思維方法和觀念的轉(zhuǎn)變比技術(shù)更重要

1、思維方法和觀念的轉(zhuǎn)變比技術(shù)更重要之一思維方法和觀念的轉(zhuǎn)變比技術(shù)更重要之一：傳統(tǒng)思維和從眾思維對混凝土技術(shù)進(jìn)步的 影響廉慧珍清華大學(xué)土木水利學(xué)院建筑材料研究所1前言對同樣一個問題、同樣一件 事，不同的人有不同的思維方法，就會有不同的行為和結(jié)果。可能許多人聽說過一個關(guān) 于推銷鞋的故事1: 一個推銷員到一個島上推銷鞋。他發(fā)現(xiàn)這個島嶼上每個人都赤腳， 沒有穿鞋的，于是認(rèn)為，這里的人都不穿鞋，誰買鞋呀？馬上通知廠里“不要運鞋來了， 這個島上沒有鞋的銷路”；第二個推銷員來到同一個島上一看，哇每一個人都沒穿鞋 啊，如果每個人買一雙鞋，會有多大的銷路呀？馬上打電報回廠：這個島嶼上鞋的銷售 市場太大了，趕快運鞋

2、來。當(dāng)然，第二個推銷員要想讓島上的人都買他的鞋，肯定要做 一番宣傳、說服工作，還要請人家試穿一下。結(jié)果，就會因他的行為改變了島上人的生 活質(zhì)量而大開銷路。所以，正確的技術(shù)決策取決于正確的觀念，正確的觀念取決于正確 的思維方法。如果只注重具體的技術(shù)而沒有正確的思維方法，仍然辦不好事，反而會 造成相反的后果。舉兩個混凝土養(yǎng)護(hù)的例子：南方某工程的地下混凝土墻遵照規(guī)范中“拆除模板后應(yīng)及時澆水養(yǎng)護(hù)”的規(guī)定，施工人員在混凝土澆筑兩天拆除了模板后， 立即向墻面澆涼水，但是同時卻聽見混凝土開裂的聲音，發(fā)生了嚴(yán)重的開裂。這是因為 施工人員只考慮在混凝土具有一定的強度后就可以拆除模板，也做到了及時澆水養(yǎng)護(hù)， 卻沒

3、有分析應(yīng)當(dāng)“及”什么“時”?，F(xiàn)在的混凝土由于早期強度高，澆筑后兩天正值溫 升最高，“及時”澆涼水使表面溫度驟然下降，產(chǎn)生很大的瞬時應(yīng)力而開裂；另一個例 子是，為了防止混凝土板出現(xiàn)早期裂縫，目前普遍采取的養(yǎng)護(hù)技術(shù)就是在澆筑后立即覆 蓋塑料薄膜。然而，如果是在炎熱的日照環(huán)境下用于基礎(chǔ)底板，這種覆蓋就會造成“暖 房效應(yīng)”而促使混凝土內(nèi)部溫度升高。孤立地看這兩個例子中的養(yǎng)護(hù)技術(shù)都沒有錯，但 是恰恰錯在沒有“具體問題具體處理”的思維方法，因循了一種思維定勢。在思維方 法上，思維定勢有三種：傳統(tǒng)思維（或習(xí)慣性思維）、從眾思維和機械思維，而辯證思維、 創(chuàng)新思維才是科學(xué)的思維。如果不轉(zhuǎn)變思維定勢，就不可能接受

4、新技術(shù)；即使道聽途說 了某些技術(shù)，也不能科學(xué)地運用。限于篇幅，在本文中只就傳統(tǒng)思維（或習(xí)慣性思維） 和從眾思維的定勢對混凝土技術(shù)進(jìn)步的影響談一些看法，望與大家探討。2傳統(tǒng)思維： 環(huán)境和條件都在變化，生產(chǎn)技術(shù)也在不斷發(fā)展，如果思維方法毫無變化或變化甚微，就 不可能取得技術(shù)的進(jìn)步。目前對混凝土技術(shù)進(jìn)步影響最大的傳統(tǒng)思維是“強度第一（甚 至唯一）”。例如：2.1以強度高低作為水泥和混凝土“好”、“差”之分，認(rèn)為“抗 壓強度高的混凝土，其他性能都好”；“早期強度高的水泥和混凝土是好的水泥和混凝 土”。這種思維方法使人們不斷提高混凝土強度，尤其是早期強度。甚至單純追求什 么“超高強”、“特超高強”。實際

5、上，不同材料都有其本身的特點?；炷潦且环N粘 彈塑性材料。如圖12所示，中、低等強度混凝土在荷載作用下，斷裂之前有一段塑性 變形過程。強度越高，這個過程就越短，則在超載或震動、沖擊荷載作用下的安全性就 越差。高強混凝土幾乎沒有這種過程而會突然斷裂，也就是說強度越高的混凝土變形能 力越差，如圖12所示。由圖2可見，混凝土抗拉強度和抗壓強度比值隨抗壓強度的提 高而下降。當(dāng)抗壓強度為20MPa時，拉壓比約為1/11 ；抗壓強度為40MPa時，拉壓比 則約1 /13；抗壓強度為60MPa時，則拉壓比減小到約為1/14。鑒于上述原因，高強 混凝土構(gòu)件的延性比也會較低。美國Cornell大學(xué)的Pastor

6、用一組單筋梁（沒有受壓 筋和約束筋）進(jìn)行延性比試驗，強度從26MPa到64Mpa。結(jié)果示于圖3。圖中p為配筋 率，po為極限配筋率。延性比等于破壞荷載下梁的撓度與鋼筋屈服時荷載下?lián)隙鹊谋?值。由圖可見，在該實驗中混凝土抗壓強度從26MPa提高到63MPa時，強度越高，梁的 延性比下降程度越大。當(dāng)然配筋率和鋼箍能提高構(gòu)件的延性比，但是鋼箍間距減小到一 定程度后，作用不再增大。也就是說，影響結(jié)構(gòu)延性比的主要還是混凝土強度2。強 度高的混凝土開裂的幾率大，如圖4所示。圖4中抗壓強度為41.5Pa （約相當(dāng)于我國的 50MPa）的混凝土與抗壓強度為38.5 MPa（約相當(dāng)于我國的45MPa）的混凝土相

7、比，裂 縫密度增加了約50%；與31.5MPa（相當(dāng)于我國的約38 MPa）的混凝土相比，則裂縫密 度增加了約1.5倍。高強不一定耐久，也不一定安全；抗壓強度高，其他性能未必也 高。為了某種目的而超過工程的需要任意提高混凝土抗壓強度是有害的。應(yīng)變圖1不同強度混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線u0.10. 090. OS0. 070. 060. 05010 SO 3040506070抗壓強度（JIPa） +-1圖N不同抗壓強度混凝土的抗拉強度與抗壓強度的比值口】(87)u -l-II-I-I203040506070抗壓強度y抗壓強度（KPa）圖3混凝土強度與延性比的關(guān)系圖中P/P. 為配筋率，增加在一定范圍內(nèi)可

8、提高結(jié) 構(gòu)延性比成#圖4裂縫數(shù)童和混攝土強度的關(guān)系行 工圖中抗壓強度是按美國標(biāo)準(zhǔn)檢測的大約是我國標(biāo)準(zhǔn)強度的倍17】2.2主張“高強混凝土必須用高強度水泥”，“建議取消32.5水泥”其實這已經(jīng)是一 個“古老”的問題了。在70年代初，我國水泥標(biāo)準(zhǔn)最高強度的水泥是500#的，相當(dāng)于 今天32.5等級的水泥。當(dāng)時配制高強混凝土?xí)r，許多人表示不解，因為傳統(tǒng)觀念是“水 泥強度宜為混凝土強度的1.52倍”。直到今天，仍有人堅持這個觀念，是因為他們 的思維定勢是把“強度”當(dāng)成了絕對值，而不了解或忘記了無論是水泥還是混凝土，強 度都是在一定條件下用一定水灰比和配料，成型為一定尺寸的試件，在一定溫度和 濕度條件下

9、，養(yǎng)護(hù)到一定齡期一所檢測的。同一種材料，條件不同時所測出的強度值 必然不同。水泥的強度是按標(biāo)準(zhǔn)在固定水灰比下檢測的。70年代檢測的500#水泥使用 的水灰比大約是0.36 （依標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和摻和料而變化），現(xiàn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)修訂前檢測 水泥強度使用的水灰比是0.44,而當(dāng)前使用的是0.5。混凝土的水灰比則是根據(jù)需要而 改變的。如果混凝土的水灰比減小到低于檢測水泥時所用的水灰比，則混凝土強度就可 能超過水泥的強度。過去沒有減水劑時，如果混凝土的水灰比和檢測水泥強度所用水灰 比一樣，則水泥用量就會很大，從施工性和經(jīng)濟性考慮，水泥強度就要比混凝土強度高 出較多?，F(xiàn)在，高效減水劑已經(jīng)被普遍使用，混凝土的水

10、灰比多低于）.5，當(dāng)水灰比減 小到0.30以下時，用水灰比0.5檢測的32.5等級的水泥配制C60混凝土，不僅可能， 而且在水泥標(biāo)準(zhǔn)修訂前已用于實際工程（那時的425#水泥）?；炷恋膹姸炔辉偈芩?強度的制約。水泥標(biāo)準(zhǔn)修訂后對水泥強度要求高了，水泥廠多采取提高：3A和C3S以 及比表面積的措施來提高水泥的強度，同時帶來另一方面的結(jié)果則是水化熱增大、流變 性能變差（和外加劑的相容問題）、抗化學(xué)腐蝕性下降、收縮增大、開裂敏感性增加。 而且早期強度高而后期強度增長率減小，甚至?xí)霈F(xiàn)倒縮（見圖5所示）4。不同水 泥廠生產(chǎn)的相同強度等級和品種的水泥，甚至同一水泥廠不同批量的水泥，其與外加劑 的相容性和

11、開裂敏感性可能會有很大的差異。由于現(xiàn)行水泥國家標(biāo)準(zhǔn)對水泥的強度和比 表面積只規(guī)定下限而不規(guī)定上限（西方國家標(biāo)準(zhǔn)中是有規(guī)定的），有的水泥廠產(chǎn)品實際 強度比標(biāo)稱強度高出許多，被大多數(shù)用戶認(rèn)為是“好水泥”。但活性越大的水泥儲存性 能越差，因此常有42.5水泥和52.5水泥的28天實測強度差不多的現(xiàn)象，出于價格的 考慮，42.5水泥比52.5水泥銷路好。但是強度的大幅度提高，降低了水泥的抗裂性。因 此單純以強度評價水泥和混凝土的“好”“壞”是傳統(tǒng)思維造成的誤區(qū)應(yīng)當(dāng)把這種觀 念轉(zhuǎn)變成：對水泥強度來說，不僅要求達(dá)到下限要求，而且更要注意不超過某一上 限，抗裂性比強度更重要；最重要的是質(zhì)量均勻；好的混凝土是

12、具有滿足工程特定 要求的各項性能和具有最大勻質(zhì)性，體積穩(wěn)定而不開裂。水泥 I 一細(xì)磨 ”*跖S廣二歹-/強食衰退/水理T M粗磨,低電S-/ 慢水化）水泥年W./ |：細(xì)度 Wagner細(xì)度* Blain匚亦7M13230.52128523130I19370.49211038057:*:怙計（.Wagner 1.8. 表示為尸./kgn EII I|0 28 d 6m lyrZyr 5jt 1 Qyr 25jt 5Ujt室外暴露的時間.圖5采用快硬水泥的混凝土 1。年后強度倒縮；1937 年按特快硬水泥生產(chǎn)的水泥I與現(xiàn)今水泥的平均水 平很相似。在對依阿華州劣化的公路路面鉆芯取樣 的一項研究中，

13、底戒隊利 跋妙n犯&年）也發(fā)現(xiàn) 10-14年強度倒縮而得出結(jié)論：強度增長慢的混凝 土與性能良好相關(guān)【4】2.3“純的水泥混凝土是真貨，摻用摻和料的是假冒偽劣的”；“硅酸鹽水泥和普通硅 酸鹽水泥是正品，其他都是次等產(chǎn)品”20多年前，我國水泥盡管標(biāo)準(zhǔn)列有硅酸鹽水泥， 實際上市售的大多數(shù)是普通硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥基本上用于出口。用摻和料主要是 的是為了調(diào)節(jié)標(biāo)號，增加產(chǎn)量。摻入摻和料由于是簡單的等量取代，都是以降低早期強 度為代價。而且，由于礦渣比硅酸鹽熟料易磨性差，造成礦渣水泥易泌水、抗?jié)B性和抗 凍性差；火山灰水泥由于需水量大而影響混凝土的流變性和抗凍性;粉煤灰水泥由于粉 煤灰含碳量大、質(zhì)量不穩(wěn)定

14、，基本上不受歡迎。因此，形成了人們排斥礦物摻和料的思 維定勢，在對提高混凝土強度的需要日增的情況下，硅酸鹽水泥和摻和料低于5%的普 通硅酸鹽水泥成為市場的主流。在推廣高性能混凝土之后，由于人們對混凝土的耐久性 性認(rèn)識有所提高，加上磨細(xì)礦渣、分選粉煤灰及其使用技術(shù)的發(fā)展，使礦物摻和料的使 用日益增加，但對社會上多數(shù)人來說，由于對礦物摻和料的本質(zhì)、特性和使用技術(shù)缺少 了解，排斥礦物摻和料的思維定勢仍在影響著混凝土技術(shù)的進(jìn)步。事實是在當(dāng)前水泥 強度不斷提高的情況下，如果沒用礦物摻和料，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的問題將無法解決。 在英國，粉煤灰已被列為混凝土除水泥、砂石和水以外的第四組份5，將礦物摻和料 叫做

15、“輔助性膠凝材料”，混凝土的水灰比改為“水膠比”。曾有科學(xué)家預(yù)言，在將來， 即使粉煤灰價格高于水泥價格，也必須使用?，F(xiàn)在這已成為事實：在距離美國西部大陸 約4000km的太平洋上一個安靜的小島上，要使用從印度進(jìn)口的手工精雕細(xì)刻的梁、柱 來建一座美麗的廟宇。為了保證1000年的使用壽命，在軟地基上36X17X1m的筏型基 礎(chǔ)混凝土采用了 C3S為14%、C3A為1%的水泥，粉煤灰摻量近60%。因附近島嶼都沒有 粉煤灰，必須從美國西海岸的火電廠運來，費用是每噸約00美元，是硅酸鹽水泥價格 的3倍。該混凝土已于1999年澆筑了 760m3。到2000年7月介紹文章發(fā)表時，仍未發(fā) 現(xiàn)任何裂縫6。我們排

16、斥假冒偽劣產(chǎn)品既針對其假冒，更重要的是針對其偽劣。礦物 摻和料對混凝土的貢獻(xiàn)能補償硅酸鹽水泥的劣勢，如降低混凝土溫升、提高抗化學(xué)腐蝕 的能力、后期強度的持續(xù)增長，以及粉煤灰的抗裂性。正確使用礦物摻和料不僅無任何 假冒問題，而且對于性能得到很大的改善的混凝土何談偽劣！對多數(shù)混凝土供應(yīng)商來 說，使用礦物摻和料主要的出發(fā)點是在不降低強度的前提下降低成本。目前市場上的磨 細(xì)礦渣比表面積都定位在400450m2/kg。這主要是按經(jīng)濟原則優(yōu)化的:礦渣比表面積 越大，活性越高。出于“強度第一”的思維定勢，用戶希望要高活性的，但是生產(chǎn)成本 高，供應(yīng)商利潤低；低于在以上定值時，售價低，則供應(yīng)商利潤也低。而W04

17、50從 活性到價格，用戶能接受，供應(yīng)商又能得最大利潤。盡管比表面積超過400m2/kg的礦 渣自收縮隨其摻量而增大，并且在目前多數(shù)人能接受的摻量下（例如30%，最多40%） 并不降低混凝土的溫升，而強度的增加和成本的降低對攪拌站的誘惑是很大的。當(dāng)細(xì)的 礦渣摻量大于75%以后，混凝土的自收縮和溫升才會隨摻量的增加而減小7，西方國家 允許礦渣在水泥中的最大摻量是90% 8，新加坡用于海底隧道混凝土的水泥中礦渣摻 量是75%。在我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中，這樣的摻量是不允許的。我國部分水泥廠已采用 熟料和礦渣粉磨技術(shù)生產(chǎn)礦渣水泥，使礦渣水泥的性能得到了很大改善。但盡管標(biāo)準(zhǔn)允 許礦渣摻量為2070%，為了保

18、證在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的固定水灰比0.5所檢測的強度達(dá)到合格 要求，實際上礦渣摻量一般不會超過40%。從標(biāo)稱準(zhǔn)強度來說并不是“次等產(chǎn)品”，而 從抗化學(xué)腐蝕來說，其性能更優(yōu)于硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。恰恰相反的是“現(xiàn) 代水泥性質(zhì)的變化對混凝土強度發(fā)展以及對硬化水泥石微結(jié)構(gòu)帶來的影響是混凝土侵 入性（penitrition，包括水的滲透性、離子擴散性和毛細(xì)孔的吸附性一本文作者注， 因此也是一定條件下混凝土耐久性的控制因素”9強度和耐久性沒有直接關(guān)系，“現(xiàn) 代水泥的生產(chǎn)改變了，對混凝土的耐久性產(chǎn)生了不良影響。”9用是否含摻和料來評 價水泥質(zhì)量的等級顯然是把水泥標(biāo)準(zhǔn)強度和水泥對混凝土強度的貢獻(xiàn)混為一談此問題

19、的關(guān)鍵是當(dāng)前水泥的生產(chǎn)和檢測與混凝土性能沒有直接聯(lián)系一旦水泥廠按混凝土的需 要生產(chǎn)，并按混凝土的規(guī)律檢測，二者才會發(fā)生關(guān)聯(lián)。順便一提：有人主張取消水泥 標(biāo)準(zhǔn)，而用混凝土性能來檢測，這又走向了另一個極端。任何產(chǎn)品都必須有標(biāo)準(zhǔn)，否則 無法控制產(chǎn)品質(zhì)量的均勻。比方說藥品，如果說其本身沒有標(biāo)準(zhǔn)，全要有由人的服用效 果來檢測行嗎？ 2.4“石子越多混凝土強度越高”，“石子只是填充材料，只要強度高 就行”這又是一個“強度唯一”的傳統(tǒng)思維定勢，以為骨料作為混凝土的骨架，就是 起強度作用，這是一種誤解。骨料的骨架作用主要是穩(wěn)定混凝土的體積。純的水泥漿體 硬化后收縮過大，無法用于結(jié)構(gòu)。必須有骨料對水泥漿體的收縮

20、起約束作用。即使水泥 不要錢而骨料很貴，骨料在混凝土中也必須占據(jù)大部分體積10。至于骨料強度對混凝 土強度的影響則隨混凝土拌和物漿骨比的增大而減小。只有水泥用量特別?。ɡ缰挥?160kg/m3 ）的干硬性混凝土 （貧混凝土，無坍落度，需高頻強力加壓振搗或碾壓才能成 型）中骨料的強度才對混凝土的強度起到很大的影響。而對于當(dāng)前坍落度在100mm以上 的泵送混凝土，骨料的強度并不影響混凝土的強度。對骨料中軟弱顆粒的限制是為了避 免結(jié)構(gòu)承載時局部出現(xiàn)盈利集中。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為骨料粒徑大的混凝土的強度高，事實 恰好相反，由于界面的影響，混凝土強度隨石子粒徑的增大而下降，水灰比越低，影響 越大（圖6）2，混

21、凝土滲透性隨石子粒徑的增大而增大:圖7）11。傳統(tǒng)觀念還認(rèn)為砂 率大（石子少）時混凝土強度會降低，實際上還是由于界面的影響，骨料總用量相同而砂 率增大時，強度有所提高、滲透性減小、彈性模量下降，收縮增大。骨料的表面組織（表 面粗糙程度）影響混凝土強度的原因也與界面有關(guān)。從骨料性質(zhì)來說，影響混凝土強度 的不是骨料強度，而是骨料的形狀和表面特征，對抗彎強度比對抗壓強度影響更大些 2。鑒于混凝土的體積穩(wěn)定性是混凝土質(zhì)量的重要特征，則盡量減小混凝土的漿骨比 就成為提高混凝土質(zhì)量的重要措施。砂石含泥量的影響遠(yuǎn)小于混凝土拌和物漿骨比的影 響。能用作混凝土骨料的巖石平均強度都超過100MPa，即使是強烈風(fēng)化

22、的低強度花崗 巖，其抗壓強度也達(dá)80100MPa ；非常堅硬的粗粒花崗巖強度可達(dá)180200MPa12，因此，不必把強度作為對骨料質(zhì)量的要求，至少不是唯一滑料質(zhì)量重要的是粒形、顆 粒級配，吸水率和線膨脹系數(shù)等性質(zhì)。其中石子的粒形甚至比級配還重要砂子的細(xì)度 模數(shù)并不說明級配，細(xì)度模數(shù)大而級配很差時，影響更大。由于普通骨料加工簡單， 價格低廉，而且看不到骨料對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不可缺少的重要作用，人們除了強度以 外不關(guān)心骨料的其它性能，也不關(guān)心資源的消耗和浪費。忽視骨料質(zhì)量的傳統(tǒng)觀念還表 現(xiàn)在，許多年來已經(jīng)不再有人根據(jù)構(gòu)件尺寸、鋼筋最小間距和保護(hù)層厚度來確定石子最 大粒徑了，設(shè)計人員也不考慮所設(shè)計鋼

23、筋密集程度能否允許現(xiàn)在最小的石子通過，以致 常發(fā)生鋼筋無法被混凝土足夠地保護(hù)，水平鋼筋底部由于混凝土沉降而留下形成水隙甚 至水囊，為結(jié)構(gòu)服役期加速鋼筋的銹蝕留下嚴(yán)重的隱患。骨料的質(zhì)量差已經(jīng)成為我國 混凝土質(zhì)量的重要障礙。當(dāng)前骨料生產(chǎn)的現(xiàn)狀基本上是經(jīng)營分散，生產(chǎn)方式落后幾乎 無人執(zhí)行砂石標(biāo)準(zhǔn)。所供應(yīng)名義上連續(xù)級配的石子基本上都是10mm以上單粒級的，粒 形也很不好。這就使我國混凝土的用水量居高不下，混凝土的裂縫問題存在普遍造成 這種狀況的主導(dǎo)原因應(yīng)當(dāng)說是市場的需求。也就是說因用戶對骨料質(zhì)量的只重視強度， 大多不懂技術(shù)的供應(yīng)商只要能賣出去，就不會重視提高骨料質(zhì)量。2蟲匿唆田館田瘞程345石子最大粒

24、徑(cm)W/O0.7- -0 -W/C=05W/C=0.40石子粒徑與混凝土抗壓強度的關(guān)系團(tuán)Dmax=120in tnDtrLax=75ininDtrLax=40ininDmax5inin水灰比(01懿帙整攪圖7石子粒徑對混凝土滲透性的影響團(tuán)3從眾思維從眾思維是一個很普遍的現(xiàn)象。對眾說紛紜的看法不加分析，盲目跟從。 這種思維定勢不僅在人類社會普遍存在，而且動物也有此現(xiàn)象，比如羊群效應(yīng)。從某種 意義上來說，也是正常的，但是往往是有害的，用到科學(xué)技術(shù)上，更是不利的?；炷?結(jié)構(gòu)工程中的從眾思維的形成，很多是出于想當(dāng)然，或者把局部想象當(dāng)成整體的規(guī)律。 這里舉兩個常見的實例：例1：擔(dān)心摻粉煤灰、礦渣

25、后混凝土的pH值下降眾所周知， 混凝土中由于水泥水化而呈堿性，鋼筋混凝土中的堿性環(huán)境可保護(hù)鋼筋免予銹蝕。于是 許多人就認(rèn)為摻粉煤灰、礦渣后不僅會稀釋而且還要消耗掉部分Ca(OH)2，致使混凝土 pH值下降，混凝土的護(hù)筋性就變差了。但是他們?nèi)藗儏s沒有想想什么是pH值？混凝的 土 pH值怎么測？ pH值是H+的負(fù)對數(shù)，用以表征溶液中H+的濃度。既然如此，則pH 值與一定量溶液中的溶劑數(shù)量有關(guān)。在科研中為了了解摻礦物摻和料的水泥酸堿度的變 化，測定pH值的方法首先是將該膠凝材料加水調(diào)和，為了取得該膠凝材料完全水化后 的Ca(OH)2溶液，就要加大量的水，比如膠凝材料：水=1：50，1：100或H 2

26、00；然 后連續(xù)攪拌或震蕩到水泥完全水化;用儀器檢測溶液的pH值。只要能使水泥完全水化， 加水量不同時，pH值當(dāng)然不同。實驗主要是對比礦物摻和料不同摻量的影響，沒有絕 對值。一般沒有“某物質(zhì)pH值”的說法，而是都對該物質(zhì)飽和溶液而言，稱作“某可 溶物質(zhì)飽和溶液的pH值”?；炷潦遣蝗苄缘墓腆w，pH值并不是固體的性質(zhì)。一般 所說“混凝土的pH值”應(yīng)當(dāng)是指混凝土孔溶液的pH值。混凝土中的孔溶液是非常難以 得到的，曾經(jīng)只有極少的人用高壓力擠出。因此可以說一般無法測定。但是可知硬化混 凝土 (尤其致密的混凝土)中毛細(xì)孔孔隙率是很低的，由于水泥水化的消耗和蒸發(fā)，孔溶 液極少，只剩下孔壁吸附的水。不妨通過

27、計算來分析一下：為了計算方便，假定水泥 用量為250kg/m3，按密度為3.15計，則體積為80 L； w/c為0.48，則用水量為120 L。 忽略骨料吸附的水，只計算水泥漿。在密封的情況下水化程度為50%時，充水的毛細(xì) 孔約為67 1，常溫下每1L水可溶解約1.31g Ca(OH)2，則67 L可溶解約88g。水化 率50%的水泥釋放Ca(OH)2約占全部水化物的10%，約15kg (因水化物體積大于原始水 泥的體積)。由此可推斷，在實際混凝土中，即使50%的水泥被摻和料所取代而且水化 程度也很低，由于水的蒸發(fā)，孔溶液更加少，只要有很少的:a(OH)2，就能飽和，而飽 和Ca(OH)2的p

28、H值是12.7。注重混凝土的密實性、勻質(zhì)性和延伸性以及對由環(huán)境作用 而引起的開裂的抗力，比關(guān)注pH值更有意義得多。例2 “混凝土結(jié)構(gòu)早期開裂就是因 為養(yǎng)護(hù)的不好”，“沒有不裂的混凝土，出點裂縫沒關(guān)系”為什么過去混凝土結(jié)構(gòu)開 裂得較少，而近幾年幾乎成了普遍現(xiàn)象？公元1214年羅馬Caligula皇帝時期用石灰 和火山灰以1：2配合，成功地用于建造了那不勒斯海港，現(xiàn)場觀察，至今雖然被海浪 磨光了表面，長滿青苔，但混凝土卻完好無損，數(shù)百米長的堤墻幾乎無一裂縫。2000 多年后的今天，卻有人形容，現(xiàn)在施工期間，地下結(jié)構(gòu)“無墻不裂”。混凝土的養(yǎng)護(hù)固 然很重要，但是從根本上來說是現(xiàn)在的水泥變了，混凝土也變

29、了?；炷敛牧系奶攸c 是多孔而非均質(zhì)，抗拉強度比抗壓強度低得多。當(dāng)由于各種原因引起的內(nèi)部拉應(yīng)力超過 其抗拉強度時，就會開裂。如果能控制受約束的混凝土結(jié)構(gòu)中拉應(yīng)力始終低于其抗拉強 度，則裂縫是可以控制的。過去一般只有水工的大壩這樣大體積的混凝土才有因內(nèi)部溫 升大造成過大溫差應(yīng)力而開裂的問題，但現(xiàn)今厚度只有三十幾厘米的混凝土墻早期因溫 度而開裂也相當(dāng)普遍10，“及時養(yǎng)護(hù)”都難以避免。還是因為現(xiàn)在的混凝土變了，由 于混凝土的要求，水泥的性能也有很大的變化。了解此特點，就能采取對策，設(shè)法減小 其溫度應(yīng)力，就能控制由溫度造成的裂縫。所謂“沒有不裂的混凝土”是因為不可能把 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計成在任意荷載作用下

30、都不開裂。對于混凝土的密實性，大家都很重視， 但是如果“出點裂縫沒關(guān)系”，密實性還有意義嗎？從整體論的觀點分析，凡是組成良 好并經(jīng)適當(dāng)搗固和養(yǎng)護(hù)的混凝土，只要內(nèi)部孔隙和裂縫尚未形成相互連接而直達(dá)表面的 通道，則基本上是水密性的；在使用中，結(jié)構(gòu)的荷載以及大氣環(huán)境的影響如冷熱交替、 干濕循環(huán)，可使這些內(nèi)部微裂縫發(fā)展并傳播，成為環(huán)境中侵蝕性介質(zhì)浸入的通道12。 早期裂縫控制的意義在于，控制已有裂縫的擴展比控制新生成裂縫容易?；炷两Y(jié)構(gòu) 耐久性和裂縫的關(guān)系、裂縫產(chǎn)生的根本原因可從圖3來分析。早期強度大幅度提高的要求水灰比（水膠比）降低，水泥強度提高，u 混合材料活性提高，漿景比（用水星）增加水化溫升提

31、高, 溫度收縮增加M自收縮和干縮增加*,1早期彈性模星提高,簸瓣山拉應(yīng)變增加口1拉應(yīng)力增加*約束 早期開裂傾向增加拉應(yīng)力超過抗拉強度r產(chǎn)生可見與不可見裂縫大氣環(huán)境作用耐久性下降圖8混凝土早期開裂原因的整體論分析只由以上分析可見，施工速度和混凝土耐久性之間的矛盾是主要的?，F(xiàn)在不少工程都將自 己的“混凝土3天強度達(dá)70%、7天達(dá)90%以上甚至100%”引以為豪，而且質(zhì)檢部門也 這樣要求。這恰恰是混凝土結(jié)構(gòu)早期開裂和耐久性下降的主要原因這樣的混凝土，即 使早期由于采取某種措施而有幸沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的可見裂縫，卻掩蓋了不可見的微裂縫的 存在。在惡劣氣候下（特別是干濕交替會加速混凝土的劣化。事實上，近來許多

32、攪拌站 發(fā)現(xiàn)，7天強度達(dá)到100%的混凝土，到28天時強度基本上不再增長，甚至還下降。這 是因為，事物都有其本身的成長規(guī)律，違反或擾亂了其規(guī)律，會影響質(zhì)量，甚至?xí)l(fā)生 更嚴(yán)重的問題。混凝土內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的形成和發(fā)展也如此。因此從整體論出發(fā)，為了得到 密實的混凝土結(jié)構(gòu)，除了水養(yǎng)護(hù)外，早期控制混凝土內(nèi)部非荷載引起的應(yīng)力更重要。否 則再密實的混凝土，一旦開裂也就成了不密實。因此，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制不僅是 某個環(huán)節(jié)的問題，而是與設(shè)計、材料、施工都有關(guān)系。對于設(shè)計，涉及如何減小結(jié)構(gòu)中 的約束和應(yīng)力集中，配筋不僅考慮承載，還要裂縫的分散和便于混凝土澆筑等問題；對 于混凝土材料的配制，除滿足設(shè)計要求的強度和施

33、工性的要求外，要重視提高混凝土抗 裂性能、盡量降低混凝土溫升等問題；涉及施工的也不僅是澆水養(yǎng)護(hù)問題還包括模板 技術(shù)、澆筑順序、振搗方式、溫度和濕度的控制、拆模時間等等。監(jiān)理和質(zhì)檢部門的觀 念轉(zhuǎn)變和配合也很重要，而最重要的則是建設(shè)主管方的指導(dǎo)思想。主觀意志要符合客觀 規(guī)律，才能使混凝土結(jié)構(gòu)性能正常地發(fā)展。參考文獻(xiàn)1曾國平，創(chuàng)新思維與創(chuàng)造力的 發(fā)揮，中央電視臺10頻道百家論壇2003年6月6日（http/www.CCTV.com） 2 李國泮、馬貞勇譯A. M. Neville原著，混凝土的性能（第一版），中國建筑工業(yè)出版 社，1983 年 12 月3ACI 363委員會，State of the

34、 arts report on high strength concrete, 1993. 4R.W.Burrows, The visible and invisible cracking of concrete,ACI monographNo.11, 1998. 5M. R. H. Dunstan, Pulverizedfuel ash as the fourth component of concrete, ACI SP Proceedings of 2international conference on utilization of fly ash, slag, silica fume

35、 and other pozzolana 6P. Kumar. Mehta and Wilbert S. Langley, Monolith Foundation:Built to Last a “1000 Years”. Concrete International. July, 2000 7 6-100 E.Tazawa and S, Autogenous Shrinkage by Self Desiccation in Cementitious Material, 9th international Conference on Chemisry of Cement, New Delhi,

36、 Sept. 1992. 8 BS 5382 Concrete Part 1 Guide to specifying concrete 9 Adam Consideration of durability of concrete structures： Past, present, and future. Materials and Structures. March 2001.) 10 S. Bernander, Practical Measures to Avoiding Early Age Thermal Cracking inConcretes, See: Avoidance of T

37、hermal Cracking in Concrete at Early Ages, edited by R. Springenschmid, Munich1998.思維方法和觀念的轉(zhuǎn)變比技術(shù)更重要之二思維方法和觀念的轉(zhuǎn)變比技術(shù)更重要之二:再談從眾思維廉慧珍（清華大學(xué)土木水利學(xué) 院建筑材料研究所北京，100084）在這里引用中國新教育風(fēng)暴中的一段話：“當(dāng)此經(jīng)濟全球化時代，有很多東西要學(xué)，但知識經(jīng)濟時代更要注重的不是知識爆 炸，而是知識換代，這意味著有許多知識你已經(jīng)不需要學(xué)和不需要像昨天那樣學(xué) 了。終身學(xué)習(xí)是以個人自主的姿態(tài)開拓心靈容納世界的能力，是以不斷更新的學(xué)識保衛(wèi) 我們生活的邊疆”1。從眾

38、思維存在的普遍，就是因為人們腦子里那些已經(jīng)“不需要 學(xué)和不需要像昨天那樣學(xué)”的知識保留得太多。尤其是土木建筑領(lǐng)域，陳舊而狹窄的知 識正在束縛著我們的創(chuàng)造性思維和自主精神。因此，有必要再分析幾個從眾思維的實例， 來促進(jìn)以下我們思維方法的轉(zhuǎn)變。從眾思維主要是人云亦云，憑想象盲目照辦。其根源是對事物的分析“只認(rèn)其一，不知其二”。例如，就像治病的藥品一樣，對什么人 都適用而包治百病的藥是沒有的。而且最根本的是增加人體自身的抵抗力。任何材料也 都有利必有弊。但是，為了要解決目前困擾人們的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題，有人總想找到 一種靈丹妙藥。結(jié)果是一哄而上，又一哄而下。曾經(jīng)被絕對肯定的技術(shù)，又遭到簡單的 否定；

39、絕對肯定是出于從眾思維，簡單否定也是出于從眾思維。任何好東西使用不當(dāng)， 都有可能走向反面。矛盾的轉(zhuǎn)化是有條件的。例1：膨脹劑的使用經(jīng)歷按照辯證法的規(guī)律，任何事物都存在對立統(tǒng)一的規(guī)律：對立是絕對的，在一定條件下對立雙方互相 轉(zhuǎn)化是相對的。膨脹劑的發(fā)明和應(yīng)用的過程典型地符合辯證法的規(guī)律。最早發(fā)現(xiàn)的鈣礬 石是硫酸鹽侵蝕混凝土的產(chǎn)物，因其產(chǎn)生膨脹而破壞混凝土結(jié)構(gòu)，被稱作“水泥桿菌”。 當(dāng)這種適當(dāng)?shù)呐蛎洶l(fā)生在混凝土硬化初期的約束條件下時，就可以填充混凝土中的孔 隙，增加混凝土密實度，進(jìn)而可將多余的膨脹能（表現(xiàn)為內(nèi)部的壓應(yīng)力，即自應(yīng)力）儲 存下來，以補償混凝土收縮或承載產(chǎn)生的拉應(yīng)力（見圖L的示意）。膨脹劑

40、的發(fā)明正是 運用辯證法化害為利的典型。對其他引起混凝土膨脹破壞因素作用的轉(zhuǎn)化也如此。自由狀態(tài)約束狀態(tài)J圖1膨脹牝&用示意簡圖我國科技工作者從上世紀(jì)50年代開始，就成功地研究和生產(chǎn)了各種類型的膨脹水 泥，但是幾十年后的今天，生產(chǎn)和工程客觀條件都發(fā)生了很大的變化，許多問題是幾十 年前所不可能考慮到的。例如，在上世紀(jì)90年代以前，由于膨脹劑尚無大量生產(chǎn)，售 價較高，補償收縮混凝土主要只用于防滲層、搶修、錨固接縫等，構(gòu)件尺寸都不大。在 建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如梁、板、柱）中的應(yīng)用沒有本構(gòu)關(guān)系的實驗研究2。隨著生產(chǎn)的擴 大和推廣應(yīng)用的進(jìn)行，形成了一種思維定勢，認(rèn)為只要摻膨脹劑就能減小收縮而不裂， 而忽略了條件。

41、為了防裂，無論墻、板、梁，還是大體積的基礎(chǔ)地板，不管強度高低， 膨脹劑被當(dāng)成防裂的萬金油。結(jié)果膨脹劑不再表現(xiàn)出“萬能”。有人反映“摻了膨脹劑 比不摻裂的還多”，甚至“摻膨脹劑的基礎(chǔ)底板泡在水里也開裂了”的現(xiàn)象也是有的。 一些設(shè)計單位、主管部門、施工單位因此又走向另外的極端，拒絕使用膨脹劑。由于缺 少整體論的實驗研究工作，盲目增加產(chǎn)量，而科學(xué)技術(shù)力量不足，反復(fù)是必然的，“物 極必反”也是客觀的規(guī)律。現(xiàn)就其中需要考慮的主要的條件變化提出如下看法：1.水灰比當(dāng)時的實驗是在0.5左右的常用水灰比下進(jìn)行的。當(dāng)水灰比從0.5減小到0.45時，膨脹水泥的膨脹率增加2。這是因為，較大水灰比的混凝土中較大的孔隙

42、率 可吸收較多的膨脹能，而較致密的混凝土才能產(chǎn)生較大的膨脹。當(dāng)時沒有水灰比小于 0.45時的規(guī)律。現(xiàn)今的混凝土水灰比普遍小于0.5,甚至0.45。圖2是清華大學(xué)閻培渝 教授和他的研究生實驗的結(jié)果。該圖表明，摻膨脹劑的混凝土水灰比從0.5到0.4,膨 脹率隨水灰比的減小而增大，與早先的結(jié)果相符，而水灰比進(jìn)一步減小到）.3時，則膨 脹率減小。即使從理論上來說，使水泥完全水化而毛細(xì)孔隙率最少的水灰比是）.4373， 水灰比低于0.4以后，混凝土中的水也是不足的。水灰比很低時，混凝土中的自由水很 少，而水泥水化則隨水灰比降低而加快，與反應(yīng)時需要大量水的膨脹劑爭奪自由水。同 時，膨脹劑中重要組分CaSO

43、4的溶出量隨自由水的減少而減少。因此當(dāng)水灰比低于0.4 時，膨脹劑的效果會受到影響，膨脹劑會反應(yīng)不完全而殘留在有水存在的環(huán)境中還可 能繼續(xù)反應(yīng)而生成二次鈣礬石。2.構(gòu)件尺寸由于水泥生產(chǎn)的變化和混凝土強度的提高，現(xiàn)代混凝土構(gòu)件斷面最小尺寸超過30cm時，如不采取有力措施，都像過去的大體積混凝土一樣，內(nèi)部會產(chǎn)生很 高的溫度。膨脹劑中的膨脹組分無論是鈣礬石的生成還是2aO的水化都與溫度有關(guān)。已 生成的鈣礬石從約65C開始脫水，同時在此溫度下新的鈣礬石不再生成；CaO溶解度在 冷水（10C ）和熱水（80C）中分別為0.13%和0.07%4。而厚度超過80cm的基礎(chǔ)底板 在常溫下澆筑時，其內(nèi)部溫度都會

44、超過65C。在混凝土降溫以后，反應(yīng)可繼續(xù)進(jìn)行。但 如果內(nèi)部溫度很高，或構(gòu)件尺寸太大，降溫緩慢，在混凝土強度發(fā)展到較高時再反應(yīng)， 產(chǎn)生膨脹，可能就成了對結(jié)構(gòu)不利的“延遲生成鈣礬石”。因此控制大體積混凝土內(nèi)部 的溫度對摻膨脹劑的混凝土來說很重要；摻膨脹劑的大體積混凝土最重要的是控制溫 升?？刂茰亟祫t是對任何混凝土都至關(guān)重要的?！俺耍ㄅ蛎洠┠芡ㄟ^限制使混凝 土內(nèi)部建立一定壓應(yīng)力之外，其它如干縮、溫度變化以及結(jié)構(gòu)上的使水泥混凝土產(chǎn)生裂 縫的各種因素，對膨脹水泥混凝土仍然同樣起作用。在設(shè)計時必須注意到這點”5。 此外，在對混凝土溫度進(jìn)行控制時還應(yīng)考慮到，膨脹劑不僅不能降低混凝土的溫升，而 且在反應(yīng)過程

45、本身也發(fā)熱，。3.礦物摻和料的摻用礦物摻和料對混凝土的膨脹有抑制作用，但是實驗表明，不同摻和料的作用不同，對尚無實驗根據(jù)的摻和料，需要在 使用前做實驗。如圖3所示，粉煤灰摻量對膨脹效果的影響是顯著的。在一定摻量下（如20%），養(yǎng)護(hù)方式的影響最大。這正說明使用膨脹劑的混凝土摻入粉煤灰后尤其 需要加強水養(yǎng)護(hù)以補充水分。粉煤灰摻量較大時（如圖中的40%），由于28天以前粉煤 灰基本上不參與反應(yīng)，盡管水膠比已相應(yīng)降低以達(dá)到相同強度等級，而水和水泥的比值 卻增加很多，則密封養(yǎng)護(hù)和水養(yǎng)護(hù)的效果就差別不大了。因此摻膨脹劑的混凝土中粉煤 灰摻量不宜太大，并加強水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)要考慮耐久性時，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行實驗?；炷笼g期

46、越長，粉煤灰抑制膨脹的作用越顯著。但是其他品種摻和料的作用就未必與此相同。例 如圖4所示天然沸石巖的作用，顯然是初期（7天）對膨脹不僅不抑制，反而是促進(jìn)的， 并隨摻量而增加；28天才開始有所抑制；齡期越長，摻量越大，抑制效果越明顯；SO3 越多時，抑制作用出現(xiàn)得晚些。對膨脹的這種早期促進(jìn)、后期抑制的作用恰恰符合摻膨 脹劑的目的，對混凝土結(jié)構(gòu)是有利的。 FA=O ,水養(yǎng)F&=0,密封FA=20 r 水養(yǎng)密封FAIO j 水養(yǎng) jF&XQ，密封齡期天）圖3粉煤灰不同摻重和不同養(yǎng)護(hù)方式口對摻膨脹劑敖果的影響口圖4天然沸石凝灰?guī)r對摻膨脹劑混凝土膨脹兢果的影響w(莒阱雀嘗在皿實踐表明，不僅水泥與外加劑有

47、相容性問題，礦物摻和料也有，看來膨脹劑與不同 摻和料的相容性，對現(xiàn)代混凝土的發(fā)展來說，也是需要研究的問題。例2使用合成纖維 的利和弊大約在10年前，美國杜拉纖維開始在中國推廣（說是推銷也不無恰當(dāng)）合成纖維時，實際上是“只說其一，未說其二”的。確實，纖維增強混凝土在美國、加 拿大已有不少用于地面和場坪，表現(xiàn)出其在平板狀結(jié)構(gòu)中的抗裂作用。近年來國內(nèi)針對 混凝土大體積基礎(chǔ)底板、墻、樓板和梁的開裂問題，也按照杜拉纖維的規(guī)格生產(chǎn)出合成 纖維進(jìn)行推廣應(yīng)用，由于每m3混凝土只增加40元左右，目前使用量在不斷增加。有人 甚至還想用以代替膨脹劑！在已經(jīng)使用的工程中，實際上是有的能不出現(xiàn)可見裂縫，而 有的照樣開裂

48、。如果以為又找到了另一種萬金油，再這樣下去，有朝一日也會物極必反。 但是任何材料或技術(shù)都有利必有弊，各有各的用途。而且不同材料都有適合于其特性的 使用方法。使用任何材料都需要了解其在使用中的利弊，采取有針對性的措施，取長補 短。1.合成短纖維在混凝土中的主要用途由于變形模量低，在混凝土中摻入合成 纖維，當(dāng)混凝土受力破壞斷裂后，纖維還能有較大的變形而使混凝土裂而不斷，從而可提高結(jié)構(gòu)的延性比，有利于在地震、爆炸等災(zāi)害情況下提高安全性由圖5所示摻和不 摻聚丙烯纖維的混凝土應(yīng)丹應(yīng)變?nèi)€可見，同樣配比的高強混凝土摻入聚丙烯短纖維后，極限應(yīng)變提高了約10.9%。有助于提高混凝土結(jié)構(gòu)的延性比。用于平板結(jié)構(gòu)

49、， 如場坪、樓板、基礎(chǔ)底板、承臺等結(jié)構(gòu)的混凝土在終凝以前，盡管在一定條件下可產(chǎn)生 很大的塑性收縮6，而塑性狀態(tài)的混凝土彈性模量則極低，由塑性收縮所產(chǎn)生的應(yīng)力 就很小，但因為此時混凝土尚未產(chǎn)生抗拉強度，即使是很小的拉應(yīng)力，也會造成開裂， 產(chǎn)生塑性裂縫。在混凝土中摻入亂向的合成短纖維后，由纖維來抵抗這種塑性狀態(tài)很小 的應(yīng)力，可減少或防止塑性裂縫的產(chǎn)生。此外，摻入合成纖維后，混凝土拌和物粘聚性 提高，能阻止大顆粒的沉降，避免沉降收縮引起的裂縫。C20C60混凝土彈性模量 為2035GPa，而目前市售聚丙烯纖維的彈性模量為3.54.5GPa，比混凝土彈性模量 小一個數(shù)量級。因此合成纖維的極限延伸率比混

50、凝土的大得多，例如混凝土極限拉伸變 形為150200X106，而聚丙烯纖維極限變形率則為15%20%，相差3個數(shù)量級?？?見從理論上來說，用合成纖維提高硬化混凝土的抗裂性能是不可能的；也即是說不能 用于抵抗溫度收縮和干燥收縮造成的開裂。搭聚丙爆蚪堆梃Rim e冊3231圖5摻和不摟聚丙烯纖維的高強u混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€表1 援丕廁千維的混凝土強度和碳化實驗結(jié)果摻童抗壓強度抗折強度滲水局匿*C1-擴散系數(shù) (10 9ctrL2/s) 碳化深度mm）28dP向卻不摻纖維，P芬.37.95P1丞18.如口.340.5P國產(chǎn)聚丙烯纖維1454.28.W23 J1.0P杜拉纖維招WP

51、聚丙烯+粉煤灰-999出水壓為1.5MPa2.使用的利和弊摻入合成纖維后，混凝土的抗?jié)B性提高，但氯離子擴散系數(shù)增大， 碳化深度增大，如表1所示（中關(guān)村建設(shè)集團(tuán)中心實驗室李玉琳的實驗）。這是因 為介質(zhì)在不同孔徑中的傳輸機理不同。水在孔徑大于100nm的混凝土毛細(xì)孔中傳輸以滲 透為主，由于毛細(xì)作用而充水后，壓力水的滲透符合達(dá)西方程；在孔徑小于100nm時，水已無法在孔中形成粘性流（層流或紊流），介質(zhì)是以一個一個分子或離子遷移的， 即由于吸附的擴散。當(dāng)某種離子在混凝土內(nèi)外存在濃度差時，能沿孔壁由高濃度處向低 濃度處遷移，故意擴散為主，符合菲克定律。摻入纖維切斷了可滲水的較大毛細(xì)孔通路， 但卻增加了纖

52、維和水泥漿體界面小于100nm的毛細(xì)孔，氯離子擴散系數(shù)和碳化深度的增 加即緣于此。在有侵蝕性介質(zhì)存在的環(huán)境中使用合成纖維不利于保護(hù)鋼筋。拌和物 粘聚性增加，坍落度減小，強度有所損失。如果混凝土配制技術(shù)跟不上，則混凝土拌和 物就很不好用。3.合成纖維的指標(biāo)和使用技術(shù)目前無論是合成纖維的生產(chǎn)廠家還圖自纖維長度與纖維拉力鼓率的關(guān)系口是用戶，對目前市售合成纖維的質(zhì)量只注重其分散性這當(dāng)然是很重要的指標(biāo)而對纖維 在混凝土中的作用從眾地深信不疑。目前極少有人研究符合混凝土要求的合成纖維指 標(biāo)。從纖維的作用來說，合成纖維的單絲抗拉力、纖度、長度和外形比（纖維的長度和 纖度的比值，粗略地說即長細(xì)比）對混凝土的性

53、質(zhì)都有重要的影響?？索炖Γ簭?材料來說，合成樹脂的抗拉強度可以很高，但是制成纖維以后，必須以單絲抗拉力評價。 纖度是纖維粗細(xì)的量度指標(biāo)，單位是“黛”，符號是D，即Denier。纖維長9000米、 重1g，為1D。合成纖維的單絲抗拉力（以g / D計，簡稱克黛力）很低，而且在混凝土 中的作用在當(dāng)纖維是單向分布而且有足夠長度時才有效?？索炝屠w維的纖度有關(guān)，亦 即纖維越粗，克黛拉力越大。但是由于外形比的要求，纖維不能太粗，否則就會太長而 影響拌和的性質(zhì)。臨界長度和外形比：如果纖維在基體中按平行于受力方向單向 分布，纖維對基體抗拉應(yīng)力的貢獻(xiàn)與纖維的長度有關(guān)，如圖6所示。圖6中的臨界長度 l拉的意思

54、是當(dāng)基體裂縫正好在纖維中部時纖維正好被充分利用的長度圖6bl=l拉）， 如果裂縫不在纖維的中部，則短端就會被拔出。如果纖維長度小于臨界長度（圖6 a），當(dāng)基體斷裂時。纖維就會被拔出；由于短纖維在混凝土 中是亂向分布的，一般總是要求纖維的長度比臨界長度大幾倍，以減小被拔出的機率。 長度不足而在混凝土中又是亂向分布的短纖維，其效率只有0%20%。要提高纖維效率 而又不嚴(yán)重影響混凝土拌和物攪拌的纖維存在一個臨界外形比目前國產(chǎn)纖維都仿效杜 拉纖維：長度18、19mm，纖度1215 D。試驗表明，外形比主要影響工作性，對于提 高混凝土拉壓強度比與氯離子擴散系數(shù)來說，纖維的纖度比外形比更重要。增大纖度和

55、長度能緩解摻纖維造成的氯離子擴散系數(shù)減小，并提高拉壓強度比，如表和表3 （引 自李玉琳的實驗）所示。表2不同長徑比的纖維對混籥土中氯離子擴散系數(shù)的影響w編號，長度mmx纖度D長徑比|纖維摻重纖維表面CT擴散系數(shù)(10-9crrP/s)X55 -空白PPP18.X56 -1列5小3490.11.7卯28.2X57 -20 x253210.125W21.8X58 -24x25策59D.W3.QW20.8X59 -28x254500.13.5加20.4p囹表3援丕恒I纖度不同長細(xì)徑比利纖維的混凝土的主要性能對比尸編號纖維纖度(D*纖維長度 (mtn)長徑比纖維摻量坍落度/坍落28d抗壓+J 強度(M

56、F以(MPa) F拉壓比(%) +流動度(mm)【pPP235 /600P74.M3.40P4.70北京15，13940.1225 /580P能W3.60P5.26X57g-1.5-4夕一4p71.279.0養(yǎng)護(hù)試件取出置 工工il+Z.占 好H7T舊28 971.379.8P67.5十現(xiàn)場目然環(huán)境粉煤灰摻童如, C敏1叫5年冬季施工，無防凍劑，注：牛為蛙心跟蹤養(yǎng)護(hù)。理水泥書煤寂 特型水泥 |型.水泥成煤荻 理水調(diào)0 1皿感京態(tài)是站5姑”也詁齡期天）圖N膠凝材料強度增長率低鈣粉煤灰）w 倒兢覦 Munn, and Ashby 1983）陽】型：硅酸鹽卷濕 w型:低拱硅賤裁水部齡期（天）圖3摻和

57、料摻量不同的混凝土一年內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度發(fā)展叫】混凝土內(nèi)部由于硅酸鹽水泥水化引起的溫度升高，對摻入礦物摻和料的混凝土強度 發(fā)展的影響，與對純硅酸鹽水泥配制的混凝土相反，強度不隨溫度和齡期下降，而是始 終隨齡期增長。如圖2所示9，硅酸鹽水泥摻粉煤灰與否，強度發(fā)展的差別比低熱硅 酸鹽水泥的更顯著，原因是低熱硅酸鹽水泥中的早強組分3、和C3A含量低得多，本來 早期強度就較低，摻粉煤灰后達(dá)到不摻的相同強度的齡期較長。硅酸鹽水泥摻粉煤灰與 否當(dāng)28天強度相同時，則摻粉煤灰的后期強度增長率大得多。摻和料摻量越大，后期 強度增長率越大（見圖3）10，在現(xiàn)今摻和料使用較普遍的情況下，仍用28天作為驗收 齡期顯然有

58、悖于按照混凝土強度發(fā)展規(guī)律確定標(biāo)準(zhǔn)齡期的初衷不利用有摻和料混凝土 的后期強度，無疑是不經(jīng)濟的。更重要的是早期強度低些有利于混凝土的耐久性。2 “混凝土耐久性”的實驗室“指標(biāo)實驗”和現(xiàn)場混凝土結(jié)構(gòu)耐久性表現(xiàn)的差異為什么 要把“混凝土耐久性”打上引號？在這里引用一段Adam Neiville的論述：“不存在 一般含義上耐久的混凝土：如果我要為花園工具室修個地板，打算用上一年就推倒。某 種質(zhì)量的混凝土就耐久了，但這種混凝土用于一座大橋、一條隧道或一座大壩中也 許就不耐久了。所以，說某一混凝土是耐久的，或不耐久的是錯誤的。 實際上，有兩個界定耐久性的術(shù)語。第一個，即預(yù)期的服務(wù)壽命，預(yù)期值可以 規(guī)定為具

59、體的年限。如大型隧道為120年；或工業(yè)建筑為25到50年；或一座家庭的木 制房屋基礎(chǔ)要5070年。第二個術(shù)語涉及混凝土在預(yù)計暴露條件下的破壞過程。有的情 況下，例如一座牛棚，牛群要呼出大量二氧化碳；另外一種，例如處于適宜氣候中的一 座橋梁，可能又受到了凍融循環(huán)的作用。還要重復(fù)說的是，混凝土在一種條件下耐久了， 在另一些條件組合下就可能不耐久。沒有本質(zhì)上耐久的混凝土。”這就是說，不 能脫離在一定環(huán)境作用下的結(jié)構(gòu)來評價“混凝土的耐久性”。傳統(tǒng)上在實驗室里進(jìn)行的 混凝土各種“耐久性”快速試驗，只是一些在優(yōu)選原材料和配合比時相對比較的“指標(biāo) 實驗”11，而不能用以作為現(xiàn)場混凝土結(jié)構(gòu)驗收的標(biāo)準(zhǔn)。事實證明

60、二者是難以相關(guān)的。 其主要原因有三：實驗室的“指標(biāo)實驗”條件的簡化實驗室研究的特點是為了弄清 楚影響結(jié)果的因素及其規(guī)律，避免復(fù)雜因素的相互干擾，故常只改變一個因素、固定其 它因素，即忽略環(huán)境中各因素的交互作用?！敖换プ饔谩辈皇恰肮餐饔谩被颉榜詈献?用”，也不是“綜合作用”，而是整體作用。環(huán)境（例如溫度、濕度、流動的地下水等） 是變化的，不同因素在不同時期對不同工程可能有不同的作用。各種作用不一定同時發(fā) 生，交互作用的結(jié)果可能是加劇，也可能是削弱。例如夏季施工澆筑的混凝土，可能在 秋、冬季由于冷熱、干濕變化出現(xiàn)開裂，如果有水進(jìn)入，可能帶入侵蝕性介質(zhì)加劇潛在 的損傷危害；對于道路路面，夏季施工可