现代混凝土存在的问题及对策

1、现代混凝土存在的问题及对策分析水泥工程结构研究混凝土混凝土甲方管理监理结构设计结构设计提高比表面积, 增加C3A、C3S流变性能下降收缩增加水化热增大抗化学腐蚀性下降后期强度增长小骨料级配变差针片状颗粒增多混凝土流变性能下降 混凝土耐久性下降混凝土耐久性下降一、现代混凝土的技术特征一、现代混凝土的技术特征混合、搅拌、成型比其他结构材料（钢材、木材）耐久体系必然复杂：体系必然复杂：原材料不能提纯，成分波动原材料不能提纯，成分波动微结构的不确知性微结构的不确知性水泥水化形成复杂的水泥水化形成复杂的凝胶，在目前技术水平下难以测定。凝胶，在目前技术水平下难以测定。微结构形成的环境和时间的依赖性微结构形

2、成的环境和时间的依赖性对温对温度、湿度的敏感性；水化不断进行造成动态度、湿度的敏感性；水化不断进行造成动态的微结构。的微结构。性能的不确定性。性能随微结构的发展而发性能的不确定性。性能随微结构的发展而发展展, ,而微结构具有不同层次而微结构具有不同层次( (宏观层次、亚微宏观层次、亚微观层次、微观层次观层次、微观层次) )的多相的多相( (固相、液相、气固相、液相、气相相) )的非均质性的非均质性( (依配合比不同而离散依配合比不同而离散) )因此：混凝土属于混沌体系（非线性体系），具有“蝴蝶效应蝴蝶效应”事物发展的结果对初始条件具有极为敏感的依赖性.初始条件极小的偏差将会引起结果的巨大差异。

3、工业化、集约化是社会生产发展的趋势，促使了现代混凝土的发展。2、什么是现代混凝土？、什么是现代混凝土？ 现代混凝土是建立现代混凝土是建立在混凝土化学外加剂在混凝土化学外加剂和矿物掺合料两大混凝土科学技术进展和矿物掺合料两大混凝土科学技术进展基础上的六组分混凝土基础上的六组分混凝土。 预拌混凝土预拌混凝土是现代混凝土的主体品种。是现代混凝土的主体品种。以预拌混凝土、泵送为主流。拌和物的以预拌混凝土、泵送为主流。拌和物的流变性能成为重要问题。流变性能成为重要问题。3 3、现代技术与性能特征、现代技术与性能特征减小了强度对水泥的依赖性减小了强度对水泥的依赖性水胶比较低，浆骨比较小水胶比较低，浆骨比较

4、小严酷环境的工程增加，使耐久性要求日益严酷环境的工程增加，使耐久性要求日益突现突现在水泥水化热增大、强度提高的同时，结在水泥水化热增大、强度提高的同时，结构尺度增大，改变了大体积混凝土的概念构尺度增大，改变了大体积混凝土的概念使用混凝土强度范围很宽，从使用混凝土强度范围很宽，从C20(C20(极少量极少量C15)C15)到到C80C80矿物细粉的掺加与混凝土的高性能化矿物细粉的掺加与混凝土的高性能化 1) 1) 矿物细粉的功能矿物细粉的功能 密实结构密实结构 胶凝材料低内能胶凝材料低内能 2) 2) 低水胶比、低水泥用量、低单位体积用水量等低水胶比、低水泥用量、低单位体积用水量等技术理念得以成

5、功实践技术理念得以成功实践 “外加剂使混凝土进入大流态时代外加剂使混凝土进入大流态时代, ,实现泵送，实现泵送，而粉体掺合料使泵送混凝土走向成熟而粉体掺合料使泵送混凝土走向成熟” 混凝土材料满足强度、工作性和耐久性的要求，混凝土材料满足强度、工作性和耐久性的要求，完成了一次重要的螺旋式上升。完成了一次重要的螺旋式上升。4、现代六组分混凝土的技术路线、现代六组分混凝土的技术路线高性能混凝土技术迅速开发和应用高性能混凝土技术迅速开发和应用5、现代混凝土的发展方向、现代混凝土的发展方向 进入二十一世纪，混凝土研究和实进入二十一世纪，混凝土研究和实践将主要围绕两个焦点展开，践将主要围绕两个焦点展开，一

6、是解一是解决好混凝土耐久性问题，决好混凝土耐久性问题，二是混凝土二是混凝土走上可持续发展的健康轨道走上可持续发展的健康轨道。发发展绿色高性能混凝土是必然选择展绿色高性能混凝土是必然选择 水泥混凝土在过去的水泥混凝土在过去的100100年中，几乎覆年中，几乎覆盖了所有的土木工程领域，可以说，没有盖了所有的土木工程领域，可以说，没有混凝土就没有今天的世界。但是在应用过混凝土就没有今天的世界。但是在应用过程中，传统水泥混凝土的缺陷也越来越多程中，传统水泥混凝土的缺陷也越来越多地暴露出来，集中体现在耐久性方面。在地暴露出来，集中体现在耐久性方面。在目前正在实践和发展的现代混凝土中我们目前正在实践和发展

7、的现代混凝土中我们越来越意识到被越来越意识到被寄予厚望的胶凝材料寄予厚望的胶凝材料水泥在混凝土中的表现，远没有我们想象水泥在混凝土中的表现，远没有我们想象的那么完美的那么完美。低水胶比下所需要的凝胶数量 当当HPCHPC水化程度水化程度只及常规混凝土只及常规混凝土6060时，两者结时，两者结构强度相近构强度相近。从长期角度来说。从长期角度来说,HPC,HPC水化程度提高后，水化程度提高后，凝胶数量增多，强度、密实性继续提高。凝胶数量增多，强度、密实性继续提高。 换句话说在低水胶比下，达到同样强度换句话说在低水胶比下，达到同样强度对凝胶对凝胶的数量要求有所下降的数量要求有所下降。换句话说。换句话

8、说对胶凝材料的活性对胶凝材料的活性要求有所下降要求有所下降。保罗米公式不再适用。但是。保罗米公式不再适用。但是JGJ55-JGJ55-20102010标准的仍然采用对保罗米公式进行修正的做法标准的仍然采用对保罗米公式进行修正的做法是对现代混凝土理解不够。是对现代混凝土理解不够。制备绿色高强混凝土具有可行性制备绿色高强混凝土具有可行性 至少可以说在低水胶比下，至少可以说在低水胶比下，低水泥熟料胶低水泥熟料胶凝材料体系是可以制备高强混凝土凝材料体系是可以制备高强混凝土的，在的，在满足施工要求的前提下，选择较小的浆骨满足施工要求的前提下，选择较小的浆骨比。比。 绿色混凝土是可以做到高强度的，当然不绿

9、色混凝土是可以做到高强度的，当然不是高早强。是高早强。强度与耐久性的关系强度与耐久性的关系 比如同一低水胶比的比如同一低水胶比的纯硅酸盐水泥混凝土纯硅酸盐水泥混凝土, ,其其强度等级强度等级要要比大掺量粉煤灰混凝土高比大掺量粉煤灰混凝土高得多得多, ,但但抗氯盐侵蚀的能力抗氯盐侵蚀的能力却远却远不如后者不如后者。 高压蒸养的低水胶比混凝土高压蒸养的低水胶比混凝土, ,如果如果温控不当温控不当, ,可使混凝土可使混凝土内部的微细孔隙连通内部的微细孔隙连通, ,这时的混凝这时的混凝土强度等级仍能达到土强度等级仍能达到90 MPa90 MPa甚至更高甚至更高, ,抗水渗抗水渗透能力也非常好透能力也非

10、常好, ,可是可是抗冻融和抗氯离子的能抗冻融和抗氯离子的能力有可能降到与中低强混凝土相近力有可能降到与中低强混凝土相近的程度。的程度。 思思维方法和观念的转变比技术更重要维方法和观念的转变比技术更重要 我们一方面信誓旦旦要发展绿色混凝土，一方面又我们一方面信誓旦旦要发展绿色混凝土，一方面又不舍得放弃传统混凝土带给我们的种种不舍得放弃传统混凝土带给我们的种种“好处好处”，当然其实主要还是当然其实主要还是高早强高早强形成的观念和做法。比如形成的观念和做法。比如“最好最好3 3天就能张拉天就能张拉”，“最好第二天上班就拆模最好第二天上班就拆模”；“2828天衡量强度不能改变天衡量强度不能改变” 如果

11、有如果有“成长催化剂成长催化剂”我们是不是让我们的孩子吃？我们是不是让我们的孩子吃？我们是不是要求用成人的标准衡量一个十岁的孩子？我们是不是要求用成人的标准衡量一个十岁的孩子？ 我们应该习惯于制造缓凝混凝土，在幼龄期具有高我们应该习惯于制造缓凝混凝土，在幼龄期具有高徐变和低弹性模量。徐变和低弹性模量。转变观念谈何容易转变观念谈何容易 开惯了汽车，叫你骑自行车，你当然不适开惯了汽车，叫你骑自行车，你当然不适应；胡吃海塞惯了让你管住自己的嘴当然应；胡吃海塞惯了让你管住自己的嘴当然不情愿；不情愿；建设习惯于追求速度，抢工期，建设习惯于追求速度，抢工期，让你使用强度发展慢的绿色混凝土，许多让你使用强度

12、发展慢的绿色混凝土，许多人脑袋肯定会摇得像个拨浪鼓人脑袋肯定会摇得像个拨浪鼓，“不可能、不可能、不现实、无法实现不现实、无法实现”。人们有一万个理。人们有一万个理由把自己的思路框在快速建设的模式中。由把自己的思路框在快速建设的模式中。但是如果是但是如果是为子孙考虑，让人类为子孙考虑，让人类“寿与天寿与天齐齐”我们就必须改变自己，让建筑行业接我们就必须改变自己，让建筑行业接受科学发展观。受科学发展观。Mehta告诫我们：建造实践需要进告诫我们：建造实践需要进行变革行变革 即使正确地限定了原材料和拌合物配合比，并即使正确地限定了原材料和拌合物配合比，并且小心地遵循施工规程，认为可以根据现有的实践且

13、小心地遵循施工规程，认为可以根据现有的实践建造耐用和持久的混凝土结构仍然是不现实的。建造耐用和持久的混凝土结构仍然是不现实的。这这是因为在是因为在2020世纪里，材料和建造实践首先是为了满世纪里，材料和建造实践首先是为了满足快速建设的需要足快速建设的需要，事实已经证明：，事实已经证明：这对暴露于严这对暴露于严酷环境条件下运行的混凝土结构耐久性是有害的。酷环境条件下运行的混凝土结构耐久性是有害的。我们在建造耐用和环境中持久的混凝土结构时，必我们在建造耐用和环境中持久的混凝土结构时，必须牺牲一些建设速度，显然，这需要政府主管部门、须牺牲一些建设速度，显然，这需要政府主管部门、业主、营造商与设计者转

14、变观念。业主、营造商与设计者转变观念。 （量（量測現況測現況）6、现代混凝土的现状：知识和观念陈、现代混凝土的现状：知识和观念陈旧旧 混凝土配合比设计存在的问题影响质量及其控制 对矿物掺和料认识和使用存在误区 对添加剂的盲目使用 对骨料作用认识不足，对骨料质量重视程度不足，因而严重影响混凝土质量 对水泥品质的误导 作为用户，和原材料供应方矛盾尖锐，不能正确认识和掌控原材料的质量, 不能形成健康的买方市场 混凝土材料不是最终产品，拌制后，必须经过浇注、振捣成型并养护后，成为构件(element),才算完成由混凝土所制成的产品，这个过程就是混凝土工程。目前混凝土工程质量问题很大程度上源于野蛮施工。

15、 行业隔离，各自以追求最大利润为目的，缺乏对工程负责的意识。 强度第一、利润第一的思想支配行为，缺少质量意识和长远意识。混凝土工程建造需要统一协作混凝土工程建造需要统一协作仅有强度是不够的二、水泥现状对现代混凝土的不适应问题1、传统混凝土对水泥的需求与认识、传统混凝土对水泥的需求与认识 混凝土强度的根本来源 混凝土的强度归根结底来源于水泥石混凝土的强度归根结底来源于水泥石。水泥水化物质生成后，水泥水化物质生成后，将不是一粒一粒地将不是一粒一粒地离开水泥颗粒母体向着液体游动，而是立离开水泥颗粒母体向着液体游动，而是立即互相交织粘结起来，成为立体网结构，即互相交织粘结起来，成为立体网结构，这种具有

16、强度而仍有变形能力的网构状的这种具有强度而仍有变形能力的网构状的物质，物质，以固体键在交接点上联结，以固体键在交接点上联结，这才形这才形成了赋予混凝土强度的基本单元成了赋予混凝土强度的基本单元凝胶。凝胶。四组分混凝土与保罗米公式四组分混凝土与保罗米公式传统观念形成的理由传统观念形成的理由 传统四组分塑性混凝土往往水灰比比较大，传统四组分塑性混凝土往往水灰比比较大，水泥浆量相对较低，这是保罗米公式形成水泥浆量相对较低，这是保罗米公式形成的重要前提条件。在这样的基础上，水泥的重要前提条件。在这样的基础上，水泥活性对混凝土活性对混凝土2828天强度和其他性能意义重天强度和其他性能意义重大。大。 也就

17、是说需要大量的水化产物形成硬化结也就是说需要大量的水化产物形成硬化结构。构。传统观念形成的理由传统观念形成的理由 例如，许多规范、标准限定混凝土中粉例如，许多规范、标准限定混凝土中粉煤灰的掺量应在煤灰的掺量应在25%25%以下，尤其是预应力混以下，尤其是预应力混凝土构件中的掺量。这是因为过去我们的混凝土构件中的掺量。这是因为过去我们的混凝土中没有掺用减水剂，混凝土的水灰比较凝土中没有掺用减水剂，混凝土的水灰比较大（一般都高于大（一般都高于0.50.5）。在这种情况下掺入）。在这种情况下掺入粉煤灰，减少水泥的用量，就会使混凝土的粉煤灰，减少水泥的用量，就会使混凝土的凝结时间明显延缓、硬化速率减慢

18、，表现为凝结时间明显延缓、硬化速率减慢，表现为早期强度低、混凝土渗透性增大。早期强度低、混凝土渗透性增大。 传统观念形成的理由传统观念形成的理由 高水灰比的水泥浆体里，水泥颗粒悬浮于高水灰比的水泥浆体里，水泥颗粒悬浮于水分中，水化环境良好，可以迅速地生成表水分中，水化环境良好，可以迅速地生成表面积增大面积增大10001000倍的硅酸盐水化物等，有良好倍的硅酸盐水化物等，有良好地填充浆体内空隙的能力。虽然从颗粒形状地填充浆体内空隙的能力。虽然从颗粒形状来说，粉煤灰易于堆积密实，但是它水化缓来说，粉煤灰易于堆积密实，但是它水化缓慢，生成的凝胶量少，难以填充颗粒周围的慢，生成的凝胶量少，难以填充颗粒

19、周围的空隙，所以掺粉煤灰水泥浆体的强度和其他空隙，所以掺粉煤灰水泥浆体的强度和其他性能总是随其掺量增大（水泥用量减少）呈性能总是随其掺量增大（水泥用量减少）呈下降趋势（在早龄期尤为显著）。下降趋势（在早龄期尤为显著）。 2、现代混凝土对水泥的要求 与混凝土结构耐久性关系最密切的就是水泥，只保与混凝土结构耐久性关系最密切的就是水泥，只保证高强度的水泥并不一定利于混凝土结构耐久性证高强度的水泥并不一定利于混凝土结构耐久性 具有低的开裂敏感性、良好的匀质性，具有低的开裂敏感性、良好的匀质性，有利于混凝有利于混凝土结构长期性能的发展，无损害混凝土结构耐久性土结构长期性能的发展，无损害混凝土结构耐久性的

20、成分。的成分。最重要的是产品的匀质性，因此希望控制最重要的是产品的匀质性，因此希望控制指标的上下限指标的上下限( (如细度的上限）如细度的上限）。 尽可能低的需水量尽可能低的需水量。 质检合格的水泥未必能满足混凝土的需要，相同品质检合格的水泥未必能满足混凝土的需要，相同品种和强度的水泥可能会在混凝土中有不同的表现。种和强度的水泥可能会在混凝土中有不同的表现。3 3、水泥的功与过、水泥的功与过 水泥之功，功不可没水泥之功，功不可没 应该说水泥与现代建筑紧密相连应该说水泥与现代建筑紧密相连，“没有没有水泥，就没有今天的世界水泥，就没有今天的世界”。 水泥水泥混凝土混凝土建筑设计建筑设计 砂浆砂浆建

21、筑施工建筑施工 可以说水泥是一剂灵丹妙药可以说水泥是一剂灵丹妙药，它使建筑这个，它使建筑这个行业完成了一次本质性的跨跃。今天的大跨度行业完成了一次本质性的跨跃。今天的大跨度桥梁、海底隧道、高层建筑、水库大坝都离不桥梁、海底隧道、高层建筑、水库大坝都离不开水泥。开水泥。水泥之所以如此重要是因为水泥之所以如此重要是因为它有优良的它有优良的胶凝性能胶凝性能。四大类型矿物，可以在短时间四大类型矿物，可以在短时间内水化形成坚强的石状结构，且在大气、内水化形成坚强的石状结构，且在大气、水中稳定存在。水中稳定存在。是一种高能量的人造材料是一种高能量的人造材料。经过近两百年的研究、生产与实践，水泥经过近两百年

22、的研究、生产与实践，水泥技术已经相当成熟，是人类改造自然，从技术已经相当成熟，是人类改造自然，从事建设的有力武器。事建设的有力武器。 水泥之过水泥之过1 1）长期以来，）长期以来，重水泥研究，轻混凝土研究，重水泥研究，轻混凝土研究，错误的认为水泥的问题解决了，混凝土的错误的认为水泥的问题解决了，混凝土的问题就解决了，不认为混凝土本身是一门问题就解决了，不认为混凝土本身是一门科学和复杂的技术。科学和复杂的技术。2 2）认为）认为将水泥作为胶凝材料的唯一组分是混将水泥作为胶凝材料的唯一组分是混凝土的最佳选择。凝土的最佳选择。3 3）认为）认为水泥掺加的越多，混凝土的质量越好水泥掺加的越多，混凝土的

23、质量越好。 根源在于根源在于水泥带来混凝土高的早期强度，水泥带来混凝土高的早期强度，使人们产生错觉，忽略了耐久性问题使人们产生错觉，忽略了耐久性问题。是。是基于传统混凝土理念的产物。基于传统混凝土理念的产物。 4 4）水泥性能不能满足现代混凝土需求）水泥性能不能满足现代混凝土需求 单纯追求满足强度下的高利润，使水泥厂单纯追求满足强度下的高利润，使水泥厂采取使用采取使用助磨剂磨细、掺用助磨剂磨细、掺用 “增强剂增强剂”，细度越来越细。细度越来越细。 矿物中矿物中C C3 3S S、C C3 3A A越来越高，增加了开裂敏感越来越高，增加了开裂敏感性和不利于混凝土长期性能稳定性和耐久性和不利于混凝

24、土长期性能稳定性和耐久性的成分性的成分。 再加之使用硬石膏缓凝、胶凝材料中SO3含量偏低， 水泥供不应求造成的生产混凝土时水泥温度过高等因素使水泥与外加剂相容性不好，硬化性能也受到影响。4、水泥的变化、水泥的变化GB175-63)GB175-63)GB175-77GB175-77的的425425、 检测的水灰比增大，对检测的水灰比增大，对3 3天强度的规定未变，天强度的规定未变，实际提高了早期强度，而高早期强度并不是实际提高了早期强度，而高早期强度并不是普适必要的；普适必要的；水泥强度和混凝土强度的关系水泥强度和混凝土强度的关系任何水泥基材料的强度主要取决于水胶比任何水泥基材料的强度主要取决于

25、水胶比按现有标准的水泥强度检验水胶比：按现有标准的水泥强度检验水胶比：0.50.5当前用量最大的混凝土水胶比：当前用量最大的混凝土水胶比：0.50.5不仅相同强度的水泥能配出不同强度的混凝土，不仅相同强度的水泥能配出不同强度的混凝土，而且不同强度的水泥能配出相同强度的混凝土而且不同强度的水泥能配出相同强度的混凝土不必盲目追求水泥的高强，不必盲目追求水泥的高强，32.532.5的水泥能配制出的水泥能配制出C60C60混凝土混凝土当然，在相同水胶比下，混凝土当然，在相同水胶比下，混凝土2828天强度和水泥天强度和水泥强度仍然有关，高强度水泥可用于象强度仍然有关，高强度水泥可用于象C80C80、C1

26、00C100这这样的高强的混凝土，但是用量很少样的高强的混凝土，但是用量很少。 外加剂与掺和料使用技术发展改变了对水泥强度外加剂与掺和料使用技术发展改变了对水泥强度和混凝土强度的关系的认识和混凝土强度的关系的认识 在掺加矿物细粉掺和料的混凝土中水胶比决定着在掺加矿物细粉掺和料的混凝土中水胶比决定着混凝土的强度混凝土的强度 混凝土和水泥强度之间不再有线性关系混凝土和水泥强度之间不再有线性关系矿物掺和料对混凝土强度的贡献随水胶比的减小矿物掺和料对混凝土强度的贡献随水胶比的减小而增大的幅度大于水泥对强度的贡献随水灰比减而增大的幅度大于水泥对强度的贡献随水灰比减小而增大的幅度，因此掺用掺和料的混凝土必

27、须小而增大的幅度，因此掺用掺和料的混凝土必须降低水胶比。降低水胶比。为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各项性为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各项性能会很优异呢？能会很优异呢？ 但是现今高效减水剂的应用已经很普遍，但是现今高效减水剂的应用已经很普遍，混凝土所用水灰比，尤其是掺有矿物掺合料混凝土所用水灰比，尤其是掺有矿物掺合料混凝土的水胶比很容易降至混凝土的水胶比很容易降至0.50.5以下，同时现以下，同时现今的水泥活性则远高于二十世纪八十年代以今的水泥活性则远高于二十世纪八十年代以前的水泥（因为早强矿物前的水泥（因为早强矿物C C3 3S S含量显著提高、含量显著提高、粉磨细度加大），粉磨细度加大

28、），因此掺加矿物掺合料的混因此掺加矿物掺合料的混凝土，即使是掺量很大的混凝土，与过去混凝土，即使是掺量很大的混凝土，与过去混凝土相比，其早期强度的发展速率也大大加凝土相比，其早期强度的发展速率也大大加快了。快了。为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各项性能会很优异呢？项性能会很优异呢？ 在低水胶比（如0.3左右）的水泥浆体里情况就大不一样了。不掺粉煤灰时，高活性的水泥因水化环境较差，即缺水而不能充分水化，所以随水灰比下降，未水化水泥的内芯增大，生成水化产物量下降；但由于颗粒间的距离减小，要填充的空隙同时减小，因此混凝土强度发展迅速。 为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝

29、土各为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各项性能会很优异呢？项性能会很优异呢？ 这种情况下用粉煤灰代替部分水泥，在低水胶比条件下，水泥的水化条件相对改善，因为粉煤灰水化缓慢，使混凝土的“水灰比”增大，水泥的水化程度因而提高，这种作用机理随着粉煤灰的掺量增大愈加明显（掺量为掺量为58%:58%:左右，初期水灰比则约左右，初期水灰比则约0.650.65）。水泥水化程度的改善，则有利于粉煤灰作用的发挥，然而与此同时，需要粉煤灰水化产物填充的空隙已经大大减小，所以其水化能力差的弱点在低水胶比条件下被掩盖，而降低温升等其他优点则依然起着有利于混凝土性能提高的作用。 为什么粉煤灰掺量如此之大的混凝土各为什么粉

30、煤灰掺量如此之大的混凝土各项性能会很优异呢？项性能会很优异呢？ 以上所述低水胶比下粉煤灰作用的变化，可以用一个可以用一个“动态堆积动态堆积”的概念来认识的概念来认识，这是相对沿用的静态堆积而言的。通常在选择混凝土原材料和配合比时，是以各种原材料在加水之前的堆积尽量密实为依据的；但是当加水搅拌后，特别是在低水胶比条件下，如何通过粉状颗粒水化的交叉进行，使初始水胶比尽量降低，混凝土单位用水量尽量减少，配制出的混凝土在密实成型的前提下，经过水化硬化过程，形成的微结构应更为密实。5、水泥提高强度的技术途径、水泥提高强度的技术途径 提高C3S含量 提高细度 提高石膏含量 其中将水泥磨得更细些成为提高水泥

31、其中将水泥磨得更细些成为提高水泥强度的主要技术手段之一，被普遍采用。强度的主要技术手段之一，被普遍采用。片面追求强度而使比表面积太大、早期强度太高片面追求强度而使比表面积太大、早期强度太高而长期增长率低甚至倒缩、实际强度浮动幅度太而长期增长率低甚至倒缩、实际强度浮动幅度太大；大；太细的水泥太细的水泥 提高水泥的放热速率，降低与外加剂提高水泥的放热速率，降低与外加剂的相容性、增加混凝土需水量，增大收缩，不利的相容性、增加混凝土需水量，增大收缩，不利于混凝土于混凝土长期性能长期性能的发展，后期水化无发展余地，的发展，后期水化无发展余地，使结构失去自愈的能力。使结构失去自愈的能力。6、关于水泥过细的

32、问题、关于水泥过细的问题（1）水泥中不同细度颗粒对强度的作用）水泥中不同细度颗粒对强度的作用水泥细度与其抗压强度的关系水泥细度与其抗压强度的关系（2）水泥细度与减水剂的相容性问题）水泥细度与减水剂的相容性问题细度和颗粒级配细度和颗粒级配q 最佳组成最佳组成: 5: 530m 30m 90%,90%,10m 10m 10% 10% ； q 只考虑细度的结果：水泥越细，细颗只考虑细度的结果：水泥越细，细颗粒越多，需水量越大，混凝土坍落度损粒越多，需水量越大，混凝土坍落度损失越大，开裂敏感性越大。失越大，开裂敏感性越大。（3 3）水泥细度和开裂敏感性的关系）水泥细度和开裂敏感性的关系用收缩开裂环检测

33、水泥的开裂敏感性用收缩开裂环检测水泥的开裂敏感性, , 从成型到从成型到开裂经过的时间越短，抗裂性越差开裂经过的时间越短，抗裂性越差水泥细度对水泥砂浆和混凝土开裂的影水泥细度对水泥砂浆和混凝土开裂的影响：用粗磨水泥的混凝土浇耐久响：用粗磨水泥的混凝土浇耐久（4 4）抗冻性随水泥比表面积增大而下降）抗冻性随水泥比表面积增大而下降（5）日本水泥颗粒级配 日日本的水泥生产注重颗粒级配：控制熟料在一个本的水泥生产注重颗粒级配：控制熟料在一个很窄的范围很窄的范围从从30m30m70m70m，然后用磨细矿，然后用磨细矿渣和粉煤灰等不同细度的掺和料调整级配渣和粉煤灰等不同细度的掺和料调整级配，其中，其中矿渣

34、粉磨到比表面积矿渣粉磨到比表面积600m/kg600m/kg2 2以上。这样，以上。这样，既可既可使熟料和掺和料都充分发挥作用，又可使水泥水使熟料和掺和料都充分发挥作用，又可使水泥水化有长期的发展。化有长期的发展。怪不得磨细矿渣最早从日本提怪不得磨细矿渣最早从日本提倡的，而在日本却看不见在搅拌站掺用磨细矿渣。倡的，而在日本却看不见在搅拌站掺用磨细矿渣。原来他们的掺和料也是在水泥生产时掺的。原来他们的掺和料也是在水泥生产时掺的。这样这样生产的水泥总的比表面积增大了，但却不会有水生产的水泥总的比表面积增大了，但却不会有水泥过细而使水化热大的弊病泥过细而使水化热大的弊病。 （6）关于水泥细度的不同观

35、点于水泥细度的不同观点水泥专家：水泥专家： 通过技术进步促使水泥熟料质量提高，水硬性越通过技术进步促使水泥熟料质量提高，水硬性越来越高，就应该加以充分利用，也就是将水泥磨来越高，就应该加以充分利用，也就是将水泥磨得更细一点，充分发挥其强度，才对得起所耗的得更细一点，充分发挥其强度，才对得起所耗的能源以及排放能源以及排放COCO2 2产生的温室效应。否则岂非暴殓产生的温室效应。否则岂非暴殓天物。天物。在我国水泥工业发展过程中在我国水泥工业发展过程中, ,水泥界前辈黄水泥界前辈黄大能先生一贯坚持水泥应磨得细一点以免浪费水大能先生一贯坚持水泥应磨得细一点以免浪费水泥熟料潜在的活性的观点。泥熟料潜在的

36、活性的观点。 关于水泥细度的不同观点于水泥细度的不同观点混凝土专家：混凝土专家： 水泥不能磨的太细，理由是水泥不能磨的太细，理由是水泥细度过细是造成水泥细度过细是造成混凝土体积稳定性不好，导致裂缝产生的主要原混凝土体积稳定性不好，导致裂缝产生的主要原因之一因之一。大量钢筋混凝土建筑物的短寿命、多病大量钢筋混凝土建筑物的短寿命、多病害才是真正的非暴殓天物。害才是真正的非暴殓天物。 控制水泥细度不要太细也是控制水泥细度不要太细也是避免个别水泥厂混合避免个别水泥厂混合材超量掺加的有效措施材超量掺加的有效措施。 近几年来，混凝土的普遍开裂应该说与水近几年来，混凝土的普遍开裂应该说与水泥颗粒越来越细有直

37、接关系。还有一个水泥泥颗粒越来越细有直接关系。还有一个水泥中的粗颗粒问题，水泥界许多专家认为，中的粗颗粒问题，水泥界许多专家认为，水水泥中泥中45m45m的熟料颗粒对的熟料颗粒对28d28d强度基本没有作强度基本没有作用，所以这种颗粒可有可无或可以尽量降低；用，所以这种颗粒可有可无或可以尽量降低；而混凝土界许多专家研究后认为：而混凝土界许多专家研究后认为：增加水泥增加水泥中未水化的熟料颗粒可以大大减少混凝土的中未水化的熟料颗粒可以大大减少混凝土的收缩。收缩。而现在水泥细度的增加，而现在水泥细度的增加，使水泥中的使水泥中的粗颗粒大大减少。混凝土的收缩量的增大，粗颗粒大大减少。混凝土的收缩量的增大

38、，产生裂缝的可能性变大。产生裂缝的可能性变大。（7）水泥过细对现代混凝土的劣化原因）水泥过细对现代混凝土的劣化原因 水泥颗粒粒径越细，早期的水化越快，水水泥颗粒粒径越细，早期的水化越快，水化热释放得早，单位时间内的水化热越高，化热释放得早，单位时间内的水化热越高，而水化越快消耗混凝土内部的水分就越快，而水化越快消耗混凝土内部的水分就越快，这样就可引起混凝土的自干燥收缩，使混这样就可引起混凝土的自干燥收缩，使混凝土容易产生裂缝。而且由于水泥粗颗粒凝土容易产生裂缝。而且由于水泥粗颗粒的减少，减少了稳定体积未水化的颗粒，的减少，减少了稳定体积未水化的颗粒，从而影响到混凝土的抗渗性、抗冻性、抗从而影响

39、到混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碳化能力、抗侵蚀性等。碳化能力、抗侵蚀性等。 水泥细度对水工混凝土的性能影响水泥细度对水工混凝土的性能影响 当前水工混凝土耐久性的根本问题是漏水。当前水工混凝土耐久性的根本问题是漏水。所谓所谓“十坝十漏十坝十漏”。5050年前没有这种现象，年前没有这种现象，主要原因是那时的水泥粗。主要原因是那时的水泥粗。 在四川溪洛渡大坝工程，混凝土大坝温在四川溪洛渡大坝工程，混凝土大坝温度降不下来，采用埋水管、加冰等措施，混度降不下来，采用埋水管、加冰等措施，混凝土温度都降不下来，后来，实验用天山水凝土温度都降不下来，后来，实验用天山水泥，细度分别为泥，细度分别为400400、3

40、70 370 、330330、300300、280280、250 m250 m2 2/kg/kg，实验结果，使用较粗的水泥，温，实验结果，使用较粗的水泥，温度降低下来。建议采用度降低下来。建议采用280 m280 m2 2/kg/kg的细度。的细度。 高铁混凝土限制水泥细度高铁混凝土限制水泥细度 高速铁路高性能混凝土开始对水泥细高速铁路高性能混凝土开始对水泥细度进行限制度进行限制，要求，要求350m350m2 2/kg/kg。332 48、哪些因素影响水泥的抗裂性 美国国家标准局对美国国家标准局对199199种水泥进行了种水泥进行了1818年以年以上的调研，大量的发现是碱和细度、上的调研，大量

41、的发现是碱和细度、C C3 3A A和和C C4 4AFAF的因素一起极大地影响水泥的抗裂性。的因素一起极大地影响水泥的抗裂性。即使水泥有相同水化率（强度）和相同的自即使水泥有相同水化率（强度）和相同的自由收缩，由收缩，显然低碱水泥有内在的抵抗开裂的显然低碱水泥有内在的抵抗开裂的能力。当含碱量低于能力。当含碱量低于0.6%0.6%当量时，水泥的抗当量时，水泥的抗裂性明显增加。裂性明显增加。熟料矿物的收缩率熟料矿物的收缩率矿物收缩率（%）C3AC2S C3S C4AF0.234 0.01000.079 0.00360.077 0.00360.049 0.0114碱和碱和C C4 4AFAF对收缩

42、的影响对收缩的影响 9 9、石膏掺量的影响、石膏掺量的影响（1 1）C C3 3A A含量和含量和SOSO3 3的匹配的匹配 一般水泥中石膏的优化条件：一般水泥中石膏的优化条件：W/C=0.5, W/C=0.5, 现现代混凝土使用高效减水剂代混凝土使用高效减水剂, W/C, W/C0.400.40，SOSO3 3不不足；足； 混凝土中掺入矿物掺和料，混凝土中掺入矿物掺和料，SOSO3 3被稀释。被稀释。00.40.81.21.622.4110010000浸水振荡时间（分钟）溶出量（以C a S O4计g /L）二水石膏无水石膏（3）石膏对坍落度损失的影响10、水泥的三高问题、水泥的三高问题 “

43、高细度、高高细度、高C C3 3S S含量、高强度等级含量、高强度等级”所谓的所谓的“三高三高”水泥对混凝土产生裂缝的不利影响水泥对混凝土产生裂缝的不利影响应该说越来越大了。应该说越来越大了。 例如机场跑道工程，例如机场跑道工程，在在2020世纪世纪50-7050-70年代修年代修建的许多军事和民用机场，路面混凝土至今建的许多军事和民用机场，路面混凝土至今保持完好，保持完好，而而2020世纪世纪8080年代后修建的混凝土年代后修建的混凝土路面三五年内出现破坏的有很多。路面三五年内出现破坏的有很多。水泥的三高问题水泥的三高问题 美国从美国从2020世纪世纪3030年代开始，年代开始，把水泥中的把

44、水泥中的C C3 3S S含量由含量由30%30%提高到提高到50%50%，把细度由允许大于，把细度由允许大于75m75m的颗粒含量为的颗粒含量为22%22%，改为基本为零，改为基本为零。7070年后的今天，经调查发现，年后的今天，经调查发现，19301930年前修年前修建的桥梁有建的桥梁有67%67%保持完好，而保持完好，而19301930年后修建年后修建的桥梁只有的桥梁只有27%27%保持完好。保持完好。水泥的三高问题水泥的三高问题 R R型水泥除了可以使混凝土早强、早拆模外，型水泥除了可以使混凝土早强、早拆模外，对混凝土的其他性能不会有明显好处。相反，对混凝土的其他性能不会有明显好处。相

45、反，由于它由于它3d3d强度高，水化热和收缩集中，可能强度高，水化热和收缩集中，可能会对混凝土裂缝的产生带来不利的影响。所会对混凝土裂缝的产生带来不利的影响。所以，如果工程中对混凝土早强没有特别的要以，如果工程中对混凝土早强没有特别的要求，就最好不要使用它；求，就最好不要使用它；水泥的三高问题水泥的三高问题 比表面积在比表面积在400m400m2 2/kg/kg以上的高强度等级水泥，以上的高强度等级水泥，由于其颗粒比较细，凝结较快，水化热集由于其颗粒比较细，凝结较快，水化热集中，对混凝土的体积稳定性有不利影响，中，对混凝土的体积稳定性有不利影响，更使混凝土产生裂缝的可能性增加，所以更使混凝土产

46、生裂缝的可能性增加，所以使用时应慎重考虑；使用时应慎重考虑；12、什么是好水泥？、什么是好水泥？ 人们通常会认为强度高，尤其是人们通常会认为强度高，尤其是28d28d强强度高的水泥是好水泥，但这种认识是不正度高的水泥是好水泥，但这种认识是不正确的确的。例，美国垦务局的Burrows在混凝土的可见裂缝与不可见裂缝中介绍了1910年Withy在威斯康辛大学开始的50年水泥净浆、砂浆和混凝土的实验计划，Withy分别于1910、1923和1937年3个不同时间成型了5000多个试件。50年的结果由Washa和Wendt于1975年发表。 19231923年的混凝土用普通水泥，年的混凝土用普通水泥，B

47、laineBlaine细细度为度为231m231m2 2/kg/kg。C C3 3S S只有只有30%30%， W/CW/C为为0.520.52，28d28d只有只有21MPa21MPa，5050年后达到年后达到52MPa52MPa；19371937年制年制作混凝土，用当时的快硬水泥，作混凝土，用当时的快硬水泥，C C3 3S S含量含量57%57%，比表面积比表面积380 m380 m2 2/kg/kg（与现在的普通水泥相当，（与现在的普通水泥相当，C C3 3S 57S 5758%58%，比表面积，比表面积380380400400），），28d28d强度强度30 MPa30 MPa，101

48、0年达到最高年达到最高55MPa55MPa，2525年年, ,反而下反而下降到降到43MPa43MPa。Lemish 和Elwell1996年在对依阿华州劣化的公路路面钻芯取样的一项研究中,发现1014年强度倒缩而得出结论：混凝土性能良好和强度增长慢有关。 采用快硬水泥的混凝土采用快硬水泥的混凝土1010年后强度倒缩；年后强度倒缩；19371937年年按特快硬水泥生产的水泥与现今水泥的平均水平按特快硬水泥生产的水泥与现今水泥的平均水平很相似。很相似。水泥现状对当代混凝土的不适应问题还有不控制含碱量、氯离子含量，不检测开裂不控制含碱量、氯离子含量，不检测开裂敏感性、无法提供在当代混凝土中与外加敏

49、感性、无法提供在当代混凝土中与外加剂的相容性剂的相容性水泥出厂温度太高，造成混凝土浇筑温度水泥出厂温度太高，造成混凝土浇筑温度过高，温度应力增大，混凝土凝结时间不过高，温度应力增大，混凝土凝结时间不正常，早期开裂问题普遍正常，早期开裂问题普遍三、外加剂对现代混凝土的影响 以高效减水剂为主的混凝土外加剂是现代混凝土重要的物质基础之一，是混凝土技术发挥的重要里程碑。 减水剂、泵送剂等化学外加剂的应用，对混减水剂、泵送剂等化学外加剂的应用，对混凝土技术进步起到了凝土技术进步起到了革命性革命性作用。作用。 而而革命性革命性，通常以局部，通常以局部破坏性破坏性为代价。为代价。 给混凝土带来了一些问题：与

50、水泥的适应性问题以及对混凝土体积稳定性的影响问题。1、外加剂与水泥的适应性问题 主要原因在于水泥主要原因在于水泥, ,前面已经讲解过水泥前面已经讲解过水泥的细度细、碱含量高、的细度细、碱含量高、C C3 3A A含量高、含量高、 SOSO3 3含量低、使用硬石膏、水泥出厂温度太高含量低、使用硬石膏、水泥出厂温度太高都会导致与外加剂的适应性不好。都会导致与外加剂的适应性不好。 但对掺减水剂的混凝土，早期收缩的影响但对掺减水剂的混凝土，早期收缩的影响非常显著。非常显著。从裂缝产生的时间来分析，从裂缝产生的时间来分析，1d1d之内的早期收缩增大，可能是混凝土开裂之内的早期收缩增大，可能是混凝土开裂的

51、关键因素。的关键因素。 因此目前的化学外加剂收缩率比试验方法，因此目前的化学外加剂收缩率比试验方法，并没有完全反映减水剂对混凝土收缩的并没有完全反映减水剂对混凝土收缩的影影响程度。响程度。 大量的实验结果表明：大量的实验结果表明：从初凝至从初凝至24h24h，掺减，掺减水剂混凝土的收缩率比要大得多水剂混凝土的收缩率比要大得多。2、减水剂对混凝土体积稳定性的影响 我们的化学外加剂生产和研究机构，我们的化学外加剂生产和研究机构，应该象重视减水剂的减水率一样，重应该象重视减水剂的减水率一样，重视化学外加剂对混凝土早期收缩（塑视化学外加剂对混凝土早期收缩（塑性收缩）和总收缩的增大作用。性收缩）和总收缩

52、的增大作用。减水剂对混凝土体积稳定性的影响减水剂对混凝土体积稳定性的影响0510152025303540455055050100150200250300shrinkage (10-6)age(h) J1 DJ SJ XJ不掺减水剂混凝不掺减水剂混凝土的早期收缩值小土的早期收缩值小于于70701010-6-6m/m m/m 。掺减水剂混凝土掺减水剂混凝土的早期收缩均大于的早期收缩均大于2002001010-6-6m/mm/m。收缩率比为收缩率比为300%300% 1d1d起测的混凝土干燥收缩起测的混凝土干燥收缩051015202530050100150200250300350400450500s

53、hrinkage(10-6)age(d) J1 DJ SJ XJ经经1d1d早期收缩测试早期收缩测试后，继续在（后，继续在（60605 5）% %、202011条件下测条件下测得的结果表明，得的结果表明， 28d28d时，三种减水剂的收时，三种减水剂的收缩率比分别为缩率比分别为130130、132132和和138138。 参照参照GBJ82GBJ82测得的干燥收缩测得的干燥收缩051015202530050100150200250300350400450500shrinkage(10-6)age(d) J1 DJ SJ XJ脂肪族系、萘系、脂肪族系、萘系、胺基磺酸盐系减水剂胺基磺酸盐系减水剂的

54、收缩率比分别为的收缩率比分别为126%126%、130%130%和和135%135%。与与1d1d起测相比，不起测相比，不掺减水剂的混凝土收掺减水剂的混凝土收缩减小缩减小12%12%，掺减水掺减水剂的混凝土收缩减小剂的混凝土收缩减小15%15%左右。左右。 初凝开始的混凝土全收缩初凝开始的混凝土全收缩036912151821242730050100150200250300350400450500550600650700750shrinkage(10-6)age(d) J1 DJ XJ SJ三种减水剂的收三种减水剂的收缩率比分别达到缩率比分别达到182182，183183和和198198，远远大

55、于远远大于按按GBJ82GBJ82方法测得方法测得的结果。的结果。 坍落度相同时，减水剂对混凝土早期收坍落度相同时，减水剂对混凝土早期收缩的影响缩的影响编号编号 1m1m3 3混凝土各材料用量（混凝土各材料用量（kgkg）坍 落 度坍 落 度（mmmm）水泥水泥水水砂砂石子石子外加剂外加剂初凝时初凝时间间JZ0JZ0450450225225688688103210320 05:505:509595D0D0450450159159688688103210328.18.110:4010:40100100JZ1JZ1550550249249688688103210320 04:304:3010310

56、3D1D1550550180180688688103210329.99.910:3010:3010010005101520253035404550550100200300400500600700shrinkage (10-6)age(h) JZ0 D0 JZ1 D124h24h时，时，水泥用量为水泥用量为450kg/m450kg/m3 3的混凝土，的混凝土，收缩率比达收缩率比达609%609%；水泥用量为水泥用量为550kg/m550kg/m3 3的混凝土，的混凝土，收缩率比达收缩率比达705%705%。 1 1天后起测的收缩曲线天后起测的收缩曲线05101520253005010015020

57、0250300350400450500shrinkage(10-6)age(d) JZ0 D0 JZ1 D1收缩率比收缩率比124%124%减水剂对全收缩的影响减水剂对全收缩的影响0510152025300100200300400500600700800900100011001200shrinkage (10-6)age(d) JZ0 D0 JZ1 D1水泥用量分别为水泥用量分别为450 450 kg/mkg/m3 3和和550 kg/m550 kg/m3 3时，时，1d1d起测的收缩率比为起测的收缩率比为124%124%。而以初凝起测的而以初凝起测的全全收缩表征时，收缩率收缩表征时，收缩率比

58、分别达到比分别达到220%220%和和240%240%。 早期抗裂试验装置早期抗裂试验装置AA300370270混凝土试件钢环木底板图6-1 受限收缩试件尺寸图mmmmmm140mm编号编号1m1m3 3混凝土各材料用量（混凝土各材料用量（kgkg）塌 落 度塌 落 度mmmm 水泥水泥 水水 砂砂 石子石子 减水剂减水剂 减缩剂减缩剂 膨胀剂膨胀剂JJ1JJ1 420420 190190 716716 107410740 00 00 08080DJDJ 420420 190190 716716107410747.657.650 00 0210210SJSJ 420420 190190 716

59、716107410747.657.657.657.650 0225225UJUJ 370370 190190 716716107410747.657.650 050.450.4207207首条裂缝出现时间首条裂缝出现时间051015202530SJ掺减缩剂UJ掺膨胀剂DJ掺减水剂JJ1不掺减水剂时 间/d编 号裂缝条数裂缝条数编号编号裂缝状况裂缝状况时间（时间（d）61920294260JJ1裂缝数目裂缝数目012223DJ裂缝数目裂缝数目199121516SJ裂缝数目裂缝数目000122UJ裂缝数目裂缝数目001233 减水剂、泵送剂等化学外加剂极大地增加减水剂、泵送剂等化学外加剂极大地增加

60、混凝土早期收缩、加速早期开裂、增加裂混凝土早期收缩、加速早期开裂、增加裂缝数量。缝数量。 我们不能回避这一事实，关键是如何从混我们不能回避这一事实，关键是如何从混凝土组成材料、外加剂生产用原材料、合凝土组成材料、外加剂生产用原材料、合成工艺和复配技术上加以改进。成工艺和复配技术上加以改进。塑性收缩成为混凝土早期开裂的主要原因之一塑性收缩成为混凝土早期开裂的主要原因之一 指新拌混凝土浇注后尚在塑性状态发生的指新拌混凝土浇注后尚在塑性状态发生的收缩。特点是收缩。特点是当表面水分向外蒸发时引起当表面水分向外蒸发时引起局部产生应力，因此当蒸发速率大于泌水局部产生应力，因此当蒸发速率大于泌水速率时，会发