì)摻減水劑的漿體需水量的影響膠凝材料中礦物摻和料占50礦渣細(xì)度對(duì)W/C=0.45漿體水化熱高效減水劑摻入方式對(duì)漿體流變性能的影響SPC在工廠中在工廠中生產(chǎn)水泥時(shí)加入超生產(chǎn)水泥時(shí)加入超塑化劑塑化劑l SpAD在使用水在使用水泥加水前先加入超泥加水前先加入超塑化劑塑化劑 AD將超塑化劑將超塑化劑溶于拌和水中溶于拌和水中 0 20 40 60 80 100 120 0 50 100 150 200 250 300 時(shí)間（秒） 微型坍落度（cm） SPC SpAD AD SPC在工廠中在工廠中生產(chǎn)水泥時(shí)加入超生產(chǎn)水泥時(shí)加入超塑化劑塑化劑 SpAD在使用水在使用水泥加水前先加入超泥加水前先加入超塑

16、化劑塑化劑 AD將超塑化劑將超塑化劑溶于拌和水中溶于拌和水中行業(yè)隔離造成的問(wèn)題l行業(yè)隔離問(wèn)題已經(jīng)不是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，歸根到底是利益的問(wèn)題，而反過(guò)來(lái)卻影響社會(huì)整體的生產(chǎn)力和人類的可持續(xù)發(fā)展l生產(chǎn)關(guān)系的革新具有革命性的意義l社會(huì)的和諧是人類共同的愿望市場(chǎng)的鐵率用戶是上帝，但是上帝往往未必知道他自己真正需要什么，要對(duì)用戶進(jìn)行培訓(xùn)。優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)產(chǎn)品多樣化，能滿足各種特殊要求, 樹(shù)立正確的合同意識(shí)合同的目的不僅是保證交錢、交貨，而首先是甲乙雙方相互信任和支持的法律行為，是雙方溝通和交流的過(guò)程明確雙方的責(zé)、權(quán)、利甲方（用戶）：對(duì)乙方提出要求和配合的承諾 乙方（供貨、服務(wù)方）：對(duì)甲方提供服務(wù)內(nèi)容和保證質(zhì)量的承諾以及對(duì)甲方配合的要求契約雙方共同遵照的相應(yīng)規(guī)范和特殊技術(shù)措施任何合同以外的變更都要經(jīng)過(guò)洽商，并記錄，作為合同的補(bǔ)充內(nèi)容購(gòu)銷合同內(nèi)容（除供貨與付款的規(guī)定外）l用戶對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)要求和產(chǎn)品對(duì)用戶的承諾l售方提供產(chǎn)品說(shuō)明作為合同附件，產(chǎn)品說(shuō)明主要內(nèi)容為