一、前言
當今,混凝土已成為最廣泛使用的建筑結構材料。以往工程中都比較重視混凝土的強度而容易忽視混凝土的耐久性。但試驗和應用都標明,混凝土和鋼筋混凝土在使用過程中,受到土壤、水和空氣中有害介質的侵蝕或混凝土本身組成材料有害成分的化學及物理作用,會產生開裂、溶蝕、剝落、膨脹、松軟及強度等級下降等現象,嚴重的還會出現結構破壞或倒塌。隨著我國商品混凝土和高強混凝土的推廣應用,混凝土的耐久性和安全性已受到越來越廣泛的關注。
提高混凝土的耐久性對于當前實現可持續發展戰略,更好地利用資源、節約能源和保護環境,都具有十分重要的意義。本文著重從原料的生產和使用層面上分析影響混凝土耐久性的因素及原因,有助于我們更新觀念,從耐久性的角度評價水泥和混凝土的質量。
二、水泥的生產和使用
在影響混凝土耐久性問題上,其原因涉及多方面,其中裂紋是導致混凝土耐久性降低的一個關鍵因素。就材料本身來說,影響混凝土抗裂性的主要因素則是水泥。
1、水泥在生產中存在的問題和原因
過多追求水泥強度,尤其是早期強度
綜合多種因素分析,混凝土的開裂有著相當復雜的多方面的原因。但在對其中一個主因的認知上大家的看法是比較接近的,即:為滿足現代高速施工所采用的高早強水泥及其混凝土拌合物是使混凝土結構早期開裂的一個重要的原因。
在水泥的質量要求中,水泥的強度是很重要的指標。對水泥標準的修改也主要在于強度的檢測上。隨著三次標準的修改,對水泥的強度要求越來越高。同時,隨著混凝土建筑業越來越受高速建設的經濟利益所驅動,使得水泥企業越來越重視生產早強水泥來滿足現代建筑工業的要求,其方式主要是通過改變水泥的礦物組成和提高水泥的細度。如增加C3S、C3A 的含量,將水泥磨至3500cm2/g 以上等措施。水泥熟料中四種主要礦物的水化熱和收縮率見表1、表2。
由表1 和表2 可見,C3A 的水化熱和收縮率均高于其他礦物。其次為C3S ,其水化熱在反應初期也是C2S 的數倍。因此,在水泥生產中提高C3A 和C3S的含量,對于水泥水化早期是很容易因溫度收縮、自收縮和干燥收縮而開裂。這樣就自然使得混凝土的耐久性下降。
提高水泥的細度,雖能提高水泥的早期強度,但對混凝土的耐久性也是不利的。圖1是水泥細度與混凝土抗凍性的關系,如圖所示,當水泥的細度從2500cm2/g 變化到4800cm2/g時,抗凍循環次數從420次變化到不足100 次。
在目前的施工過程中,施工單位為了加快施工的進度,往往希望水泥生產企業提供早強水泥。在這種背景下,水泥生產企業包括新型干法水泥廠也為了適應這個要求而生產出比表面積高的早強水泥。這種做法對混凝土的耐久性方面是相當不利的。