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混凝土基础知识讲座n 第三课n 混凝土的质量通病与防治n 掺加外加剂的混凝土拌合物在凝结硬化前有时会出现一些异常现象，其成因一般不是混凝土外加剂本身有什么问题，而多是因使用不当或其他因素造成，现就常见的异常现象分别介绍如下：n . 离析、泌水n 其表现如下：n a. 坍落度试验时，中心有骨料堆积，边缘有水析出；n b. 运输途中表面只见水层(手推车与机动翻斗车运输时最明显)；n c . 成型后表面析出水层；n d. 混凝土泵送时因离析造成堵管。n 原因分析如下：n a.坍落度大:.砂率偏低；.用水量大；.外加剂中的减水成分少而缓凝成分多。n b.水泥用量少。n c. 未使用减水剂或减水剂与水泥不匹配。n d. 缓凝剂尤其是羧酸盐、磷酸盐和糖类用量过大。n e. 二次加水。处理方法：根据不同情况采用不同方法，如：调整配合比、加大砂率和水泥用量、适当减少粉煤灰等掺合料的量、更换与所用水泥适应的减水剂或调整减水剂用量并减少用水量、调换缓凝剂为缓凝减水剂、使用增稠剂等。n .混凝土拌合物坍落度太小n 其表现为混凝土拌合物太干，坍落度小或无坍落度，使混凝土浇注、运输与泵送困难或造成堵管。n 原因分析如下：n .如果用相同配合比以前未出现此现象，则可能是：n .外加剂内的减水剂含量不足或失效，也可能是外加剂与所用的水泥品种、性能不适应。n .对所用水泥和粉煤灰等掺合料的需水量未测准。n .砂石含水率未测准导致水的计量误差。n .原配合比因材料变化而不适应。n .搅拌站量水装置故障。n .如果用新的配合比，则可能是：n . 原材料试验不准(如需水量、含水率等)，或配合比试配不准。n .同第、条。n 处理方法：根据产生的原因采取相应的方法。n .混凝土拌合物的和易性差n 其表现为混凝土拌合物虽不干，坍落度也不很大，但却出现分层、露石等，浆体不像熬透的粥那样使石子均匀分布。会造成泵送困难甚至堵管。n 原因分析如下：n .砂率偏小；n .混凝土中0.15mm以下的细粉含量偏小；n .减水剂未使用或用量不足。n 处理方法：根据产生的原因采取相应的方法。n .坍落度损失快或假凝n 其表现为混凝土拌合物在半小时内的坍落度能损失5080mm或失去流动性，发硬。造成泵送、运输、浇筑困难。n 原因分析如下：n .主要是外加剂配方不当，如：减水剂对使用的水泥不适应、非引气性减水剂掺量大于1.2%或缓凝剂掺量偏少、早强或速凝剂掺量过大等。n .混凝土搅拌温度或环境温度偏高。n .水泥初凝指标不符合标准。n 处理方法：根据产生的原因采取相应的方法。如采用混凝土搅拌后13分钟(或浇筑前)掺加减水剂的“后掺法”、更换外加剂、加入适量的缓凝剂与保塑剂、降低水温或骨料温度、更换合格水泥等。n .过度缓凝n 其表现为混凝土拌合物在掺减水剂后24小时仍未凝固、成型面有泌浆多呈黄褐色或混凝土表面已凝结但下面还软，呈橡皮状。n 原因分析如下：n .减水剂(普通、缓凝减水剂)掺量过大；n .气温低又未及时调整缓凝剂掺量(尤其是羧酸类、糖类)；n .水泥质量不合格或冷天使用矿渣水泥时，掺外加剂的混凝土搅拌时间太短(尤其是掺干粉外加剂最易发生)。n 处理方法：n .分析减水剂超掺的原因并加以纠正；n .通知供货的外加剂厂家调整复合外加剂的配方比例；n .若是水泥品种的原因，则调换水泥；n .对过度缓凝的混凝土部位加强保温养护，使其保持不失水分、不受外力压、拉、扭、拱，不受震动。待减水、缓凝作用消失后，混凝土强度一般不受影响。但若缓凝时间超过72小时，混凝土强度有不同程度下降的可能。经回弹或钻芯取样检测鉴定，如果确有强度降低时，可按后面二条处理。n .终凝后强度过低n 其表现为混凝土虽已凝结，但强度比同龄期、同配比的其他混凝土或试配结果低得多。n 原因分析如下：n .由于引气型减水剂掺量过大，使混凝土内含气量超标；n .外加剂中三乙醇胺含量过大；n .混凝土受冻或环境温度很低。n 处理方法：n .加强对浇筑混凝土的振捣，使混凝土内的含气量降低；n .加强对成型混凝土的保温或加大混凝土防冻剂的用量；n .对所用的外加剂进行鉴定，若有问题则进行修改；n .已浇筑并凝结的混凝土，若发现强度过低则应铲掉重新浇筑。n .混凝土表面沉降裂缝n 其表现为混凝土在初凝前后，在钢筋上方会出现宽而浅的裂缝。n 原因分析如下：混凝土拌合物掺入减水剂后较粘稠，浇筑后不易完全沉平，初凝开始前后拌合物会逐渐沉实。但在钢筋的上方因钢筋支撑而不能与其他部位同时下沉，因此出现裂缝。n 处理方法：对已浇筑成型的混凝土构件上表面，在混凝土接近初凝时进行二次压面，特别是裂缝处必须抹压至裂缝消失。n .粘罐、抓底n 其表现为混凝土拌合物发黏，虽有流动性但手工翻拌困难；若放在铁板上不易铲起；铲起后会发现混凝土与铁板接触面发干。因此会产生粘罐与抓底甚至堵塞泵管的现象。n 原因分析如下：n .混凝土搅拌机使用不当或搅拌机设计不合理(滚筒式搅拌机易发生)；n .水泥用量偏大；n .高效减水剂用量过大；n .外加剂的引气性能严重不足；n .使用了硫铝酸盐水泥。n 处理方法：针对产生的原因进行处理。但在改变前必须将罐、车、泵、吊斗等处粘结的混凝土清除干净。n .混凝土强度不足：这里首先说明一点，预拌混凝土的强度不足一般并不常见但不排除偶而发生。混凝土强度不够必将伴随有“抗渗能力降低”、“耐久性降低”，更重要的是影响结构的承载能力。因此必须引起足够的重视。n 其主要表现为：n .混凝土强度降低，28天（56天）强度低于设计强度值；n .抗裂性差，结构梁、板的下部侧面与底面会产生竖向裂缝，柱的受拉部位会产生横向或倾斜裂缝；n .严重时结构会产生较大变形，受压部位会出现混凝土被压缩形成的凸纹或碎末。结构刚度不足，梁、板出现向下挠曲；n 原因分析如下：n .水泥质量差，实际强度低。这里有可能是水泥出厂质量差，如安定性不合格；也可能是水泥保管条件差或受潮而造成其质量差。n .骨料质量差：如发现混凝土试块试压时有较多石子被压碎，则说明石子的实际抗压强度低于混凝土设计强度值而导致混凝土强度降低。另外，石子体积稳定性差；针、片状颗粒含量高；砂、石中有机杂质、粉尘、云母等含量高都会造成混凝土强度下降。因此，建议预拌混凝土用石子最好用卵石或硬质碎石(二次锤破碎石)。n .拌合水质量不合格：如水中有机杂质、盐类等含量高都会造成混凝土强度降低。n .外加剂质量不合格：如使用劣质外加剂、外加剂中缓凝剂用量过大或未随温度变化而调整缓凝剂的掺量等都会使混凝土强度降低。n . 结构混凝土受冻：在冬期施工时，因外加剂中防冻剂掺量不足或质量不好、现场对混凝土结构的保温养护不好等，造成混凝土受冻而形成强度降低。n .混凝土配合比不当：如水灰比、骨灰比、砂率等不符合要求等。n .搅拌站设备与计量出错或搅拌不匀等。n .混凝土运输、浇灌时，振捣不实、容器与模板严重漏浆、自行加水；浇灌后养护不好造成混凝土失水、受冻或过早拆模、承重等。n 处理方法：视具体情况而定。经检验结构混凝土的实际强度后，若与设计强度相差在5%以内时，可考虑利用混凝土的后期强度或减少结构的荷载；若相差较多时，可考虑采用结构加固或拆除重建。n . 碱集料反应：按GB146842010建筑用砂标准中的定义是“指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。”其发生的原因是由于含有无定形的或结晶程度低的二氧化硅组成的集料，在混凝土中会被水泥浆液相中的碱和石灰侵蚀并发生反应，生成一种固体的，黏滞状的或液体的二氧化硅凝胶粘附于有活性的骨料(如蛋白石、玉髓等)周围。这种凝胶吸水后，可能是无限膨胀型的，也可能是有限膨胀型的凝胶，干燥后都会结晶出来并产生膨胀应力，破坏硬化后混凝土的物理结构和力学强度，使混凝土表面出现地图状开裂，直至混凝土全部毁坏。n 混凝土的“碱集料反应”大致可分为两类：一是碱硅酸反应(包括反应速度极慢的碱硅酸盐反应)，对混凝土工程破坏最甚。二是碱碳酸盐反应，主要是使用碳酸盐质岩石时会产生。n “碱集料反应”的判别方法：n 外观评估判别：主要是从裂缝与泌出物判别n .网状裂缝：典型的裂缝网为龟背纹，接近六边形，多出现在混凝土不受约束(无筋或少筋)的情况下。有时也会出现顺筋裂缝。这里应指出：混凝土“碱集料反应”的裂缝与收缩裂缝是不同的。首先是裂缝出现的时间，收缩裂缝多在混凝土浇筑后几天内；而“碱集料反应”的裂缝则多在数年甚至一、二十年后才出现。其次是收缩裂缝的环境越干燥裂缝越扩大；而“碱集料反应”的裂缝则是环境越湿润裂缝越增大。第三是在受约束的情况下，收缩裂缝是垂直于约束力方向；而“碱集料反应”的裂缝则是平行于约束力的方向。n .裂缝有泌出物：混凝土工程的“碱集料反应”产物半透明的乳白色或黄褐色二氧化硅凝胶多会顺裂缝渗流出来，是其特征。n .取芯检验判别：即用“钻芯取样”法从混凝土结构内部取出具有代表性的必要数量的试件，通过以下三方面的检验分析进行判别：n .试件外观检验；n .试件膨胀性检验；n .试件抗压强度检验。n .裂缝：随着预拌混凝土的发展，在实际工程应用中也存在不少技术上有争议的问题，裂缝就是其中之一。裂缝是混凝土最常见的质量缺陷，但使用单位却认为预拌混凝土出现裂缝的机率比现场搅拌混凝土的要大，并由此断定产生裂缝是由于预拌混凝土有质量问题。众所周知，预拌混凝土厂的工艺设备较先进，有专业的技术管理人员，因此所生产的混凝土质量是稳定的。而混凝土的早期裂缝是由于其在凝结硬化过程中产生的收缩变形引起的。“收缩”是混凝土暴露在相对湿度小于100%的环境中产生干燥收缩的简称。由于环境条件的不同，混凝土会产生各种类型的收缩变形，归纳起来可分为五大类如下：n 1.塑性收缩：混凝土浇筑成型后，由于重力作用，粗骨料与水泥颗粒比重大，易产生沉降；水分比重小，易上浮至混凝土上表面产生泌水。其中，水泥浆若浮至混凝土表面会产生外分层；水泥浆若浮至粗骨料下方则会产生内分层。所以，混凝土若产生泌水，造成塑性收缩则是一种不可逆的变形。混凝土水平结构表面暴露部分，如混凝土地面表面、钢筋混凝土楼板的表面等，其塑性收缩产生的外观体积变化可达2.0%。n 2.干燥收缩：当混凝土所处环境的相对湿度小于100%，混凝土表面水分便蒸发出来，产生干燥收缩。混凝土干燥收缩开裂，主要是由于混凝土中毛细管随着水分的散失而逐步变形，产生很大的毛细管压力，使混凝土内部产生拉应力，当这个应力超过混凝土材料的抗拉强度时，就会产生体积收缩而开裂，这就是通常所说的“干燥收缩裂缝”。对于钢筋混凝土结构的墙、板，这类裂缝一般发生在混凝土浇筑后的三个月以内。 n 3.自收缩：又称化学收缩，是由于水泥水化产物的体积小于原来水泥和水的体积和。经专家计算，自收缩引起的体积减少约在8%左右。当水灰比大于0.5时，混凝土自收缩与干燥收缩相比，可忽略不计；但当水灰比小于0.35时，特别是高性能混凝土，因其体内相对湿度很快降低到80%以下，其自收缩值相当可观。当它与温度收缩叠加在一起时，危害更大，成为高强、高性能混凝土开裂的重要原因。n 4.热收缩：水泥在水化过程中产生大量的热量，使混凝土构件中心温度升高并在一定龄期时出现温峰，之后温度才开始下降，产生温度梯度，形成热收缩。当温度下降过快，使热收缩过大时就会形成混凝土开裂，且裂缝多为贯穿性。n 5.碳化收缩：在前面第三讲(一1)已介绍，且对混凝土强度有增强，产生的裂缝也多为表面的。但由于其可能产生对钢筋的危害，所以应尽量减少混凝土在空气中暴露的时间。n 1.认为高早强的水泥是质量好的水泥：为加速施工进度，建设单位和施工单位欢迎早强水泥。水泥生产厂家为适应这个要求，采用新法生产高C3S、高比表面积的超早强水泥。目前，我国新的水泥标准规定的三天强度已比旧标准有所提高，而现在市场上有不少水泥却超过新标准很多。如前所述，过高的早强容易产生早期裂纹。同时，高早强容易引起后期的的性能劣化。因为早期快速水化，在水泥颗粒表面生成较坚硬的水化物膜阻碍后期水化的进行，后期水化在受约束条件下进行，易产生内应力而产生内部结构微裂纹。早强型(R型)水泥是水泥品种之一，适用于某些紧急工程，它不是一种到处都适用的优质水泥。n 2.认为强度越高、水泥用量越多的混凝土质量好：目前，一些建设单位和施工单位，为使28天强度达到百分之百的保证率，更有的为达到3天的高强度，配制混凝土时预留的富裕强度提高；又因高流动性的需要，水泥用量也大幅度增加。实际上这不仅是个经济问题，同时带来了混凝土的质量问题。这是由于高水泥用量在早期和后期易产生裂纹，而裂纹对混凝土的耐久性是致命伤。国内外经验表明，水泥用量在350kg/m3内的C40级混凝土一般不易开裂，是优质混凝土。但水泥用量在400500kg/m3时，有开裂的危险。3.认为在混凝土内加膨胀剂是防止裂缝的灵丹妙药：无可否认，掺膨胀剂是混凝土补偿收缩的有效措施。但膨胀剂补偿收缩是有条件的，主要是因为膨胀剂必须与大量的水发生化学反应才能发挥其膨胀性能。我国混凝土膨胀剂行业标准规定的膨胀率是指砂浆泡在水中养护的膨胀率。但工程上用膨胀剂的是混凝土而不是砂浆，且混凝土中的骨料不会膨胀，所以膨胀剂对混凝土与砂浆的效果是不一样的。同时，用于工程上的大部分混凝土构件是不可能长期泡在水中的，在缺乏足够水分的环境下，膨胀剂就很难发挥作用。相反，在混凝土硬化后期还可能会因其产生延迟钙矾石而发生膨胀开裂。n 2.配合比控制：n .在满足泵送的情况下，尽量降低砂率。n .在满足28天强度的情况下，尽量减少水泥用量。n .严格控制水灰比，在满足最小用水量的情况下，尽量少用水，更不允许搅拌站以外的二次加水。n .在满足28天强度的情况下，尽量加大磨细粉煤灰或矿渣、沸石粉等的掺量，有利于控制混凝土早期裂缝。n .在高温季节，应尽量降低混凝土出机温度并采取缓凝措施。 n 3.施工现场：n .布料：混凝土布料应分层并均匀，防止集中堆料造成粗骨料沉积一处或过振。n .振捣：混凝土振捣时振动棒移动间距应与其振幅相适应，每点振捣时间一般以1020秒为宜。振捣时间过长会造成粗骨料下沉，表面砂浆层过厚，易产生构件表面晚期裂缝。混凝土浇筑后12小时或初凝前，应进行二次复振，这样有利于混凝土强度提高和避免早期裂缝。n .表面抹压：在混凝土初凝后用手按其坑深在5mm以下时，应用木抹子拍打、抹平（或搓毛）两遍，有利于愈合表面早期裂缝。n .养护：混凝土成型后，适时提供良好的温、湿度环境，防止混凝土因表面与内部温湿度、硬化程度差异而造成裂缝。最好用湿水的棉毯、草帘等覆盖后在用塑料薄膜盖严。保持混凝土表面温湿度基本与内部相差不多的环境至少在七天以上。n .幼龄混凝土保护：目前各工程都是在快节奏、短工期的情况下施工，有的建设单位甚至要求三至五天一层楼。使施工单位往往在楼板刚施工完几小时就将钢筋、模板、脚手架器材、墙体材料等过早堆放在上面。使楼板过早承载荷载