混凝土工程有关技术问题探讨1012

1、混凝土工程有关技术问题探讨,总承包公司 2010年12月16日,一、混凝土、钢筋混凝土、预拌混凝土 混凝土： 广义的混凝土是以胶结料、粗、细骨料按比例配制成 的人造石材。 依其胶结料不同而分为不同品种的混凝土，冠以胶结料的名称，为“某 某混凝土”通常说的“混凝土”是指以水泥为胶结料的混凝土。 自混凝土面市以来，因其材料易得、有较好的强度，可以塑造成需要 的形状，认为它有较好的耐久性，从而得到了广泛的应用。随时间的进 程，由于混凝土技术的发展、环境的劣化，渐渐暴露出混凝土在耐久性 方面并没有们想象的优良，混凝土的耐久性成为人们关注的热点,混凝土和钢筋共同工作 混凝土是一种脆性材料，它有较大的抗压

2、强度，常用的强度等级从 C15C80乃至更高、而抗拉强度相对较小，变动在抗压强度的1/8 1/16范围。,素混凝土结构不具备抗拉、抗弯的承载能力；钢筋有大的抗拉强度。 钢筋与混凝土组成钢筋混凝土结构，就能够充分发挥了材料的长处，有 较好的抗压、抗拉、抗弯的承载能力。 钢筋和混凝土共同工作的前提条件 混凝土对钢筋的握裹力。 握裹力是由以下条件来保证的： 混凝土与钢筋的粘着力和混凝土与变截面钢筋的机械嵌固；钢筋 表面必须清洁； 有足够的保护层和锚固长度，保证握裹力的传递。 混凝土与钢筋有相当接近的线膨胀系数，不会因温度变化而破坏。,钢筋和混凝土共同工作,在内力比较小时，构件的的拉应力小于混凝土的抗

3、拉强度，没有荷载裂 缝。当拉应力达到混凝土的抗拉强度时，结构边沿出现荷载裂缝，此时钢 筋的应力并不大；随着荷载加大，裂缝向上延伸，裂缝部位的混凝土退出 工作，拉应力由钢筋承担受压区的混凝土承担压应力，直至破坏。之 就是钢筋混凝土结构的承载能力极限状态。,予应力钢筋混凝土结构： 预应力混凝土结构充分发挥了钢筋的 抗拉强度优良的特性，充分利用了混凝土 的抗压强度。 在施工过程中，通过对混凝土结构（构 件）予应力钢筋张拉、松张，使予应力钢 筋与混凝土锚固（或粘着）、通过预应力 钢筋的弹性回缩，对混凝土施加一定的予 压力，使混凝土结构在进入工作状态之前 截面内即已存在压应力，以抵消或减小荷 载作用产生

4、的拉应力，达到控制裂缝、减 小挠度的一种结构形式；并不增加结构的 承载能力。,予拌混凝土： 水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一 定比例，在搅拌站经计量、拌制后出售的并采 用运输车，在规定时间内 运至使用地点的混凝土拌合物。 与予拌混凝土相对应的是现场搅拌的混凝土。 商务部、公安部、建设部、交通部于2003年10月16日以商改发（2003）341 号文 发出：商务部、公安部、建设部、交通部关于在城市城区交通部限制禁 止现场搅拌混凝土的通知，规定“北京等124个城市其他省（自治区）辖市城 区从2003年12月31日起禁止现场搅拌混凝土，从2005年12月31日起禁止在全国

5、 省辖市以上城市现场搅拌混凝土。” 文件还规定：“ 未经建设行政主管门批准的混凝土生产企业不得向社 会 供应予拌混凝土“。“从事予拌混凝土生产企业要建立完善的质量控制体 系，在标准化管理、计量管理、工序控制、质量检验等方面严格执行有 关规定，确保予拌混凝土的质量” 。,预拌混凝土分为通用品和特制品： “通用品 粗集料最大公称粒径为20mm、25.mm31.5mm或 40mm，无其他特殊要求的予拌混凝土。” “特制品任一项指标超出通用品规定范围或有特殊要求的予拌混 凝土。 在 “标准”的4.1.2特制品应规定混凝土强度等级、坍落度、粗 集料的最大公称粒径，除通用品规定的范围外，还可在下列范围选

6、取： 强度等级：C55、C60、C65、C70、C75、C80。 坍落度：大于180mm； 粗集料最大公称粒径：小于20mm，大于40mm。,二、混凝土 2.1、混凝土的材料组成 传统的混凝土是由水泥、水、砂、石四种材料组成 混凝土中的用水量除了满足水泥水化的需要，还有一部分是保持混 凝土有必要的流动性，满足混凝土施工需要，这部分水如果过多，会使 混凝土拌合物离析、分层；在硬化过程中逐渐蒸发，形成毛细孔，使混 凝土的性能劣化 。 混凝土的内分层外分层如下图示,2.2、高性能混凝土（higf performance concrete） 是指以耐久性为基 本要求并满足工程其他特殊性能和匀质性要求、

7、用 常规材料和常规工艺制造的水泥基混凝土。 这种混凝土按照右图所示的技术途径进行配合 比设计，其特点是选用粒形好、级配合理空隙 率低的优质骨料；用较大掺量的磨细矿物粉或 复合矿物粉料取代水泥，减少水泥用量并改善 混凝土的性能；用高效减水剂减少每m3混凝土 的用水量，降低水胶比和水泥用量，改善混凝 土的孔结构和毛细孔数量，并在制作上通过严 格的质量控制，使其达到良好的工作性、均匀 性、密实性和体积稳定性。混凝土具有高性能、 高耐久性是保证混凝土结构耐久性的必要条件 之一。,2.3、现代混凝土的组成材料 2.3.1、水泥：常用的水泥品种有硅酸盐水泥（P、P）、普通硅 酸盐水泥（ PO ）、 矿渣硅

8、酸盐水泥（ PS ）、 粉煤灰硅酸盐水泥 （ PF ）复合硅酸盐水泥（）五大品种。常用的强度等级有42.5、52.5， 32.5已经用得不多了。相同品种、强度等级，不同厂家生产的水泥，因 其配料和生产工艺的差异、掺和料的差异，不能混用。选用水泥必须 满足技术规范的要求，除了注意强度指标，还必须注意水泥的安定性、 凝结时间、细度等指标。根据工程的需要，必要时还应注意水泥的碱 含量、水化热等指标。 2.3.2、外加剂：是掺量不多，对混凝土性能有明显影响、具有高技术 含量的材料。 减水剂是外加剂中最常用的品种。最初利用减水剂是为 了减少拌合水，达到降低水泥用量或提高混凝土强度的；或者是保持 水泥、水

9、用量不增加的情况下，增大混凝土的流动性。七十年代以来 逐渐得到广泛的应用减水剂根据需要可以有减水、保塑、缓凝、引气 等功能，根据需要还可以有抗冻、早强、微膨胀、抗渗、推迟水化热 峰值、提高混凝土耐久性等多项作用，成为了混凝土组分中不或缺的 第五种材料,2.3.3、矿物粉细掺合料；常用的有粉煤灰、磨细矿渣粉、磷渣、沸 石粉、偏高岭土粉、硅粉等。矿物粉细掺合料在混凝土中不仅是起 到填充、分散的作用，更重要的是参与水化，改善混凝土拌合物的施工 性能、提高混凝土的耐久性的重要作用。是当代混凝土的不可或缺的重 要组成成分。可以掺入一种，也可以是两种以上按一定比例配合的复合 掺合料。 2.3.4、水：混凝

10、土拌合用水的质量、数量对混凝土性能影响极大， 混凝土拌制用水宜用饮用水，当采用其他水源时，应取样检验，水质应 符合混凝土拌合用水标准（JGJ63）的规定。配筋混凝土不得采用 海水水中的氯离子含量宜不大于200mg/l。现场不得自行往混凝土中加 水，加水会使混凝土劣化。,2.3.5、粗细骨料：宜用非碱活性骨料。应有良好的级配 。 砂：常用的是河砂，在特定条件下，经过技术处理也有用山砂、 海砂、人工砂。 碎石或卵石：粒级和级配合乎要求，粒形良好。（小的空隙、针片 状少）,和易性良好的混凝土,、裹浆不良的混凝土,2.4、对混凝土的基本要求 混凝土必须在满足设计要求的强度等级、抗渗等级、耐 久性等指标

11、的前提下，具有良好的施工性能。由于影响混凝 土质量的因素多、变化较大，必须经过试验试配，才能得出 优化配的合比设计。 混凝土结构的耐久性是当前的热门话题，混凝土本身的 耐久性是混凝土结构耐久性的根本。 混凝土的耐久性首先是没有碱骨料活性反应、氯离子 含量严格控制在允许范围、有良好的体积稳定性（失水收缩 小）、良好的抗冻性和抗化学腐蚀(氯离子和抗硫酸盐腐 蚀）。,2.4.1、混凝土、钢筋混凝土结构的耐久性 混凝土结构自19世纪末期开始应用，因其材料易得、有较好的强度， 可以塑造成需要的形状，而且我们认为混凝土有较好的耐久性，从而得 到了广泛的应用。 我们就认为混凝土有好的耐久性，是因为早期的混凝

12、 土工程劣化较少，得到这种看法是因为： 早期工程数量少，劣化过程又需较长时期才能发现 早期水泥强度低，混凝土强度不高，水灰比低，施工养护期长，后期 强度发展及耐久性能优良 碳化环境下，钢筋有足够的保护层厚度 冻融环境下，40年代末期起就采用引气剂，有一定的抗冻性,很长一段时间，人们普遍认为混凝土是一种具有良好耐久性的材料。 随着时间推移，水泥生产工艺的改变和组成成分的变化、外加剂的应用， 促进了混凝土技术有了很大的发展，特别是水泥生产厂家为了追求水泥高 强、早强，水泥的细度大为增加，使混凝土的强度发展加快、收缩加大。 更由于环境的劣化，混凝土结构的耐久性并不如人们早期的认识那样理 想，有的混凝

13、土结构建成后不长的时间即已发生开裂、剥落。甚至更为严 重的损坏，危及到结构的安全，不得不花费大量的人力、财力进行加固、 甚至拆除。混凝土结构的耐久性引起了工程界的关注。 50年代开始，二次世界大战后的重建和资本主义国家经济高速发展，混凝土结构开始大量应用，包括近 海桥梁和海洋港工结构。60年代初，发达国家交通运输大发展，开始在冬季下雪的道路上喷洒除冰 60年代末期开始，始料未及的氯盐引起钢筋的严重锈蚀，开始在发达国家大量出现。20世纪的混凝土结 构未能满足可持续发展的要求,耐久性是指结构及其构件在可能引起材料性能劣化的各种作用下，能够 长期维持、其原有性能的能力。荷载作用与环境因素的长期作用都

14、有可 能引起材料、性能的劣化1。 荷载长期作用下的材料性能劣化主要是由于工作应力过高或反复加载 的作用，引起结构的变形、开裂，损坏到混凝土结构的耐久性；这种情 况应在结构设计中予以考虑。 环境作用下混凝土结构的耐久性，是指环境因素（温度变化、干湿交 替、冻融循环以及环境中水、气、盐、酸等）的作用引起的材料劣化。 混凝土结构耐久性表现在混凝土的腐蚀、开裂、剥落；钢筋的锈蚀,环境作用引起混凝土结构材料的性能劣化,钢筋锈蚀,碳化引起： 二氧化碳、水分、氧 氯离子引起： 氯盐、水分、氧 氯离子从外表侵入 近海环境、除冰盐环境 氯离子从原材料带入海砂、防冻盐,混凝土冻蚀 （冻融破坏）,主要与混凝土饱水程

15、度有关，冻融循环使饱水程度增加，到临界饱和度后很快破坏。,碱骨料反应,混凝土腐蚀,与骨料的碱活性、环境或混凝土中的碱、水有关,混凝土的硫酸盐、酸、软水侵蚀,2.4.2、混凝土结构的耐久性设计 在 混凝土结构耐久性设计规范（GBT504762008）第3.1.2条规 定了耐久性设计的内容 1、结构的设计使用年限、环境类别及其作用等级； 2、有利于减轻环境作用的结构形式布置和构造； 3、混凝土结构材料的耐久性质量要求；* 4、钢筋混凝土保护层厚度；* 5、混凝土裂缝控制要求； 6、防排水等构造措施； * 7、严重环境作用下合理采取防腐蚀附加措施或多层防护策略； 8、耐久性所需要的施工养护制度与保护

16、层厚度的施工质量要求；* 9、机构使用阶段的维护、修理与检测要求。,三、混凝土在不良环境下的损坏情况 3.1、碱骨料活性反应： 水泥中的碱（Na2O+K2O ）与砂石中的活性硅的成分发生化学反应 碱硅反应（ASR）（ AAR ）或与某些碳酸盐骨料发生碱碳酸盐反应 （ACR ），在骨料界面生成膨胀性的产物，引起混凝土开裂。碱骨料 反应是从内部发生，是一个长期的进程，一般需要若干年才能发现，发 现时往往已经严重到无法修复的程度了。 混凝土需要对粗细骨料进行碱骨料活性检测，有轻微活性的骨料 应使用低碱水泥并控制混凝土的总碱含量。使用足够分量的粉煤灰、 沸石粉、偏高岭土粉、矿渣、硅粉等矿物掺合料对碱骨

17、料反应有抑 制作用。,3.2、混凝土保护层不足在干湿交替环境下的损坏 天津某冷却塔建成17年的情况（干湿交替、冻融、氯离子渗透等综合因素的、影响下 保护层剥落的损坏情况）,3.3、不良环境条件下混凝土的腐蚀天津某厂管道支架的盐碱腐蚀(20多年),3.4、干湿交替、冲刷、不良环境、施工质量低下的结构腐 蚀 天津某冷却塔在使用一年半后的损坏情况（冻融、冲刷、环境腐蚀及混 凝土质量低劣）,3.4、近海环境下的腐蚀情况 山东利民桥建成10年后 的损坏情况,海洋环境下的腐蚀情况,3.6、耐久性对混凝土的基本要求 混凝土结构的耐久性是当前的热门话题，混凝土本身的耐久性是混凝 土结构耐久性的根本。 混凝土的

18、耐久性首先要保证材料本身的耐久性，水泥、外加剂、要符 合要求，骨料没有碱骨料活性反应。原材料的质量是保证混凝土质 量的底线。 耐久性混凝土必须是高性能混凝土，它是在满足设计要求的强度等级、 抗渗等级、耐久性等指标的前提下，具有良好的施工性能。由于影响混 凝土质量的因素多、变化较大，必须经过试验试配，才能得出优化配的 合比设计。 混凝土的耐久性首先是氯离子含量严格控制在允许范围、有良好的体 积稳定性（失水收缩小）、良好的抗冻性和抗氯离子、抗硫酸盐的腐蚀 性；要有良好的施工性能。,四、混凝土施工 在现场大量使用的是预拌混凝土，特殊情况下使用的是自拌混凝土无 论预拌还是自拌，供应的混凝土都是施工的半

19、成品，只有经过施工现场 浇筑成型、养护，才是成品混凝土结构或构件。 运到现场的混凝土拌合物的施工性能随时间而变化，从坍落度损失直 至初凝；我们需要在它施工性能处于良好的状态浇筑成型。在此过程 中，一定要对混凝土拌合物做好交货验收。这首先是要我们的混凝土的 施工质量符合要求，然后做好交货验收。 特别是预拌混凝土，交货验收是商品质量和数量的交接。,4.1、混凝土供应 签订混凝土供应合同时，不但要了解混凝土的强度等级、需用数量， 谈妥销售价格；还需了解混凝土的用途和对耐久性的要求，结构特点，浇 注方法以及有无其他特殊要求。这些情况应该如实的反馈到技术部门，以 便在确定配合比时，综合考虑上述因素，配合

20、比最大限度的优化、也能有 对施工现场高水平的服务。 例如我们供应的现场泵送混凝土就要了解泵送的距离、高度、要求的 总供应量和供应的速率。如果有用塔吊吊运的混凝土，就需要了解他的吊 运周期，不了解这些特点就有可能影响施工。 对于有特殊要求的混凝土，就更需要把握它的特点区别于常规供应。 例如我们曾经经常遇到“C50的混凝土，要求3d40Mpa”之类的要求，如 果不加区别，不但高强度等级的混凝土低卖了，而且影响质量整体的评定。 ,4.2、混凝土的施工性能 混凝土的施工性能是指和易性（包括坍落扩展度、粘度）、凝结时 间等。,和易性良好的混凝土,、裹浆不良的混凝土,流动性良好的混凝土 流动性不好的混凝土

21、 U形箱通过试验 （自密实混凝土要求）,4.3、混凝土要及时浇注 混凝土浇筑前要及时、并稳妥地布置好浇注管道，做好准备后通知 开盘或供应混凝土。不可将混凝土运到现场等待浇筑。 混凝土的施工性能会随时间增长而劣化 到场的混凝土要在规定时间浇注，混凝土在施工性能良好时，能方 便的入模、振捣。延迟了入模时间，坍落度 / 扩展度损失，会影响混凝 土浇筑甚至无法浇注。 在混凝土供应时，要做到不积压混凝土运输车辆，避免因坍落扩展 度损失使混凝土施工性能劣化；还要做到不待车，保证混凝土的及时供 应不出现冷缝。 保持规定的入模坍落度，不得随意加水十分重要，随意加水不但会 使混凝土施工性能劣化，更会降低混凝土的

22、强度和耐久性。,3.4、混凝土供应和施工的责任划分 混凝土施工过程中在保证供应的混凝土质量、做好交货验收和前台 服务的前提下，也要注意责任的划分。往往有这种情况: 1、现场的混凝土强度达不到要求，应该提醒和帮助施工单位做好现 场试件和及时的养护。 2、区分供应的混凝土取样的数量，是按统计还是非统计方法评定强 度等级，给以区别对待。 3、某个水下浇注的混凝土超长桩，抽芯取样时，发现强度沿桩长离 散很大，如果供应时混凝土没有发生异常，应该是在灌注桩的操作上找 原因。 4、用导管浇注的某个工程，出现了断桩的情况，是因为中途停顿， 需要判断停顿的原因和混凝土的施工性能来区分责任。按理严格的交验 就是对

23、混凝土施工性能的判断。 ,4.5、关于超缓凝高保塑自密实混凝土 对于一些水下浇注的工程，无法振捣，体量相对大一些、浇灌时间 相对较长，而且出不得差错，规范规定了混凝土的初凝时间应长于混凝 土的浇注时间，需要超缓凝。 有的混凝土遇到有浇注下料困难、振捣的困难不能正常浇注；或水下 混凝土有拔导管困难甚至出现断桩的情况，造成了很大的损失。都需要 混凝土有高保塑自密实特性。 在武汉地铁中南站工程中，开发了超缓凝高保塑自密实混凝土。这种 混凝土在要求的时间内保持了要求的坍落度损失超缓凝高保塑，而 且混凝土有良好的粘聚力可以保证混凝土浇入后不需振捣达到自密 实。此项技术水下浇注混凝土的正常进行。对于类似工

24、程保证工程质量 和生产的正常进行有重要的意义。,五、混凝土裂缝的防治： 混凝土结构裂缝出现受到环境、设计、材料、施工等多种因素综合的 影响，是当前工程界的一项重大技术难题。在混凝土结构耐久性设计 施工技术指南指出了根据环境的作用条件按耐久性设计应考虑的相关 指标。除去环境作用的影响以外，影响裂缝出现的因素有： 、设计因素结构体系、结构构造、配筋率。 、材料因素应用高性能混凝土，混凝土配合比优化； 、施工因素连续浇筑不出冷缝，作好二次振捣，作好早期保湿养 护或保湿蓄热养护，控制施工荷载。 裂缝控制是一项系统工程，需要综合治理。,施工期间混凝土结构出现非荷载裂缝，混凝土材料是可能引起原因之 一，因

25、此混凝土在配合比选择时要注意降低混凝土的水化热温升、推迟 温度峰值出现的时间；供应的混凝土应尽最大可能降低出机温度并要求 施工单位做好蓄热养护控制降温速率。 混凝土失水会出现收缩，对于梁板等平面结构新浇混凝土面暴露在空 气中，大量失水导致表面开裂；在天热风大的季节尤为严重。会出现表 面已开裂、内部尚未凝固的“结皮” 情况，这种裂缝用压抹等手段是无法 弥合，需要加浆压抹，甚至会作为裂缝待混凝土硬化后再作处理。 保湿养护的必要性 2006年6月12日中午，在环境温度3135、 相对湿度40%左右时，用裂缝框进行混凝土 低龄期收缩裂缝试验，试件是在太阳照射的 露天制作。试件一振捣抹平后直接暴露，未 加任何遮盖；试件二在振捣抹平后，立即用 塑料薄膜严密覆盖。晴热高温环境中的试件 一约在四小时左右表面结皮、开裂，在同环 境中的试件二，因有塑料薄膜覆盖，只有极 少量细微裂缝出现。 ，,关于大体积混凝土的裂缝控制 当混凝土的水化热温升和混凝土的收缩（主要是干缩）的影响亦不可 忽略时，此混凝土结构应按大体积混凝土结构控制温度收缩裂缝的要求 施工。 历来重视混凝土的水化热温升一般认为采用大流动性泵