時間:2022-11-21 22:23:38
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇混凝土材料,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
第一條、材料名稱、規格、單位、數量、單價
第二條、材料應符合下列第_________項技術標準(包括質量要求)。
1、國家標準,標準號 。
2、地方標準,標準號 。
3、雙方約定的附加技術要求(見附件)。
第三條、計量方法
國家或主管部門有規定的,按規定執行;無規定的,雙方約定為: 。
第四條、包裝標準和包裝物的供應與回收
對于包裝標準,國家或主管部門有規定的,按規定執行;無規定的,雙方約定為:_____ 無 ____。 對于包裝物,除國家規定由甲方供應的以外,應由乙方負責供應;包裝物的回收為:_____ 無 ____。
第五條 交貨方法、運輸方式、到貨地點
1、交貨方法:_____ ____。
2、運輸方式:_____ ____。
3、交貨地點:____ ___。
4、甲方應提前_________小時以(書面/電話)方式向乙方提出供貨需求;交貨完畢雙方應簽字確認。
第六條、驗收方法
1、甲方應在貨到24小時內按相關標準進行驗收。
2、經驗收不合格的,甲方有權拒收并退回乙方。
3、甲方因使用、保管不善等造成產品質量下降的,應自行承擔相關責任。
第七條、價款結算及支付
1、價款的結算依據:雙方簽字確認的磅單或簽字蓋章的對賬單。
2、價款的支付方式:___ ______。
3、價款的支付時間:_____ ____。
4、在供貨過程中,如甲方不能按合同約定期限支付價款,乙方可中止供貨,但應提前5日通知甲方。
第八條、違約責任
1、甲方未按本合同約定給付價款的,自應付價款之日起按銀行同期貸款利率向乙方支付所欠價款的利息。
2、甲方未按合同約定履行其他義務的,應按_________向乙方支付違約金;給乙方造成損的,還應承擔賠償責任。
3、乙方未按合同約定履行義務的,應按_________向甲方支付違約金;給甲方造成損失的,還應承擔賠償責任。
4、因不可抗力原因致使本合同不能繼續履行或造成的損失,甲、乙雙方互不承擔責任;因不可抗力原因而終止合同造成的損失,由雙方協商承擔。
第九條、爭議解決方式
本合同項下發生的爭議,由雙方當事人協商解決或向_________申請調解解決;協商或調解解決不成的,按下列第_________種方式解決:
1、向_________人民法院提起訴訟;
2、向_________仲裁委員會提起仲裁。
中圖分類號:TU473 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2016)08(a)-0039-02
混凝土的凍融破壞是我國建筑物老化病害的主要問題之一,是我國東北和西北嚴寒地區混凝土結構的主要病害 。尤其在東北嚴寒地區,興建的水工混凝土建筑物,幾乎100%工程局部或大面積遭受不同程度的凍融破壞,這些地區較大的晝夜溫差,導致一些水工混凝土遭受頻繁的凍融循環作用,大量水渠、溢流壩等水工混凝土工程建成幾年后,混凝土就被大面積凍壞、剝落,嚴重影響了建筑工程的長期使用和安全運行[1]。混凝土生產單位在設計混凝土配合比時,主要依據是現行的國家及行業標準,而標準未強制要求的,或標準中沒有明確界定的問題,往往是人們易于疏忽的問題。為此該文從混凝土原材料控制中,工程人員易于疏忽的問題進行較為深入的梳理,探討如何提高混凝土的抗凍性。
1 原材料
1.1 水泥細度
水泥作為混凝土膠凝材料,其質量的好壞在很大程度上決定了混凝土性能的優劣。為增強混凝土耐久性,應選用早期強度高、抗凍性能好的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。
水泥進廠檢測除常規的檢測復檢外,還應關注水泥的細度,水泥的細度是影響混凝土性能的關鍵因素。通常水泥的顆粒越細,比表面積越大,早期的水化越快,早期強度越高。水泥細度小,水化反應平緩,混凝土后期強度高。從混凝土耐久性方面考慮,我們在選用水泥時,要更加注重后期強度增長。研究表明在干濕循環條件下,水泥細度的提高,混凝土動彈性模量損傷程度增加,造成混凝土結構的提早裂化,降低混凝土抗滲、抗凍性能[6-7]。鐵路混凝土工程施工質量驗收標準TB10424-2010中明確要求水泥比表面積在300~350 m2/kg之間。因此合理水泥細度也是混凝土耐久性的有力保證。
1.2 粗骨料的空隙率及尺寸效應
骨料在混凝土中約占70%~80%,是組成混凝土的骨架,粗骨料的最大粒徑、顆粒級配、形狀等對混凝土強度、體積穩定性、耐久性等性能產生重要影響。粗骨料的顆粒級配越好,空隙率越小,混凝土越密實,缺陷及裂縫出現的幾率越小,混凝土的抗凍性能也就越佳。通常對于抗凍混凝土的空隙率控制在44%以下。
粗骨料尺寸對混凝土的性能影響較大,特別是高性能混凝土更甚。國外有研究表明,對大多數巖石來說,如果把最大粒徑減小到10~15 mm,通常可以消除骨料的內在缺陷。對高性能混凝土,我國現行規范規定不超過25 mm[2-3]。國外一般認為其最大粒徑不宜超過10 mm。但是當碎石粒徑過小時,碎石的比表面積增大,混凝土砂率升高,潤濕碎石的水及包裹碎石的水泥漿增多,這又會引起混凝土干縮變大,容易出現收縮裂縫。因此抗凍混凝土的碎石粒徑不宜大于25 mm[4]。
1.3 引氣劑氣泡參數
混凝土的抗凍性能與混凝土的孔結構有著密切的關系,在混凝土中孔是水存在的空間,而引氣劑的氣泡性能參數直接影響使用效果。
不同品種的引氣劑對混凝土孔結構形成的影響是不同的,因而對混凝土強度、滲透性、耐久性等的影響也是不同的。在某種意義上,孔的結構和孔徑比孔隙率對混凝土宏觀性能的影響更重要。吳中偉院士將混凝土孔徑分為4級,即無害孔級(孔徑2 000 μm)。可見氣泡平均半徑對混凝土的性能的影響是巨大的,對混凝土的抗壓強度影響尤甚。工程實踐及理論研究表明[5],混凝土生產中應選擇氣泡泡經在20~200μm且均勻穩定的引氣劑。
混凝土摻入引氣劑后,混凝土的抗凍融耐久性得以改善,除要達到一定的含氣量外,氣泡間隔系數是影響混凝土抗凍耐久性的最重要因素。在一定的含氣量下,混凝土的抗凍性能取決于氣泡間隔系數和氣泡數量,氣泡間隔系數越小,氣泡數量越多,混凝土的抗凍性能就越好。
1.4 纖維的使用
大量試驗研究表明,對有抗凍融要求的混凝土,在不使用引氣劑的條件下,加入適量的纖維也能使混凝土具有優良的抗凍融性能。目前生產中使用的纖維主要有聚丙烯纖維、聚丙烯晴纖維、纖維素纖維及鋼纖維。為保證纖維能均勻地分布于混凝土中,纖維長徑比不應大于100,一般為30~80。纖維的摻量一般為混凝土體積率的0.5%~2%。混凝土中加入纖維后,能夠改善混凝土的孔結構,并且纖維均勻分散在混凝土中形成一種亂向支撐體系。分散了混凝土的定向應力,阻止了混凝土原生裂縫發生和發展,大大提高了混凝土抗滲、抗裂、抗凍能力。
2 結論
(1)水泥的細度是影響混凝土性能的關鍵因素。水泥細度的提高,混凝土動彈性模量損傷程度增加,造成混凝土結構的提早裂化,降低混凝土抗滲、抗凍性能。合理水泥細度也是混凝土耐久性的有力保證。水泥的比表面積以不大于350 m2/kg為宜。
(2)骨料在混凝土中約占70%~80%,是組成混凝土的骨架,對于抗凍混凝土的空隙率控制在44%以下,粒徑不宜大于25 mm。
(3)有抗凍融要求的混凝土,在不使用引氣劑的條件下,加入適量的纖維也能使混凝土具有優良的抗凍融性能。纖維改善混凝土的早期內部缺陷,提高了混凝土的抗拉極限應變和斷裂能。因而,有益于降低混凝土低溫環境下強度的損失和提高混凝土的抗凍融耐久性。
參考文獻
[1] 姚武,馮煒.聚丙烯腈纖維混凝土抗凍融耐久性的研究[J].工業建筑,2003,33(11):43-45.
[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ55-2011,普通混凝土配合比設計規程[S].北京:中國建筑工業出版社,2011.
[3] 中國工程標準化協會.CECS207-2006,高性能混凝土應用技術規程[S].北京:中國計劃出版社,2006.
[4] 中華人民共和國交通運輸部.JTS257-2-2012,海港工程高性能混凝土質量控制標準[S].北京:人民交通出版社,2012.
[正文]混凝土(由膠凝材料將集料膠結成整體的工程復合人造石材)造價較低,是土建工程結構中的首選材料,廣泛的應用于工業與民用的土建工程、水利工程、地下工程、公路、鐵路、橋梁等工程中。
普通的混凝土材料是由膠結材料(石灰、水泥)、細骨料(砂子)、粗骨料(石子)和水 按一定比例配制,經攪拌振搗成型,在一定條件下養護而成的具有一定強度特性的人工建筑材料。過去,由于人們過分注重于混凝土的力學性能,把精力主要集中在如何提高混凝土的強度上,而用高壓強度的比例關系來代表其性能的優劣,對混凝土的耐久性則不夠重視,從而導致了部分工程結構的開裂,甚至崩塌,此外,由于普通混凝土材料本身的耐久性不高,致使混凝土建筑工程的維修費用急劇增大,所以如何延長混凝土材料的使用壽命,提高混凝土的性價比,發展新型高性能的混凝土材料勢在必行。
一、高性能混凝土概述
混凝土技術經過多年的發展,現在新型外加劑和膠凝材料的出現使既有良好的工作性,又有優異的力學性能和耐久性能的混凝土的生產成為現實。高性能混凝土(High Performance Concrete),簡稱HPC。HPC的應用將對混凝土建筑施工技術和混凝土結構性能起重要作用,日益受到國際材料界和工程界的重視。
HPC組成材料包括水泥、粗細集料、多種礦物摻合料、水和超塑化劑,其組成和配比要比普通混凝土復雜,要求也高得多。HPC的優點體現在:
(1)由于HPC的高強(60Mpa~100MPa)和超高強(≥100MPa)特性,可使混凝土結構尺寸大大減少,從而減輕結構自重和對地基的荷載,并減少材料用量,增加使用空間,大幅度的降低工程造價。
(2)由于HPC具有高工作性,可以減輕施工勞動強度,節約施工能耗。
(3)HPC的高耐久性可增加對惡劣環境的抵御能力,延長建筑物的使用壽命,減少維修費用及對環境帶來的影響,具有顯著的社會和經濟效益。
二、高性能混凝土的特性
1.新拌混凝土的工作性
新拌混凝土的工作性是一個綜合指標,如流動性、可泵性、填充性、均勻性等。HPC要求新拌混凝土具有大流動性(坍落度20cm~25cm)及流動度經時損失小,以滿足混凝土集中攪拌、運輸、泵送、澆注的工藝要求。甚至在澆注時要求混凝土不振搗自流平,即好的填充性。最終得到均勻穩定的混凝土。這些要求是普通混凝土難以滿足的。與普通混凝土相比,HPC的組分復雜,多種摻合料與超塑化劑配合使用,其目的是通過這些組分來調整性能。其中最關鍵的技術之一是超塑化劑及其組成。單一成分的超塑化劑(如萘系和三聚氰胺系高效減水劑)雖然對水泥漿有強的分散作用,減水率高達18以上,但并不能滿足HPC對工作性的全部要求。因為單一成分的超塑化劑(SP)難以解決坍落度損失、離析分層等問題。因此,必須將高效減水劑與緩凝劑、引氣劑、穩定劑等組成復合超塑化劑(CSP)才能較全面滿足HPC對工作性的要求。
2.硬化混凝土的性能
現代建筑向高層化、大跨度方向發展,因此促進了高強HPC的研究和開發。在高層建筑中,混凝土強度是對應于柱子的軸力。可以說建筑物的層數是由所使用的混凝土強度來決定的。25~30層的建筑物要使用強度標號C35~C45的混凝土,30~35層要C45~C50,更高層的建筑就需要更高強的混凝土,如60層需用100MPa。目前建筑物設計和施工以30~35層(高度約100m)居多。因此,更高強度的HPC是目前研究和今后發展的方向,而大量使用的強度標號是C40混凝土。在此情況下,配合比設計可以參照普通混凝土的方法,但是主要組成材料和性能應滿足HPC的要求。HPC可能比普通混凝土要耐久得多,這是因為在設計配合比時,就考慮到耐久性問題。特別是早期下沉和硬化收縮小、干縮小、水化放熱低,因而提高了混凝土抗裂縫能力,無初始結構缺陷。硬化后的混凝土密實、滲透性低。這些都使混凝土抵抗外部因素的能力得到提高,最終得到耐久性好的混凝土。
三、高性能混凝土的應用與研究
每年工程上混凝土的用量非常之大,工程規模大、耗資大、應用范圍廣,作為現代工程主要材料的地位依然不被撼動。縱觀混凝土技術的發展進程,其發展主要遵循復合化、高強化、高性能化三大技術路線長期以來,人們過分注重于混凝土的力學性能,主要集中在提高混凝土的強度上,以搞壓強度的比例關系來代表其性能的優劣,而對影響混凝土耐久性則重視不夠,從而導致了許多工程結構的開裂,甚至崩塌。例如,1980年3月,北海Stavanger近海鉆井平臺Alexander Kjell號突然破壞;烏克蘭境內的切爾諾貝利核電站的泄漏;日本的一些鋼筋混凝土橋梁,投入不到20年因不能使用而被炸毀;遼寧盤錦遼河大橋的斷毀等等。此外,由于混凝土耐久性不高,致使混凝土工程的維修費急劇增大。如何延長混凝土的使用壽命,發展高性能混凝土勢在必行。
2001年10月用高性能混凝土成功澆搗的航站樓工程第一塊大面積樓板,為澆筑量約8003m的主樓南區二層樓板。該樓板呈長條型,寬約20m,長約80m,厚500mm,澆筑前沿樓板長度方向由南往北布置2條施工泵管,分別提供泵送混凝土。施工澆筑時,投入混凝土生產線2條、混凝土攪拌車22臺、混凝土泵機2臺,施工用時14h,施工過程順利。其后,在檢查認可了這種新型混凝土抗裂性以及總結了它的施工養護經驗的基礎上,陸續澆搗了其它的大面積樓板,整個航站樓施工補償收縮纖維混凝土總量超過4萬方。經檢驗,所有應用補償收縮纖維混凝土施工的樓板強度均達到設計要求,沒有發現任何明顯的肉眼可見裂縫,抗裂效果得到各方認可和好評。
隨著高性能混凝土的優越性不斷地得到認可,混凝土應用技術的進步,城市建設速度的加快,高性能混凝土獲得了迅速發展。高性能混凝土在實際工程中獲得了越來越廣泛的應用,尤其是在高層建筑、大跨度橋梁、海上采油平臺、礦井工程、海港碼頭等工程中的應用日益增多。
四、高性能混凝土的發展前景
隨著HPC的開發和應用,建筑對生態環境產生的影響正引起社會的關注。建筑物在建造和運行的過程中需消耗大量的自然資源和能源,并對環境產生不同程度的影響。有專家指出,作為建筑工業主要原料的水泥,實際上是一種不可持續發展的產品。因此,高性能混凝土的技術核心是在限制水泥用量以獲得混凝土高性能的同時,堅持其可持續性的發展原則。
在節材方面,如果能夠將目前使用的鋼材和混凝土提高一個強度等級,則可以獲得明顯的經濟效益和社會效益。粗略計算,到2010年,僅通過推廣應用高強鋼和高性能混凝土,就可節省大量建設資金并且同時產生豐厚的間接經濟效益。另外,采用高強材料,可以提高施工作業效率,提高建筑質量,延長使用年限,減少維護使用費用,解決了建筑結構中肥梁胖柱問題,這樣不僅能增加建筑使用面積,增大建筑使用空間,也可以使結構設計更加靈活,提高建筑使用功能。推廣應用高強鋼和高性能混凝土,在建設階段可以節約鋼材和混凝土,減少資源和能源的消耗量,進而減少二氧化碳、二氧化硫等有害氣體和廢渣的排放。
任何新技術、新材料的發展,都需要經歷漫長的、反復的過程。在需要克服的諸多障礙中,首先是人們的觀念和認識。當前我國正處于基礎設施建設的,對于HPC的發展應該是一個難得的機遇。當然,任何發展迅速的新技術,都必定給相關的業界帶來顯著的效益。
應用大摻量粉煤灰混凝土和大摻量礦渣混凝土發展HPC是最可行的途徑,因為它不僅能夠提高混凝土的品質,還能有效地降低生產成本。在人們對發展HPC取得共識的基礎上,注重提高骨料品質,并將大摻量粉煤灰混凝土和大摻量礦渣混凝土恰當地用于我國的基礎設施建設,不僅有利于混凝土業的可持續發展,對整個國民經濟建設的可持續發展都會發揮一定的促進作用。HPC的研究與應用在短短的十幾年內發展很快,現在采用高效減水劑和硅粉,利用普通工藝即可很方便地配制出高強混凝土。
據報道,日本正在研制使用壽命在500年以上的超高耐久性混凝土。目前一些超高強預應力混凝土結構甚至已經可以用來代替鋼結構。我國在最近幾年中胭脂路超高性堿渣混凝土、沸石粉混凝土、高強粉煤灰混凝土、鐵(硫)綠酸鹽水泥混凝土、230MPa礦物集料混凝土、200MPa超高強鋼纖維混凝土、92MPa抗沖耐磨混凝土等第一系列HPC。在保塑劑的研制方面也有進步。
五、結語
大力開展高性能混凝土的研究和應用具有重要意義,為更好的推廣應用,設計人員必須及時地掌握規范,正確理解與應用,跟蹤新技術的發展,而對于施工人員,必須全面掌握混凝土的技術要點,不能照搬普通混凝土的施工與養護方法,對于監理人員,必須深入理解規范、靈活運用規范,同時,相應的國家規范也必須進行適當的修改,以利于促進高性能混凝土的應用。
參考文獻
[1]普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準(JTJ52-2006)[S].北京:中國建筑工業出版社. 2006
[2]劉澤淵.論科學技術與發展[M]. 大連:大連理工大學出版社,1997.
[3]孫振平.綠色高性能混凝土與建筑工程材料的可持續發展[J].北京:建筑材料學報,1(3):278-283.
[4]張長清.混凝土材料的環境資源問題和對策[J]. 建筑技術開發,27(3):6-8.
[5]李湘州.21世紀混凝土技術展望[J]. 山西建材,2000(1):35-38.
[6]邢振賢.再生混凝土的基本性能研究[J]. 華北水利水電學報,19
1、混凝土的濕潤養護方法
混凝土澆筑完畢后要進行養護,規范明確規定應在澆筑完畢后的12h以內對混凝土加以覆蓋和澆水;混凝土澆水養護的時間,對采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣酸鹽水泥拌制的混凝土,不得少于7d,對摻用緩凝型外加劑或有抗滲性要求的混凝土,不得少于14d;澆水次數應能保持混凝土處于濕潤狀態;混凝土的養護用水應與拌制用水相同;當日常氣溫低于50c時,不得澆水。有些施工單位只是在混凝土表面澆水而未覆蓋,這樣,由于澆水次數少、澆水不及時、水分蒸發快而影響了混凝土的質量。實踐表明正常養護要在混凝土表面覆蓋草包或舊麻袋然后澆水,才能使混凝土保持濕潤的狀態,達到預期養護的效果。柱的混凝土養護可以使用塑料布裹在柱子上以阻止混凝土內部的水分蒸發。大面積混凝土也可用塑料布覆蓋養護。
2、混凝土養護材料的發展與應用
混凝土養護材料的最大特點是節省勞力和降低水資源的消耗,將其噴涂在施工完畢的混凝土表面,可形成封閉層,使混凝土表面的毛細孔與外界隔離,利用混凝土內部多余的水分自我養護。目前混凝土內部多余的水分自我養護。
目前混凝土養護材料的主要成分大致可分為4類:(1)石蠟;(2)氯化橡膠;(3)樹脂;(4)醋酸乙烯樹脂。其中以石蠟與氯化橡膠位主要成分的養護材料養護效果較好,保水能力、抗壓強度與減少混凝土收縮等方面均較好。
3、混凝土養護材料的性能與質量要求
現已發表的資料大多位混凝土養護材料的材性與質量標準,但缺少混凝土養護材料噴涂(或覆蓋)到剛澆筑的混凝土表面后的養護效果與質量評定方法,而這正是現場使用混凝土養護材料來養護混凝土的具體要求分述如下。
(1)材質要求
混凝土養護材料一般位液膜狀,購進時應掌握該種材料的技術性能,包括材料的成分及養護的效果。
(2)噴涂工具
混凝土養護材料(液膜狀)施工用具,要據工程量多少而定,工程量較小時可采用農用噴霧器;工程量較大時,可采用墻面噴白的噴漿機,并在噴出口換上農用噴霧器的噴頭。
(3)材料消耗
混凝土養護材料(液膜狀)的施工用量以g/m2或cm3/ m2表示。一般在產品說明書上均有規定,或通過試驗確定,正常情況下為200~250g/ m2。
(4)噴涂要求
混凝土養護材料噴涂一般分兩層進行。第一層噴涂時間可在混凝土澆筑后2h,且混凝土表面開始收水時進行;第二層應在第一層干燥后噴涂(這與當時的氣溫、風速有關);兩層間隔時間不少于1h。兩層噴涂分別按水平、垂直方向交叉進行。
(5)保護
混凝土養護材料噴涂后,混凝土表面不宜上人或放置有可能損壞薄膜的重物。
4、涂養護材料后的混凝土強度
中圖分類號:TV331文獻標識碼: A
引言
在施工過程中,混凝土出現裂縫是不可能避免的,因此只有減少出現裂縫的幾率,從而大大延長混凝土的使用壽命。就目前的情況,混凝土已經廣泛的應用于我國的施工建設中,所以必須要嚴格的控制混凝土攪拌的各個工序,對于混凝土配合比、原材料要把握好,從而使得混凝土出現裂縫的幾率大大減小。
1、混凝土裂縫產生的原因
(1)原材料的質量不符合標準。混凝土的組成主要是水泥、砂子、石子、水按照不同的比例混合得到的,但是進場原材料不合格或者水灰比不合適的時候,就會很容易發生裂縫。混凝土因為長時間的在露天暴曬,溫度升高,從而使得混凝土發生熱脹冷縮的現象,在熱脹冷縮的過程中,混凝土就會產生一些細小的裂縫,隨著熱脹冷縮次數不斷增加,就會加大混凝土的裂縫,從而影響到施工工程的質量。水泥也會產生一些裂縫,主要是因為水泥的質量和強度等級與混凝土的強度等級不適合,或者是水泥的質量不是特別的穩定,水泥生產質量沒有達到相關的使用標準要求,從而使得混凝土的結構性能受到很大影響。選擇骨料的時候,要盡量的選擇有害物質比較少的,有害物質主要是云母、黏土、淤泥、泥塊等物質,從而使得混凝土的質量得到提高,同時還要注意骨料的粗細程度,施工工程位置不同所需求的骨料的粗細要求也是有很大差異的,如果使用不合適,就會使得混凝土出現裂縫的幾率大大增加,從而使得建筑物的質量受到很大影響。
(2)施工條件的不合格。工程的施工現場,原材料的堆放基本上都是隨意的露天堆放,特別明顯的是體現在夏季,隨著溫度的上升,會加大裂縫出現的幾率,同時造成了混凝土的施工問題,使得混凝土澆注凝結的速度受到很大影響,使得混凝土出現裂縫的時間提前,大大降低建筑物的使用壽命。有時候混凝土的攪拌地點離建筑物的施工現場距離過遠,從而使得在混凝土的運輸過程中發生一些細小的變化,使得施工工程的混凝土質量受到影響,成本增加。
(3)混凝土后期的養護不足。混凝土的養護主要是確保其能夠有一個好的適合的硬化環境,能夠保持濕度和溫度,應該在最大程度上控制晝夜溫差。混凝土所使用的水泥熟料的礦物組成成分主要是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣,水泥的水化速度很快,大大降低了混凝土的塑性,由于不是很好進行后期的保濕養護工作和控制混凝土的溫度,從而引發混凝土出現大量的裂縫情況。
2、混凝土材料對裂縫的影響及其控制措施
2.1、水泥
水泥水化熱是產生溫度應力的主要影響因素,所以,混凝土應該采用水化熱低、凝結時間長、后期強度高的水泥,一般主要是凝結時間長、后期強度高的水泥,通常的情況下是不使用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥,因為這些水泥的水化熱很高,不適用于大體積混凝土工程,但是進行冬季施工的過程中,為了能夠充分的利用水泥水化熱防凍有些時候也會使用硅酸鹽、普通硅酸鹽水泥,但是使用的時候必須要控制好內外的溫差。一般的混凝土工程選擇使用水化熱低的礦渣硅酸鹽水泥,當強度等級為小于C20時最好是選擇使用32.5級礦渣硅酸鹽水泥;當混凝土強度等級為C25或C25以上時,最好是采用42.5級礦渣硅酸鹽水泥;但是需要控制其用量。
2.2、骨料對混凝土裂縫的影晌及控制措施
2.2.1、粗骨料對混凝土裂縫的影響
混凝土會受到粗骨料的粒徑、品種、活性及灰集比等的影響,主要是因為:①混凝土的發生收縮主要是因為水泥石收縮引起的,抵抗收縮的主要成分為混凝土的粗骨料對水泥石,起到一個約束作用。骨料的含量與混凝土的收縮成反比,粒徑的大小和變形的阻力成正比,從而影響到混凝土的收縮能力。如果骨料粒徑大,就會增大對水泥的收縮阻力和約束力,從而使得混凝土的收縮變小。骨料的含泥量比較大的時候,就會增大混凝土的干縮性。②粗骨料的種類也會直接影響到混凝土的收縮,粗骨料的吸水率也會影響著混凝土的干縮情況,低吸水率的骨料配制的混凝土彈性模量較高且干縮性非常低。③如果骨料中有活性二氧化硅的時候,非常容易發生堿骨料反應從而使得混凝土膨脹、裂縫、開裂。
2.2.2、細骨料對混凝土裂縫的影響
細骨料和粗骨料非常相似,主要是細骨料的品質、活性及巖種會直接影響到混凝土產生裂縫,但是細骨料的相關方面對混凝土拌合物的工作性能產生影響是通過直接或間接的影響,從而使得混凝土發生收縮,影響到混凝土的約束裂縫、膨脹裂縫和塑態裂縫。
2.2.3、控制措施
①首先需要確保混凝土的強度、耐久性和工作性能,從而選擇粒徑較大,級配良好,含泥量少的粗骨料。
②骨料的選擇需要考慮相關的因素,主要是熱膨脹系數和吸水率,選擇熱膨脹系數和吸水率較小巖種,類似于沉積巖中的石灰石,因為使用這種骨料能夠大大減小混凝土的溫度變形系數,使得混凝土的抗裂性得到很大提高。
③使用碎石能夠大大減小混凝土變形系數,使得混凝土的抗裂性提高。
④最好是選擇不含或者含量較少的活性氧化硅的骨料,從而能夠防止發生堿一骨料膨脹反應。
⑤要綜合的對細骨料的級配、細度模數、表面性狀、含泥量及砂率等因素進行考慮,在混凝土的重量中細骨料占據著百分之二十五左右的比例,進行施工的時候最好是采用中、粗砂,砂子含泥量要比較小的,每立方米的混凝土要減少用水量,控制水灰比,減少水泥用量,從而使得混凝土的干縮大大降低,提高混凝土的抗裂性。
2.3、砂子細度模數和含泥量控制
砂按細度模數一般分為四種,包括粗紗、中砂、細砂、特細砂。粗砂的細度模數為3.7--3.1,中砂的細度模數為3.0-2.3,細砂的細度模數為2.2-1.6,特細砂細度模數為1.5-0.7。如果混凝土的砂的細度模數比3.7大,就非常不好控制拌合物的和易性,對于混凝土的振搗成型起到阻礙左右。如果砂的細度模數比0.7小,就會使得水泥用量大大增加,降低強度,增加混凝土開裂的幾率。所以進行混凝土施工的時候,為了使得水泥的用量和用水量大大減小,一般情況下都是選擇中、粗砂,同時要將砂的含泥量控制在百分三以下。
2.4、水對混凝土裂縫的影響與控制措施
在混凝土從拌合到凝結硬化的全過程中一個非常關鍵的因素是水,在混凝土中兩個非常重要的指標是單位用水量和水灰比,其直接影響著混凝土的性能,這里主要是對混凝土裂縫的影響進行的探討。水對混凝土裂縫的影響主要表現為單位用水量和水灰比對水泥石干縮的影響,混凝土的干縮主要是因為水泥石失水的原因所造成的,而且它也會直接影響水泥石的毛細孔量和孔徑分布,所以它們也會影響到混凝土的干縮。根據以往的實驗證明單位用水量的影響程度顯著大于水泥量和水灰比的影響程度,所以在確保混凝土工作性能情況下,要選擇較小的用水量和水灰比。
結束語
混凝土的質量和發生裂縫的原因有多,所以,必須在原材料進入施工現場的時候要嚴格的控制好,牢牢控制好混凝土各個原材料的用量,從而使得混凝土工程質量得到很大提高,達到減少混凝土出現裂縫的幾率的目的,使得工程的施工質量得到很大提高。
參考文獻
中圖分類號: TV698 文獻標識碼: A 文章編號:
抗凍混凝土對材料的選擇如下:
對水泥的選擇。
冬期施工混凝土所用水泥品種和性能,主要取決于混凝土養護條件、結構特點丶結構使用期間所處環境和施工方法。在一般情況下,冬期施工混凝土應優先選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。當硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥缺之,需要選用其他品種水泥時,應注意其中的摻合料對混凝土抗凍性、抗滲性等性能的影響,也可選用經過技術鑒定的早強水泥,但在水泥中摻加早強擠時,要進行相關試驗合格后方可使用。
有條件的工程可用特種快硬高強類水泥來配制冬期施工混凝土.但采用摻外加擠冬期施工方法時,冬期施工混凝土是不能選用高鋁水泥的,這是因為鋁水泥因重結晶而導致混凝土強度的降低,對鋼筋混凝土中鋼筋的保護作用也比硅酸鹽水泥差的緣故。
對與厚大體積的混凝土結構物,如水壩、反應堆、高層建筑物的大體積基礎等,則選用水化熱較小的水泥,以避免溫差應力對結構產生不利影響。
總之,冬期施工混凝土對水泥的選擇應注意下方面:1.優先選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,不得選用火山灰質硅酸鹽水泥;2.如果選用礦渣硅酸鹽水泥,應同時考慮采用蒸汽養護;3.所用的水泥強度度不應低于32.5 MPa;4.水泥用量最低不小于300kg%m3,厚大體積混凝土的水泥最小用量,應根據實際情況確定。
對骨料的選擇。
冬期施工混凝土所用的骨料分為細骨料和粗骨料。細骨料宜選用色澤鮮艷、質地堅硬、級配良好、質量合格的中砂,其含泥量不得大于1.0%;粗骨料宜選用經15次凍融值試驗合格的堅實級配花崗巖或石英巖啐石,其堅固性指標應符合現行國家標準的規定,不得含有風化的顆粒,含泥量不得大于1.0%,泥塊含量不得大于0.5%.
對于抗凍等級為D100及一上的混凝土,其所用的粗骨料和細骨料均應進行堅固性試驗,并應符合現行行業標準《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》(JGJ52-2006)中的規定。
總之,所用粗骨料和細骨料的其他技術要求,應當符合國家標準《建筑用卵石、砂石》(GB/T14685-2001)和《建筑用砂》(GB/T14684-2001)中的規定。
冬期施工混凝土所用的骨料,必須具有良好的抗凍性。冬期施工混凝土所用的骨料堆場,應選在地勢較高、不積水、運輸方便、有排水出路的地方。為滿足混凝土抗凍性的要求,粗骨料和細骨料應分別滿足表中的規定。
冬期施工混凝土對骨料的要求
對早強防凍劑的選擇。冬期施工混凝土中摻人適宜的混凝土早強減水劑和防凍劑,能有效地改善混凝土的工藝性能,提高混凝土的耐久性,并保證其在低溫初期時獲得早期強度,或在負溫時期的水化硬能斷續進行,防止混凝土早期遭受凍害。
按照防凍劑在混凝土中的作用和效果不同,一般可分為:防凍抗凍型防凍劑、抗凍害型防凍劑、早強型防凍劑和引氣型防凍劑。國內外目前常用的是復合型防凍劑,如早強劑+減水劑、防凍劑+早強劑+阻銹劑、防凍劑+早強劑+阻銹劑+減水劑、防凍劑+早強劑+引氣劑+減水劑、防凍劑+早強劑+阻銹劑+減水劑+引氣劑和防凍劑+早強劑+阻銹劑+減水劑+引氣劑+其他外加劑等。
冬期施工混凝土用的外加擠應通過正式技術鑒定,其技術性能應符合《混凝土外加擠應用技術規范》(GB50119--2003)和《混凝土防凍劑》(jc475--2004)標準的規定。我國配制的早強防凍劑主要由減水、引氣、防凍、早強組分組成,不僅具有對混凝土顯著的早強防凍功能,而且無毒、不易然、對鋼筋無銹蝕作用。
摻有早強防凍劑的混凝土,可以在負溫情況下凝結哽化而不需要保溫或加熱,最終能達到與常溫養護的混凝土相同的質量水平。
冬期施工混凝土所用的早強防凍劑,是低溫施工環境中的重要材料,也是確保混凝土在一定負溫下正常施工、保證工程質量的技術措施,因此選用的早強防凍擠應同時具備良好的早強作用、高效減水作用、降低冰點的作用、對鋼筋無銹蝕作用和其他一些作用。
工程實踐證明,對于抗凍等級為D100及以上的混凝土還應摻人后混凝土的含氣量應符合表中的規定。
長期處于潮濕和嚴寒環境中混凝土的最小含氣量
1 概述
瀝青混凝土的質量是路面具有良好使用性能及較長使用壽命的保證。組成瀝青混凝土原材料的質量是使瀝青混凝土具有良好質量的保證。
滿足路面使用的瀝青混凝土必須具有的性能為:①不透水性;②耐磨性;③具有一定的粗糙度;④具有一定的承受車輛荷載的強度;⑤憎水性⑥抵抗溫度變形的能力。
組成瀝青砼的材料包括①起骨架支撐作用的粗集料(2.36mm以上顆粒);②填充作用的細集料及礦粉(2.36mm以下顆粒,天然砂、機制砂、礦粉、石灰粉、水泥及在改性瀝青SMA結構中加入的木質素等);③結合料(普通瀝青、乳化瀝青及改性瀝青等)。現從各種材料的質量及其在瀝青砼中的含量分別進行探討對瀝青砼質量的影響。
2 各種原材料的內在質量對瀝青砼的質量影響
2.1粗集料
公路瀝青路面對粗集料質量的主要要求如下:
粗集料在瀝青砼中主要起到骨架支撐作用,粗集料的質量對瀝青砼的強度、耐磨性、抗滑性、高溫穩定性及增加使用壽命至關重要。
2.1.1 粗集料的強度對瀝青砼強度的影響
由于粗集料的骨架作用,瀝青砼的強度直接取決于集料的強度,粗集料的強度通過壓碎值、洛杉磯磨耗損失及針片狀含量三項指標反應。以下為各種不同壓碎值進行室內穩定度試驗的結果:
2.1.2 粗集料的外觀形狀,破碎面的多少及磨光值的大小對瀝青砼路面的的摩擦系數即抗滑性的影響
高等級公路及一級公路對粗集料的磨光值有著較高的要求,必須大于42BPN,表面破碎面積不小于90%,形狀為棱體。這是為了確實保證瀝青路面行車使用的抗滑性,磨光值越高,表面形狀為立方棱體狀的粗集料,在鋪筑瀝青路面后其抗滑性越好。
2.1.3 粗集料與瀝青的粘附性,含泥量、吸水率對瀝青砼透水性及使用壽命的影響
一般情況下,堿性石料(石灰巖)與瀝青具有較好的粘附性,大都在Ⅳ級以上,滿足規范的要求,而酸性石料(玄武巖、輝綠巖等)與瀝青的粘附性較差,在此種類型的石料用作粗集料時,需進行特殊的堿化處理。采取的方法一般為:①用干燥的磨細消石灰或生石灰粉、水泥作為填料的一部分,用量不超過礦料總重的3%;②將粗集料用石灰漿處理后使用;③在瀝青中摻加抗剝落劑。
含泥量的大小也是影響瀝青砼透水性的關鍵因素。《公路瀝青路面施工及驗收規范》中明確規定粗集料的含泥量不得超過1%,軟石含量不超過5%。由于集料的堆放及轉運等,難免會在集料中摻入土塊等。含泥量的大小直接影響瀝青砼的強度和透水性。
泥土及風化的軟石屬親水性材料,吸水后,體積膨脹并強度降低,而瀝青砼路面則需要不透水且憎水。在拌和過程中如摻入泥塊或吸塵不徹底導致土粉摻入拌和,路面成型后,在自然的雨雪天氣下,土塊細水體積膨脹并在重車作用下被帶走,路面局部就會形成坑洞透水并松散,造成使用壽命降低。
2.2 細集料及填料
《公路瀝青路面施工及驗收規范》中對瀝青砼用細集料及填料的要求如下:
作為結合料的瀝青的質量對瀝青砼的質量至關重要。
2.3.1 瀝青三大指標(針入度、延度、軟化點)對瀝青砼的影響
瀝青的三大指標對瀝青砼的溫度穩定性影響較大。針入度表示瀝青在25℃時的粘稠度。一般情況下,在選用瀝青時,選擇針入度較小的瀝青,以提高瀝青砼的高溫穩定性(抗擁包、車轍、泛油能力)。延度和軟化點是瀝青抵抗低溫抗裂性的重要指標。
2.3.2 含蠟量的影響。由于溫度的變化,瀝青路面對瀝青含蠟量的要求為小于3%。,進口瀝青的含蠟量可以達到1%以下。含蠟量高的瀝青在鋪筑路面后,容易開裂、導致瀝青路面滲水后破壞,瀝青路面使用壽命降低。
現在,通常采用加入改性劑對普通瀝青進行改性,以增加瀝青路面的抵抗溫度變形能力。改性的目的就是降低瀝青的針入度、提高延度和軟化點,以增加瀝青砼的抗溫度變形能力。
3 集料含量對瀝青砼質量的影響
瀝青砼由集料組成,集料的含量不同,對瀝青砼的質量影響不同。
現從瀝青混合料的配合比設計方面進行探討。瀝青混合料的配比設計包括三個方面:
3.1 材料的選擇,要保證材料的質量符合要求。(在前面已經作了分析);
3.2 各種粗細集料及礦粉材料的配比,即確定礦料級配;
3.3 確定合理的瀝青用量。
配合比設計實際上是對影響瀝青砼各種性能的因素的調整,并按照要求進行試驗驗證。研究結果如下:
3.3.1 瀝青路面的車轍變形、擁包等主要是發生在夏季高溫情況下,是一種混合料各種成分的位置變化。瀝青的高溫穩定性能,是抵抗車輛反復壓縮變形及側向流動的能力,它首先取決于礦料骨架,尤其是粗集料的相互嵌擠作用,同時瀝青的性質及含量則起到阻止此種變形的能力。
3.3.2 瀝青路面的溫縮裂縫表現為寒冷季節混合料集料之間的瀝青膜拉伸破壞,然后再導致集料的破裂。因此,瀝青混合料的低溫抗裂性主要取決于瀝青結合料的低溫抗拉伸性能,與所選用瀝青的延度密切相關。
3.3.3 瀝青混合料的水損壞主要取決于瀝青與礦料之間的粘附性,與礦料的本質成分及礦料表面的粗糙度、含泥量有關。
3.3.4 瀝青混合料的疲勞開裂與各項指標均有關,但主要取決于瀝青的作用。
3.3.5 瀝青路面的耐久性(使用壽命)與瀝青的抗老化能力有關(薄膜加熱后的各項指標),為減少瀝青砼的老化速度,在配合比的設計中,降低瀝青砼的空隙率至關重要。
對照以上的瀝青混凝土路面的性能影響因素,根據實際所需的級配種類進行適當調整,選擇出理想的配合比。
鋼筋混凝土材料是當今世界上使用最多的工程材料。由于現代對建筑物耐久性的要求越來越高,人們對提高建筑物耐久性的研究越來越多。而相關研究表明鋼筋混凝土材料的腐蝕是影響建筑結構耐久性的重要因素。因此,解決鋼筋混凝土材料的防腐問題成為我們當務之急。
1 鋼筋混凝土材料材料防腐的意義
鋼筋混凝土材料的防腐對于建筑結構的耐久性非常重要。合理有效的鋼筋混凝土材料防腐可以使鋼筋混凝土材料結構在正常的氣象及使用條件下的壽命得到延長。相反的,若是忽視鋼筋混凝土材料的防腐問題,在未采取任何措施的普通環中,鋼筋混凝土材料結構往往會由外到內慢慢出現疏松、滲漏、露石、開裂、剝落和鋼筋銹蝕等問題,極大的縮短鋼筋混凝土材料結構的使用壽命,更有甚者會對整個工程的安全造成危險。因此,進行鋼筋混凝土材料的防腐工作的意義是非常重大。
2 鋼筋混凝土材料腐蝕的類型和機理
2.1鋼筋混凝土材料腐蝕的類型
鋼筋混凝土材料的腐蝕主要有兩類,分別是氯鹽對鋼筋混凝土材料的腐蝕和碳化對鋼筋混凝土材料的腐蝕。在氯鹽對鋼筋混凝土材料的腐蝕中,氯鹽侵入鋼筋混凝土材料方式有兩種,即鋼筋混凝土材料拌合時為了達到改善混凝土材料的某些性質而加入外加劑時的引入和鋼筋混凝土材料硬化后外界氯離子通過滲透作用的侵入。這兩種侵入方式中,后者被認為是氯鹽對鋼筋混凝土材料的腐蝕的主要原因。而在碳化對鋼筋混凝土材料的腐蝕中,碳化的主要原因是空氣中的二氧化碳氣體與混凝土材料中的氫氧化鈣發生了化學反應,生成了碳酸鈣。碳酸鈣的生成破壞了鋼筋堿性環境,使鋼筋容易發生銹蝕,造成鋼筋混凝土材料腐蝕情況的出現。
2.2鋼筋混凝土材料腐蝕的機理
我們一般所說的鋼筋混凝土材料腐蝕指的是凝土中的水泥和鋼筋被腐蝕介質腐蝕。腐蝕介質包括酸、堿、鹽,每種介質對應的腐蝕機理也存在差別。酸性介質腐蝕鋼筋混凝土材料的機理是:其發生了相關反應破壞了混凝土材料的保護層,進而對保護層里鋼筋表面鈍化膜進行了破環,最終導致鋼筋銹蝕。堿性介質腐蝕鋼筋混凝土材料的機理是:在其侵入混凝土材料并出現干溫交替情況下,其會對混凝土材料有一定的結晶破環作用。鹽類介質腐蝕鋼筋混凝土材料的機理是:在干濕交替的環境條件下,侵入到混凝土材料內部的鹽類介質會發生反應而體積增大,進而對水泥內部壓力增大,造成混凝土材料的剝落,最終使鋼筋腐蝕。
3 鋼筋混凝土材料腐蝕的影響因素
3.1氯化物的影響
氯化物是鋼筋混凝土材料被腐蝕的最主要原因,其氯離子的濃度高低與鋼筋混凝土材料中鋼筋的銹蝕速度存在直接的關系。其侵入鋼筋混凝土材料的方式主要是如前所述的在混凝土材料生產過程中通過外加劑侵入和從外界通過擴散侵入。因此,研究氯化物對鋼筋混凝土材料腐蝕的影響可以從混凝土材料質量、內部孔隙結構、混凝土材料保護層開裂與否和混凝土材料保護層的厚度等幾個方面進行。
3.2混凝土材料碳化
混凝土材料的碳化是造成鋼筋混凝土材料被腐蝕的又一重要原因,其與鋼筋混凝土材料結構物的耐久性有密切的關系。混凝土材料碳化對鋼筋混凝土材料腐蝕的影響主要通過生成碳酸鈣來破壞鋼筋的堿性環境,使鋼筋表面的鈍化膜失穩,進而造成鋼筋的腐蝕。混凝土材料結構的碳化過程非常緩慢,其與混凝土材料自身的空隙率及滲透性有很大的關系。
3.3保護層厚度
保護層厚度也是造成鋼筋混凝土材料被腐蝕的原因之一。在干燥的環境中,保護層厚度對混凝土材料腐蝕影響不大。而在極潮濕的環境中,保護層厚度與氧擴散阻力成正相關的關系,而氧擴散阻力與鋼筋混凝土材料的腐蝕成負相關的關系。此外,混凝土材料保護層厚度還對氯離子的擴散有影響。
4 加強鋼筋混凝土材料防腐的措施
4.1控制原材料中氯化物的含量
混凝土材料的原材料包括水泥、水、沙子、石子及外加劑。在進行鋼筋混凝土材料原材料的選擇時,除了滿足施工的質量要求外,還應選擇氯化物含量較少的材料。如對水泥的選擇時,應選擇火山灰和粉煤灰類水泥,其成分可以有效減少氯化物對水泥石的溶解和析出;對于水的選擇,盡量選擇含氯量低的水,禁止使用海水;沙子應盡量避免使用海沙,如必須使用時,應嚴格控制其含氯量;外加劑的選擇時也應考慮氯化物含量的問題,其含氯量應符合相關的標準。而對于預應力的鋼筋混凝土材料結構,國家規定禁止使用含氯的外加劑。
4.2選用耐腐蝕鋼筋
鋼筋混凝土材料結構中,原有鋼筋材料在自身抗腐蝕方面表現不佳。隨著相關技術的發展,鋼筋混凝土材料結構中使用比較多的耐腐蝕鋼筋是環氧涂層鋼筋。其具有良好的抗拉和抗彎性、耐化學侵蝕的性和耐高堿性。環氧涂層鋼筋的使用可以從一定程度上緩解鋼筋混凝土材料結構的腐蝕速度。但是此種材料也存在一定的不足,即其涂層一旦被破壞,他的防腐性能將大打折扣,甚至比不上傳統的鋼筋材料。因此,在以后的工程實踐中,應該對其涂層質量缺陷進行相關的研究。
4.3進行陰極保護
引 言
混凝土是由水泥、摻和料、外加劑和水配制的膠結材料漿體將分散的砂、石經攪拌粘結在一起的工程材料。硬結的混凝土是一種多元、多相、非勻質的水泥基復合材料,具有較高的彈性模量,較低的抗拉強度,在受約束條件下只要發生少許收縮,產生的拉應力往往會大于該齡期混凝土的抗拉強度,導致混凝土發生裂縫。混凝土在澆注成型后,骨料對漿體產生約束,使混凝土內部從一開始產生微裂縫,在環境溫度、濕度、荷載等因素作用下,這些微裂縫就可能發展為宏觀裂縫。
混凝土開裂的原因很多,下面僅就材料這方面予以研究。
由于混凝土本身材性所導致的裂縫主要有以下幾類。
1、塑性收縮裂縫
混凝土在初凝前由于水分蒸發,內部水分不斷向表面遷移,形成混凝土在塑性階段體積收縮。一般混凝土的塑性收縮約為1%,坍落度大的混凝土則可達2%。當施工時溫度高,相對濕度較低時,混凝土內部水分向表面遷移供應不上蒸發量的情況下,表面失水干縮受下面混凝土的約束,表面會出現不規則的塑性收縮裂縫。這種塑性收縮裂縫在混凝土初凝前及時抹壓或二次振搗可以愈合,但是如果不及時處理,可能發展為貫通性有害裂縫。
2、水化收縮及自生干縮裂縫
水泥在水化反應過程中,會產生水化收縮。硅酸鹽水泥的水化收縮量約為1%~2%。水化收縮在初凝前表現為漿體的宏觀體積收縮,初凝后則在已形成的水泥石骨架內生成空隙。水泥在繼續水化過程不斷消耗水分導致毛細孔中自由水減少,濕度降低,在外部養護水供應不充分的情況下,內部產生自干燥現象。由于自干燥作用導致毛細孔內產生負壓,引起混凝土自干燥收縮。由于一般混凝土的水膠比較高所以比較少發生自干燥收縮。但是對于高強商品砼水膠比可能小于0.35,自干燥收縮則不可忽略。
3、溫差脹縮裂縫
混凝土澆注后,水泥的水化熱使混凝土內部溫度升高,一般每100kg水泥可以使混凝土溫度升高10℃左右,加入混凝土的入模溫度,在2~3d內,內部溫度可達50~80℃,而混凝土的線膨脹系數約為10×10-6/℃。試驗表面,在標準環境下,混凝土表面溫度和環境溫差大于25℃時,即出現肉眼可見的溫差收縮裂縫。對于大體積混凝土,溫差脹縮裂縫的影響非常大。
4、干燥收縮裂縫
混凝土在硬化以后,內部的游離水會由表及里逐漸蒸發失水,導致混凝土由表及里逐漸產生干燥收縮。在約束條件下,收縮變形量導致的收縮應力大于混凝土的抗拉強度時,混凝土就會出現由表及里的干燥收縮裂縫。早期的干燥收縮裂縫比較細微,隨著時間推移,混凝土大蒸發量和干燥收縮量逐漸增大,裂縫逐漸明顯,一般混凝土90d干縮率為0.04~0.06%,這是混凝土結構比較普遍地發生裂縫的主要原因。
5、堿骨料反應膨脹裂縫
堿骨料反應一般需要幾十年的累計,才會使反應產物積累到一定程度出現吸水吸濕膨脹,導致混凝開裂,并加速凍融、鋼筋銹蝕等綜合損壞。
從上面的分析可以看出很多因素都會導致混凝土產生不同程度的裂縫,針對上述幾種原因,預防裂縫的主要措施除了施工措施外,可以從下面幾個方面作些努力。
(1)
凝土除選擇發熱量低、含堿量低的水泥外,在工作性允許的情況下,在合
理的水灰比條件下,減少摻水量,增加粗骨料用量。在合理的水灰比條件下,可以保證充分水化,減少塑性收縮,。減少用水量,這樣導致收縮開裂的漿體也就少了,而且水膠比低的漿體的收縮量較小,有利于防止混凝土裂縫。
(2)為了控制混凝土初凝前的塑性收縮裂縫,要將強混凝土的保濕養護,控制表面的水分蒸發速度。
前面論述了混凝土裂縫產生的材性原因及其預防措施,但是當裂縫已經發生存在,影響耐久性了,那就要采用修復補救措施來保持結構的正常使用功能。修補處理一般采用表面處理、壓力灌漿、填充法等處理方法,具體的操作方法,這里不一一提及了,這里關注修補材料自生的有關性能。
混凝土修補為了達到耐久性目的,必須考慮影響設計和選擇修補措施的諸多因素。選擇修補材料是許多相關的措施之一,無論修補工作如何細心,修補材料的不恰當使用都可能導致修補工作過早失效。
與現澆混凝土結構物相比,修補材料的約束收縮,即通過先澆混凝土基面上的膠結材料產生的約束力是大大增加大多數修補工作復雜性的主要因素。當相對薄的修補段由于修補材料干縮、自身體積變形和溫度變化時,修補材料也產生了收縮拉應力。當這些應力超過修補材料的極限抗拉強度時,裂縫發生了。在大面積較厚的修補中,通過在修補的界面或收縮縫上涂抹防粘劑可使約束作用減到最小。
在討論耐久、無裂縫的修補材料時,應該考慮下述的材料的一些性能。
1、 收縮
由于大多數修補是在老混凝土結構上進行的,如果有干縮的話,老混凝土結構干縮也很小。因此,修補材料基本上也一定要無收縮或即使有收縮但沒有失去粘結性。無論任何原因,當以水泥為主的修補材料失去水分時,它會收縮。而且,這種收縮通常被先澆混凝土的基面膠合力所約束。當收縮引起的應變超過修補材料的極限抗拉強度時便產生裂縫。
修補材料的干縮早在的20世紀80年代已開始引起特別注意。例如,Gurjar 和 Carter (1987)報導了46種通常使用的修補材料中的 85%的收縮值超過了常規新澆混凝土的收縮值。使用C類粉煤灰似乎是解決收縮問題的可行方法。在配比中以C類粉煤灰代替50%的水泥在試驗期間收縮基本上是穩定的。在隨后的試驗中,完全不摻水泥,只用少量的石膏與C類粉煤灰,初步試驗結果表明最佳的石膏含量大約是7%,這個配比表明28天齡期的收縮值不到萬分之一,大約不到硅酸鹽水泥砂漿的1/15,大約不到常規混凝土的1/50,抗壓強度可與這兩種砂漿相比。C類粉煤灰減少干縮的潛力有待進一步研究。
2、熱膨脹系數
研究混凝土修復材料的熱相容性在溫度經常有很大變化的環境中是很重要的,特別是在大面積修補和覆蓋中。使用的修補材料如聚合物,有更高的熱膨脹系數,在修補中將經常導致裂縫、剝落和分離。根據聚合物的不同類型,未加填料的聚合物的熱膨脹系數超過混凝土的6~14倍,在聚合物中增加填料或骨料將使情況有所改善。但是加骨料的聚合物的熱膨脹系數仍是混凝土的1.5到 5倍。結果是,含有聚合物的修補材料比混凝土基面更易收縮。當修補材料出現膨脹時,先澆混凝土基面上膠結材料產生的約束力引起的應力能使修補材料裂縫或出現翹曲和剝落。
3 、抗拉塑性變形
在混凝土結構物修補中,修補材料的塑性變形應該與混凝土基面塑性變形類似,然而在保護性的修補中,更高塑性變形也有其優點。對于后者,通過抗拉塑性變形釋放的應力減少了裂縫發生的可能性。彈性模量E就工程而言,結構修補材料的彈性模量應該與混凝土基面的彈性模量相同,使載荷能均勻地穿過修補的地方。盡管如此,有較低彈性模量的修補材料將表現出較低的內部應力和較高塑性變形,這減少了非結構性或保護性修補中裂縫和分離產生的可能。
4、拉應力
拉應力是指在沒有形成一條連續的裂縫時修補材料所能承受的最大應變能力。達到極限應力90%的拉應變通常被定義為極限應變。所有測量拉應力(彎曲、直接拉伸和內部約束)的常規方法中的應變速率比在收縮過程中生產的應變速率快很多。一旦超過最大拉應力或者極限應變,混凝土就開裂。
減少裂縫可以通過最大限度地減小干縮引起的應變和最大限度地提高抗拉強度。在實踐中,可能很少選擇材料或修改配比,這樣對所有相關特性都有相當大的影響。比如,在有裂縫傾向的硅酸鹽水泥修補砂漿中加入2種不同的聚合物,與對比組相比,乙烯基醋酸鹽砂漿有類似的收縮能力并增加抗拉塑性變形60 %,預期可能產生較高的抗裂能力。但實際不是這么回事,在模擬修補的材料中,使用乙烯基醋酸鹽砂漿產生了裂縫而丙烯酸砂漿不產生裂縫。顯然,丙烯砂漿較低的收縮值、較高的抗拉強度和很低的模量足以抵消較低的塑性變形。擁有較高的抗拉強度和較低模量的丙烯酸砂漿有助于達到較高的抗拉強度。
5、滲透性
滲透性即材料滲透液體或氣體的能力,在許多修補中是重要的材料性能。然而,不顧具體情況,規定采用低滲透性修補材料的趨勢應該避免。同樣,注意到下列事實也是重要的,即在修補中的產生的一些貫穿裂縫將大大抵消使用很低滲透性修補材料所帶來的好處。因此,在提出耐久性修補時,無裂縫的混凝土修補應該是主要的目標。
6、粘附 /膠結
在大多數情況中,在修補材料和先澆混凝土基面之間膠結良好是成功修補的主要要求。準備很好且結實的混凝土基面總能提供足夠的膠結強度。表面準備所達到的標準最能體現出膠結的情況。直接的拉伸膠結試驗是評估修補材料、表面準備和澆筑過程的最佳技術手段。
7、抗壓強度
中圖分類號:TU5文獻標識碼: A
引言:
混凝土是指由膠凝材料將集料膠結成整體的工程復合材料的統稱。混凝土的起源,最早可追溯到古時代埃及人使用不純的燒石膏(CaSO4)供作建筑工程的粘結材料。而1824年波特蘭水泥的發明,則奠定了現代混凝土材料發展的基礎。水泥混凝土是近現代最廣泛使用的建筑材料,也是當前使用最廣泛的人造材料。100多年來,隨著混凝土的應用與發展過程的加快,其強度與性能也的不斷提高。進入20世紀以來,以混凝土為建筑材料的工程結構物得到飛速發展。混凝土憑借其良好的綜合性能,已成為現代建筑的首選材料。
1.混凝土材料的簡單分類介紹
1.1普通混凝土。
通常講的“混凝土”一詞是指用水泥作膠凝材料,砂、石作集料;與水按一定比例配合,經攪拌、成型、養護而得的水泥混凝土,也稱普通混凝土。我國現階段普通混凝土技術水平強度等級不大于C40,在我國當前應用約占90%以上。
普通混凝土澆筑成型后,由于重力作用而產生沉降。粗骨料的表觀密度較水泥漿大,會下沉,同時把水泥漿往上擠,最后形成粗骨料在底部,水分與水泥漿浮至上部,稱之為外分層。水分上浮時,在粗骨料的下面停滯不動,形成“水囊”,硬化后形成孔隙,稱之為內分層。由此可見,混凝土澆筑成型后,由于內部水分運動及粗骨料沉降.造成混凝土中出現內分層與外分層;普通混凝土的不均勻結構,是強度低、耐久性差的根本原因
1.2高強混凝土。
高強混凝土為采用水泥、砂、石、高效減水劑等外加劑和粉煤灰超細礦渣硅灰等礦物摻合料以常規工藝配制的C50~C80級混凝土,是在普通混凝土大量應用的基礎上,發展起來的。高強混凝土作為―種新的建筑材料,以其抗壓強度高、抗變形能力強、密度大、孔隙率低的優越性,在高層建筑結構、大跨度橋梁結構以及某些特種結構中得到廣泛的應用。
高強混疑土最大的特點是抗壓強度高,一般為普通強度混疑士的4~6倍,故可減小構件的截面,因此最適宜用于高層建筑。此外,利用高強混凝土密度大的特點,可用作建造承受沖擊和爆炸荷載的結構物,如原子能反應堆基礎等。利用高強混凝土抗滲性能強和抗腐蝕性能強的特點,建造具有高抗滲和高抗腐要求的工業用水池等。
而低水灰比,大坍落度則是高強混凝土的弱點。高強混凝土一般要求低水灰比,但由于混凝土在低水灰比的情況下,坍落度很小,甚至沒有坍落度,其成型和搗實都很困難,無法在現澆混凝土施工中應用。此外,混凝土在運輸的過程中,其坍落度隨時間的增加而減小,這對高強混凝土來說無疑又增加了難度。高強混凝土可泵性問題也是阻礙高強混凝土廣泛應用的因素。
1.3高性能混凝土。
高性能混凝土是在高強混凝土的基礎上發展起來的。是近年來混凝土材料發展的一個重要方向。不同國家,甚至是同一個國家的不同應用部門,對高性能混凝土的定義都有差別。高性能混凝土具有良好的工作性,保證施工密實性;硬化后,高性能混凝土具有高的體積穩定性和耐久性。高性能混凝土具有高強度、高抗滲性與高耐久性。
針對混凝土的過早劣化,發達國家在20世紀80年代中期掀起了一個以改善混凝土材料耐久性為主要目標的“高性能混凝土”開發研究的,并得到了各國政府的重視。從20世紀80年代開始,各國混凝土結構設計規范中逐漸突出了耐久性設計的考慮,從只重視強度設計向強度與耐久性并重。進入20世紀90年代以后,混凝土結構耐久性設計方法成為土木工程領域中的研究重點。針對不同環境類別的侵蝕作用,提出材料性能劣化的理論或經驗模式,并據此估算結構的使用壽命,成為發展和研究耐久性設計方法的主流。目前高性能混凝土的發展有以下幾個方向:
(1)綠色高性能混凝土;
(2)高強輕質混凝土;
(3)纖維增強混凝土;
(4)自密實混凝土;
(5)智能混凝土。
2.混凝土材料發展過程中所出現的問題
水泥混凝土從問世以來,經歷了低強度、中等強度、高強度乃至超高強度的發展歷程,似乎人們總是樂于追求強度的不斷提高。但是近四五十年以來,混凝土結構物因材質劣化造成過早失效以至破壞崩塌的事故在國內外都屢見不鮮,并有愈演愈烈之勢。這些混凝土工程的過早破壞,其原因不是由于強度不足,而是由于混凝土耐久性不良。例如,在日本海沿岸,許多港灣建筑、橋梁等,建成后不到10年的時間,混凝土表面即出現開裂、剝落,鋼筋銹蝕外露。美國國家材料顧問委員會1987年提交的報告報道,約有253萬座混凝土橋面板出現不同程度的破壞(其中部分僅使用不到20年),而且每年還將增加35萬座。美國1991年在提交國會的報告《國家公路和橋梁現狀》中指出,美國當時的全部混凝土工程價值約6萬億美元,而每年用于維修的費用高達300億美元;南非1981年用于拆換橋梁、擋土墻、墩柱、路面、路緣、蓄水壩、系樁柱、防波堤、電桿基礎等的經費就超過2700萬英鎊,這些結構物多是在建成后3~10年內就發現開裂破壞。
由此看來,混凝土耐久性已成為國際工程界普遍關注的重大課題。隨著科學技術的發展和人類文明的進步,人類生產活動涉及的范圍越來越廣,各種在嚴酷環境下使用的混凝土工程,如跨海大橋、海洋工程、核反應堆、電站大壩等不斷增多,這些工程關系國計民生,必須實現百年大計甚至千年大計,這就更加要求混凝土具有優異的耐久性即足夠長的使用壽命。
3.對我國混凝土材料及技術發展的展望
針對混凝土的過早劣化,發達國家在20世紀80年代中期掀起了一個以改善混凝土材料耐久性為主要目標的“高性能混凝土”開發研究的,并得到了各國政府的重視。從20世紀80年代開始,各國混凝土結構設計規范中逐漸突出了耐久性設計的考慮,從只重視強度設計向強度與耐久性并重。進入20世紀90年代以后,混凝土結構耐久性設計方法成為土木工程領域中的研究重點。針對不同環境類別的侵蝕作用,提出材料性能劣化的理論或經驗模式,并據此估算結構的使用壽命,成為發展和研究耐久性設計方法的主流。目前,高性能混凝土的發展有目前,高性能混凝土的發展有以下幾個方向:綠色高性能混凝土,高強輕質混凝土,纖維增強混凝土,自密實混凝土,智能混凝土。
在高性能混凝土今后的發展過程中,還有許多材料與工程方面的難題需要解決。這些問題的解決對材料與工程技術的進展將起到有力的推動作用。二十一世紀是技術和人才的競爭的時代,我們國家要加大產業投入,積極引進國外先進技術,加強自身科研能力,留住人才。雖然我們國家的混凝土技術產業與國外發達國家存在一定的差距,但是只要有先進的管理和合理的規劃,我們與發達國家間得差距會越來越小,甚至趕超他們。
結束語:
混凝土是土木工程中用途最廣、用量最大的一種建筑材料。按預定性能設計和制作混凝土,研制輕質,高強度,多功能的混凝土新品種。利用現代新技術、大力發展新工藝、新設備;廣泛利用工業廢渣作原材料等,都是今后需要不斷解決的課題。
參考文獻:
[1]李志國.混凝土工程材料智能化概念[J];建材發展導向;2004年02期