1混凝土开裂损伤与结构的安全性和耐久性.doc

精品文档第1章 混凝土开裂损伤与结构的安全性和耐久性 混凝土是当今世界上用量最大、用途最广泛的工程材料。在土木、水利与建筑工程，海洋及港湾建设工程，交通运输与铁路工程，甚至航空航天工程，都有混凝土应用的实例。混凝土材料为人类的文明与建设，作出了巨大的贡献。 我国是世界上混凝土生产与应用最多的国家。2004年，我国水泥的产量达到了94亿t；混凝土的产量约20亿m3。在我国，建造了大量的高层与超高层建筑，钢筋混凝土铁路桥、公路桥、跨海大桥，海港码头及航空港等。混凝土结构的安全性和耐久性，对我国人民来说尤为重要。 混凝土是一种人造石材，应具有类似天然石材的耐久性。但试验和应用证明：混凝土结构在使用过程中，受土壤中、水中及空气中有害介质的侵蚀，或混凝土材料本身有害成分的物理、化学作用，会产生劣化；宏观上会出现开裂、剥落、膨胀、松软及强度下降等，严重影响了混凝土结构的使用寿命，甚至会发生结构破坏、倒塌，造成人员伤亡和经济损失。 混凝土结构的过早劣化开裂与破坏，也是资源与能源的巨大损失，给环境带来了污染。 混凝土的开裂，是混凝土结构劣化病变的宏观体现，也会进一步引起其他病害的发生与发展。因此，要了解混凝土开裂的原因与机理；了解混凝土结构开裂与安全性、耐久性的关系；以便采取措施抑制裂缝的发生与发展。11钢筋混凝土建筑物的劣化现象 钢筋混凝土建筑物的劣化，一般来讲，是由以下8个方面造成的。开裂、漏水、强度劣化、大挠度、中性化、钢筋腐蚀、冻害与表面劣化等。如表11所示。但是，在这些劣化现象中，如中性化是造成钢筋腐蚀劣化的原因，但混凝土本身还没有发生直接劣化现象。而大挠度变形以及漏水等其他方面的原因，会造成混凝土结构物出现劣化现象；此外，开裂与强度劣化、钢筋腐蚀等，和混凝土本身的劣化现象混杂在一起，这些现象的相互关系如图11所示，是相当复杂的。因此，推论各种劣化现象的原因以及由此而引起的修补和补强也就变得复杂了。 因此，钢筋混凝土结构物是由混凝土和钢筋组成的，钢筋混凝土结构的劣化，可以认为是其组成材料劣化的结果。这样对劣化原因的推定，对维修、补强的方法，也可比较明快地选定。从上述观点出发，钢筋混凝土结构的劣化，可以分成混凝土的劣化和钢筋的劣化。如果把混凝土开裂作为混凝土劣化的代表，而钢筋的劣化以腐蚀为代表的话，那么这两种劣化现象的原因及其相互关系如图12所示。12混凝土的开裂1.2.1三混凝土结构开裂渐增的原因表示混凝土劣化征兆最一般的现象是开裂。自古以来对抑制混凝土开裂就有许多研究。关于混凝土发生开裂的原因、开裂现象的详细分析，如表12所示。其原因可以列举出40项以上。这些原因对裂缝发生的综合影响是复杂的。即使是现在，对裂缝发生的抑制与防止，还没有一个十分有效的方法，由于种种原因混凝土结构的开裂依然呈现出渐增的趋势。 1混凝土浇灌方法 伴随着混凝土泵送施工，必须是塑性、流动性混凝土，同时也带来砂率和单方混凝土用水量增大，其结果是耐久性降低，裂缝增加。 2骨料的质量下降 为了抑制骨料质量下降而带来的混凝土强度和和易性下降，要增加水泥用量，同时也带来混凝土裂缝增多。此外，由于使用具有碱活性的骨料，混凝土也由于膨胀而发生开裂。这也使得混凝土开裂增多。 3保护层厚度不够由于保护层厚度不够，碳化到达钢筋的时间变短了，混凝土中氯化物增加以及由外部浸人的氯化物增加，内部钢筋的生锈膨胀而导致发生开裂的现象也在增加。 4不同沉降与过我 由于结构物不同部位的沉降与过载，而导致的结构裂缝也在呈增加趋势。122钢筋混凝土结构物与建筑物的收缩开裂与荷载作用开裂 钢筋混凝土结构物与建筑物发生的裂缝，对不同结构部位所发生裂缝的位置以及裂缝的形态来看，可以估计到裂缝发生的主要原因。裂缝一般是在混凝土受拉应力集中的部位发生。混凝土的抗拉强度低，只有抗压强度的1/10左右。在窗户、出入口、换气口等开口部位的四个角，由于收缩最容易产生开裂。周边受约束较大的墙面；长向构件受约束力虽小，但受拉应力集中的部位，也会开裂。如图13图18所示。1.2.3环境条件的作用对混凝土结构弓I发的开裂 我国西部地区，气候条件特殊，冷热温差悬殊，干旱少雨，相对湿度低；混凝土结构在浇筑成型过程中，水分从混凝土表面迅速蒸发，如果养护不善，表面产生龟裂，如图110所示。 风蚀使混凝土表面在风沙的强力磨耗下，产生麻面，如图111所示。 西部地区气温低、温差大；昼夜之间温差更大。一天之内，、可能出现多次冻融循环。在反复低温冻融作用下，混凝土桥墩剥蚀开裂，如图112a、b所示。特殊的气候条件和生态环境，给混凝土施工也带来了困难；混凝土结构在服役过程中又受到严酷的环境作用。因此，提高混凝土结构承载力，控制裂缝的发生与发展，对保证混凝土结构的安全性、耐久性更显事要。碳化使混凝土中钢筋失去碱性保护而发生锈蚀，使混凝土开裂，如图113所示。 钢筋混凝土结构物遇到火灾时，由于温度迅速上升和干燥，发生网状细小裂缝的同时，在梁和柱发生几乎是等距离的粗大裂缝。而且有部分的爆裂剥落，如图114所示。混凝土结构受到酸、盐类的化学作用时，混凝土的表面受到侵蚀，大多数在钢筋位置发生开裂，混凝土表面部分剥落，如图115所示。 我国西部地区，盐碱地上的混凝土结构，受硫酸盐等侵蚀，从根部开裂发展到“断根”，如图116、图l17所示。氯化物渗透扩散进入钢筋混凝土结构，使钢筋锈蚀，保护层开裂，如图118所示。沿海的钢筋混凝土桥梁，更容易受到Cl的腐蚀开裂。如图119、图l20所示。 除了外部的氯离子通过扩散渗透进入混凝土结构内部，造成钢筋锈蚀，混凝土开裂以外，还有混凝土施工应用过程中带进的氯离子对混凝土结构造成的开裂破坏。例如使用海砂配制混凝土，往往使混凝土中Cl含量超标，造成钢筋腐蚀，混凝土开裂。如图121所示。 该超高层建筑2000年时才投入使用，不可能由于中性化使钢筋锈蚀，也不可能由其外部Cl的渗透扩散而造成钢筋锈蚀，只有内部存在Cl才能解释，即是由于使用海砂造成的。 我国沿海地区的部分钢筋混凝土桥梁，运行使用不到10年，钢筋严重锈蚀，混凝土保护层开裂，有的成片剥落，虽经修补，但23年后又开裂剥落，致使有些桥梁被宣布无法修补，需要重新建造。桥梁过早损伤破坏，以至失效重建，会给社会带来很严重的影响。桥梁倒坍或危桥不能通车，交通中断，运输不畅，不仅经济损失，也会带来民怨，影响党和政府在人民心目中的形象。 混凝土结构的开裂，导致过早损伤破坏，也造成资源的大量浪费，使有用的资源迅速转化成建筑垃圾，造成环境污染。以每延米混凝土结构桥梁的重量为20t来计算；全国公路危桥据保守估计约有3232451延米，总计约700万t钢筋混凝土材料将变为建筑垃圾，不仅造成资源损失、交通运输损失、资金损失，而且给环境也带来了严重污染。 据统计，我国1999年一年内因混凝土结构开裂损伤劣化，以及各种腐蚀造成结构的破坏，其损失约为（18003600）亿元。因各种侵蚀和结构劣化损伤，修补费用往往是初期建设费用的23倍。1.2.4国外混凝土结构开裂、劣化的情况 在国外，如在日本，也出现过混凝土结构开裂、突然破坏的情况。例如，新干线的混凝土隧道，由于混凝土受硫酸盐侵蚀开裂，使用不到10年，出现了大面积的剥蚀开裂现象，导致突然破坏，发生了砸在行走列车上的重大事故。这引起了日本建筑业界的重视，开始全面调查混凝土结构物的开裂损伤与劣化问题。日本于1999年调查了钢筋混凝土的土木结构物2344件（除隧道外），并将其劣化程度分成5级，如表13所示。将调查结果分成不同劣化程度的件数，按工程竣工年头划分所占件数的比例如图122所示。1964年及其以前建造的结构物，劣化度为III、IV、V级的占调查总件数的10；这时正好迎接东京奥运会，主要是因抢工，施工质量无保证而造成的；到了1985年，劣化度II级以下的建筑物占总调查数量（件数）已经降到 10以下，而且没有劣化度III、IV和V级的件数。说明当时工程的施工质量好转，抗劣化性能得到提高。 混凝土结构的开裂与损伤劣化，与施工质量的关系很大。日本在经济高速发展时期的1974年竣工的结构物1140件，现在调查发现，II级以上劣化程度的已达403件，约占35。说明该时期的施工只图速度快，对质量注意不够。 由图123可见，劣化的原因是混凝土质量低劣（蜂窝麻面、冷接缝、开裂等）和配筋不良（露筋、铁锈汁）等引起的。说明了确保混凝土浇筑密实，保护层厚度符合要求等施工精度十分重要。在劣化原因中，碱骨料反应有22件，盐害引起的有33件，但在1986年后，两者造成的劣化现象消除了。 由图12可见，钢筋混凝土结构的劣化是由混凝土劣化和钢筋劣化造成的。但这两方面的劣化构与混凝土的开裂有关。由于混凝土的开裂，使碱骨料反应、冻害、中性化、氯离子扩散渗透等进一步发展，促进了其他病害的发生与发展。混凝土的开裂与钢筋锈蚀是一种相互关联的劣化现象。13混凝土开裂原因的分析 混凝土是由水泥浆将砂、石粘结起来而成的多相复合材料。混凝士的收缩开裂，主要是由水泥浆的收缩开裂所造成。 例如：以315g水泥，相对密度（相对于水）为 3.15，与 200cm3水拌合成水泥净浆（w/c=0.64），初始体积为100200=300cm3。假定1cm3的水泥完全水化后产生2cm3的水化物体积；则水泥净浆在不同水化程度时，毛细管孔体积不同，即使100水化，还有33的毛细孔，如图124所示。造成水泥石收缩开裂。对不同水灰比的水泥净浆，达到相同的某一水化程度时，水泥的固体水化产物相同，但毛细孔体积不同。例如水灰比为0.7、0.6、0.5和0.4的四种水泥浆体，假定其水化程度均为 100，完全水化水泥的固体计算体积均为 200cm3；但不同水灰比的硬化水泥石中，毛细孔的体积不同，分别为 120cm3（总体积的37）、 88cm3（总体积的 30）、57cm3（总体积的 22）和 26cm3（总体积的11），如图125所示。虽然不同水灰比的水泥浆中，毛细孔的体积不同，但都会产生收缩。收缩值也因水灰比而异。 水化的水泥浆体暴露于相对湿度低于100的环境时，将开始失水收缩。如果硬化水泥浆体试件在收缩过程中发生约束，将会产生收缩应力，如果此应力大于硬化水泥浆体试件的抗拉强度，则会发生开裂，如图126所示。 由上述可见，水泥水化物将砂、石粘结成为混凝土。当混凝土中的硬化水泥浆失去毛细孔里静水张力所保持的水及失去硅酸钙凝胶内的物理吸附水时，就会导致混凝土的收缩变形。在混凝土收缩的过程中，有约束的条件下，就会造成混凝土的开裂。 据估算完全干燥的硬化水泥浆体于缩率可达 10，000106，实际已测得值为4，000106；混凝土中的骨料可认为不收缩，故混凝土实测的手缩率大约在（2001000）106的范围内。有的学者认为：“裂缝与混凝土同时存在”。也即混凝土必有裂缝。裂缝是混凝土材料不可避免的。这是水泥基材料先天的缺陷。 对于混凝土技术工作者来说，必须探究混凝土裂缝形成的原因，采取方法加以预防，降低有害裂缝的出现，对有害裂缝采取补救措施。 混凝土发生干燥收缩开裂的主要原因和条件归纳如图127所示。从中可以找出控制裂缝发生的对策。由图127可见，混凝土的干燥收缩开裂，由开裂发生的条件所控制；也就是由自由收缩率、约束率、约束收缩率、约束收缩应力、抗拉强度和伸长能力所决定。而混凝土 开裂发生的条件则有内因和外因，以及结构物主要原因（构件尺寸以及钢筋间距）等方面。也就是说，要从混凝土的组成材料和配合比；从结构设计以及施工环境和条件等方面；去控制混凝土的收缩开裂。 1.4混凝土裂缝的类型 1.4.1按裂缝的分类 1按裂缝的深度分类 （1）表面裂缝混凝土表面出现的浅层裂缝。 （2）深层裂缝裂缝延伸至部分结构断面。 （3）贯穿裂缝裂缝延伸至整个结构断面，将结构分离。 2按裂缝开度的变化分类 （1）死裂缝裂缝的宽度与长度不再变化。 （2）活裂缝裂缝宽度随外界环境和荷载条件变化而变化，但其长度木变或变化不大。 （3）增长裂缝裂缝的宽度或长度随时间而增长。 3按裂缝产生的原因分类 （1）于缩裂缝混凝土中水泥石的毛细管孔隙，在干燥过程中失水，产生毛细管张力，使混凝土产生体积收缩，体积收缩增大，混凝土会产生开裂。混凝土发生收缩变形时，由于周围约束存在，使混凝土产生约束应力，如果这个应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会产生收缩开裂。 （2）温度裂缝大体积混凝土浇筑后，由于水化热使混凝土温度升高，当温升到达高峰后，由于环境温度较低，混凝土温度开始下降时，在降温过程中混凝土发生收缩；在约束条件下，当混凝土温降收缩变形大于极限拉升变形时，容易发生开裂；称之为温度裂缝。还有另一种温度裂缝是由于混凝土内外温差引起的。例如混凝土遭受寒潮侵袭，或夏天混凝土遭受阳光暴晒后突然下雨，都会使混凝土内部与表层产生很大温差；混凝土表层温度下降，而内部温度基本不降，内部混凝土对表层混凝土起约束作用，也会导致温度裂缝的发生。 （3）钢筋锈蚀裂缝混凝土中的钢筋，由于混凝土中性化，或者氯离子的扩散渗透等，会产生锈蚀，其锈蚀产物氢氧化铁的体积比原来增大24倍。从而对周围混凝土产生膨胀应力，当该应力大于混凝土抗拉强度时，就会产生开裂。这种裂缝一般都为沿着钢筋长度方向发展的顺筋裂缝。（4）碱一骨料反应裂缝碱骨料反应（AAR）有碱硅酸反应和碱碳酸盐反应两种。水泥中的碱（Na2O、K2O）和骨料中的活性SiO2、微晶白云石，以及变形石英等发生反应，生成吸水性很强的胶凝物质。当反应产物增加到一定数量，且有充足水分时，就会在混凝土中产生较大的膨胀作用，导致混凝土开裂。这种裂缝称为碱骨料反应裂缝。在裂缝中会伴有白色浸出物。这种裂缝常为地图状分布。 （5）超载裂缝当混凝土结构受超载作用时，其结构构件会产生裂缝，称超载裂缝。 此外，常见的混凝土裂缝还有地基不均匀沉降裂缝，以及地基冻胀裂缝等。1.4.2不同构件、不同部位的主要裂缝形态日本的笠井芳夫根据结构构件所处的部位、相应的环境（室内、外）条件，将混凝土裂缝的主要开裂形态、原因、发生时期，以及危害程度等，汇总如表14。这对现场裂缝调查，是很有参考价值的。1.5裂缝允许宽度 裂缝是否有害，取决于裂缝宽度、裂缝性质、所处环境，以及所采用的标准而定。 对钢筋混凝土的建筑物来说，允许的裂缝宽度应根据结构物所要求的性能来决定。对钢筋混凝土结构的建筑物所要求的性能应包括：安全性、使用性、耐久性与修复性等四个方面。 （1）安全性结构的承载能力、韧性（变形性能、抗震性能）、刚性等。此外，还要考虑到保护层及饰面瓷砖剥落时，对第三方面的影响程度。 （2）使用性防水性、气密性等；美观、景观也应考虑在内。 （3）耐久性结构物服役期间能否维持其性能。 （4）修复性维护管理及性能降低时是否容易修复。1.5.1裂缝宽度与钢筋腐蚀在钢筋混凝土结构构件，一般情况下，在设计荷载作用时，发生宽度为0.10.2mm左右的弯曲裂缝。发生开裂部分对钢筋的腐蚀，不单看到表面裂缝宽度，还必须考虑到保护层厚度、环境条件（是否与水接触，周围环境空气中成分、温度等）等方面的影响。混凝土开裂后，水分和空气通过裂缝渗入混凝土中，是影响钢筋腐蚀的因子。裂缝宽度和钢筋腐蚀的关系，早就有这方面的研究了。表15是根据不同研究者试验研究的结果汇总而成。由表l5可见： （1）裂缝宽度和钢筋腐蚀有密切的关系在相同环境条件下，相同的保护层厚度，裂缝宽度大者钢筋易受腐蚀。 （2）裂缝和钢筋腐蚀之间没有特定的相关性例如日本学者西山、秋元及富折的试验，即使裂缝宽度相同，但保护层厚度大的钢筋不生锈。暴露试验12年的梁，承载力没有下降。 （3）环境条件对钢筋腐蚀影响大雨量、温度以及相对湿度的环境因素中，对钢筋腐蚀影响最大的是相对湿度。相同保护层厚度的混凝土构件，裂缝宽度相同，相对湿度越大，腐蚀速度就越快。经：1年、2年、5年、10年暴露试验的试件，钢筋锈蚀的情况如表16。由表16可见，裂缝宽度相同，保护层厚度大的，钢筋受腐蚀时间推迟。保护层厚度相同，裂缝宽度小的，钢筋受腐蚀时间推迟。图128说明暴露试验经过的年数和腐蚀长度率（钢筋腐蚀部分的长度钢筋全长）100）关系。由此结果可见：保护层厚度都为3cm的情况下，裂缝宽由0.lmm，0.2mm到0.3mm，宽度越大，腐蚀长度率越大。也可以认为，裂缝宽度越大，腐蚀程度越大。一般情况下，裂缝宽度在0.2mm以下，钢筋腐蚀断面损失是相当轻微的，对钢筋的抗拉承载力影响也很小。 从式（11），式（12），式（13），可见，裂缝中的漏水量与裂缝宽度的3次方成正比。而实际裂缝漏水比这个计算值还大。裂缝宽度对渗水影响是相当大的。因此，将裂缝变小、分散；裂缝宽度降低后，降低漏水的效果是十分明显的。 2建筑结构物防水性允许的牟维宽度根据实际建筑物的调查，关于防水允许的裂缝宽度如表17所示。裂缝宽度与漏水量之间的关系如图129所示。由图l29可见，裂缝宽度0Zmm时已有明显漏水，裂缝宽度大干0.5mm时，漏水量直线上升。因此，从漏水角度来看，裂缝宽0.2mm时，必须进行修补。在各研究者研究结果的基础上，假定厚度10cm的构件，在水压0.001N/mm2（风速50m/s时的风压）作用下，漏水量的试验结果如图130所示。 由图130可见，即使在某种程度的水压作用下，裂缝宽005mm时，透水量都将明显降低。1.5.3国内外技术标准中裂缝的允许宽度 如上所述，裂缝是否有害，常与裂缝宽度、裂缝的性质、保护层厚度，以及所处环境和所采用的标准而定。 一般肉眼可见的裂缝范围为0050.02mm。本书所讨论的裂缝是宏观裂缝；裂缝宽度0.05mm。裂缝宽度0.05mm的，属无害裂缝，对防水、防腐蚀与承重的影响均可忽略不计。 下面介绍国内外对混凝土裂缝宽度的规定。 （1）我国水利部在混凝土坝养护修理规程中，对钢筋混凝土结构需要修补的裂缝做了规定。如表18所示。 （2）我国海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范（JTJ2752000）对最大裂缝规定如表19。 （3）美国ACI224委员会对裂缝宽度的规定。从耐久性方面考虑允许的最大裂缝宽度如表l10。 美国AC31895允许的裂缝宽度（mm）：室外构件：0.33；室内构件：0.41。（4）欧洲混凝土委员会的有关规定。根据混凝土结构耐久性要求、结构所处条件及荷载作用的情况，对允许的最大裂缝宽度做出了规定，如表111所示。（8）各国所提出的由耐久性决定的允许裂缝宽度的标准。日本、法国、美国、前苏联及欧洲共同体等提出的，由耐久性决定的允许裂缝宽度如表115所示。 上述可见，各个国家在一些规程中，对混凝土结构允许的裂缝宽度量值上是有差别的。主要与混凝土所处的环境条件、混凝土材料的品质及施工质量所达到的水平等方面有关；还与混凝土结构表面涂层的质量有关。16强度劣化与结构开裂 所谓强度劣化是混凝土强度发展到某一最大值以后，强度逐渐降低的现象。这种劣化现象无论是在空气中、水中或土壤中，都存在；只不过由于环境条件不同，同一强度等级混凝土所能达到的最大值所经历的时间不同，劣化达到同一强度时，所需的时间不同而已。 混凝土是一种人造石材，是一种化学复合材料。主要是依靠水泥水化时产生的水化物把砂石胶结在一起，才能成为一个整体，具有强度。因此，水泥的水化物的数量和质量决定了混凝土的强度及其劣化。水泥水化物不管是在空气中、水中或土壤中，都是不断发生变化的；例如，如果其中的Ca(OH)2。受到中性化或溶出，水化硅酸钙等就逐渐分解，降低其胶凝性质，从而会导致强度下降，造成强度劣化。在图11中可见，由于强度劣化可以引起开裂与漏水，也会直接引发结构的安全性能。因此有必要进一步了解强度劣化的发生和发展，以及强度劣化的机理，并找出对策。161强度劣化的试验研究 本书作者从美国开拓局编著，由日本近藤素夫译的混凝土手册（Concrete Manual）（国民科学社刊，1966年出版）中发现了混凝土强度与龄期关系如图131所示。 图131中的实线为连续湿养生的强度发展曲线，强度是缓慢上升的。但是，如果湿养护后28d，一直存放试验室空气中，强度逐步增加，但90d龄期后，强度则逐步降低，到180d龄期时的强度比强度最大值降低了4MPa。其他经过3d、7d、14d湿养护的试件，之后也放在试验室的空气中，强度（180d）均比各龄期湿养护的强度最大值有明显地降低。 日本北海道大学的一位硕士在论文中做了这样的试验：混凝土成型后，将试件连模一起存放，测定不同带模存放时间，混凝土的强度、弹性模量与龄期的关系，如图132所示。 由图l32可见： （1）墙体混凝土总的来说，混凝土浇筑后。带模存放时间越长，强度和弹性模量都有增大的倾向。带模存放1d与5d的试件，4周强度差约2.8MPa；弹性模量4周相差0.3104MPa。从强度来看，带模存放的试件，无论是周、Zd、3d、4d和sd，其强度发展3个月龄期时达到了最大值，以后随着龄期的发展不断下降。带模存放不同龄期的28 d强度与 2年龄期强度如表116所示。一般强度下降1015。 （2）柱子混凝土带模放置的柱子混凝土强度，28d龄期时，存放1d、3d和5d的强度分别为14MPa、18.2MPa和200MPa；到6个月时，强度达到最大值，分别为23MPa、22MPa和25MPa；此后强度下降，1年龄期时分别为20.5MPa、 22MPa和 22MPa。比 28d龄期时强度高，但比强度最大值也有明显下降。 弹性模量也有类似情况。 但是，壁的混凝土厚度小，而柱子混凝土厚度大，前者易受干燥影响，强度差异稍大。2年龄期时带模存放1d与5d的强度差2.8MPa；而柱子混凝土，在1年龄期时，id与sd强度才相差1.2MPa。1.6.2强度劣化的工程检测 日本北海道西部小楷港建造时，从1899年开始，累计制作了6万个以上的砂浆试件，存放于海水中、空气中和淡水中，进行外观及抗拉强度检测。砂浆试件外形为8字型（如图133），厚22 .2mm，最大直径50mm，颈部直径30mm。配制砂浆试件时采用了13种水泥、10种细骨料，15种火山灰，通过不同的组成及配比，制作了491种砂浆试件共6万个。不同制作年代，不