简述影响普通混凝土性能的因素及改善措施

　　简述影响普通混凝土性能的因素及改善措施汤正华（云南省第四公路桥梁工程公司，楚雄市，675000）方面的原因，还难以全面推广应用，普通混凝土还将是近期内基础建设中的主要建筑材料。普通混凝土普遍存在结构均匀性及抗渗性差，耐久性不足的缺陷，在严酷环境作用下过早劣化，达不到应有的使用年限。为此，本文就普通混凝土性能影响因素及改善措施作-简要阐述，旨在对改善普通混凝土性能有一定的积极作用。

　　：⑴0― 1前言普通混凝土作为建筑业中用量*大，用途*广的一种建筑材料，强度一直是多年来努力的方向。长期以来，强度成为结构设计、配合比设计及施工质量控制的首要指标，但对其耐久性能却考虑较少甚至没有考虑。一般来说，混凝土强度决定于密实性，而密实性又与耐久性相关，因此，高强度一直被认为是优质混凝土的特征，但在一定条件下，高强度并不一定就高耐久，国内外都出现了较多的混凝土工程其强度较高（C40以上），但刚使用几年就因环境作用而过早破坏的实例。

　　混凝土工程因其工程量浩大，如果不重视其耐久性能，将会因耐久性不足对未来社会造成极为沉重的负担。以美国为例，美国的混凝土基础设施工程总造价约为6万亿美元，而每年所需的维修费或重建费约为3仟亿美元。我国在50年代所建设的混凝土工程许多己经损坏，据综合估计，我国的混凝土工程的平均寿命约为30~ 50年不少混凝土工程在使用10~20年后，有的甚至使用几年后即需要维修，这样，今后10 ~30年内，为了维修建国以来所建的基础设施的费用将是极其巨大的。目前，我国的基础设施建设规模宏大，每年投资高达2万亿元人民币以上，如果再不着手改善混凝土性能，提高其耐久性，那么约在30 ~50年后，这些混凝土工程将进入维修期，所需的维修费或重建费将是更为巨大的，尤其是一些重要的生命线工程，其维修和重建不仅耗资巨大，而且影响社会生产和生活秩序。

　　尽管对混凝土耐久性至今还没有一个可被大家公认的定义，一般来说，所谓混凝土耐久性概括地说就是对破坏或侵蚀的抵抗能力，包括大气的腐蚀作用，渗透水的作用，碱一集料反应的作用，环境水的侵蚀和磨损作用等，混凝土耐久性能和自身的性能是联系在一起的，只有改善混凝土自身的性能，减少混凝土结构的缺陷，强自身的免疫能力，才能获得好的耐久性能。

　　2影响因素无论什么种类的混凝土，水灰比始终是影响混凝土性能*重要的因素之一。众所周知，降低水灰比可以提高混凝土强度，一般来说，强度高其耐久性也较高。目前，由于工作性及造价的问题，普通混凝土的水灰比不可能太低，通常均在0.以上，尤其是强度要求越低的混凝土其水灰比越高，有的高达0.8以上，由于水灰比大，混凝土品质差，如离析、泌水等现象较严重，浇筑成型后在未凝固硬化之前（尤其是在振捣过程中），由于重力的作用产生粗集料沉降形成内分层和外分层，导致混凝土结构不均匀，密实性差。同时，水灰比大，收缩也将显著加，试验表明：水灰比为0.6的收缩比水灰比为0. 4的收缩加约40%，由于收缩及其他原因形成的裂缝，对混凝土的耐久性和使用寿命的影响是十分严重的。2.单方用水量混凝土中的单方用水量决定于混凝土中孔隙的多少，而混凝土中的孔隙（特别是有害的毛细孔）对混凝土的力学性能和耐久性能的影响至为重要。在水灰比一定的条件下，单方用水量大，则水泥用量就大，即水泥浆相对加，集料用量相对减少，混凝土早期收缩大，产生收缩裂缝。试验表明，水泥浆量为0. 4（水泥浆量比混凝土总量）比0.时的收缩量加约45 %.同时单方用水量大，孔隙率也大，从而影响混凝土的抗渗性，由于抗渗性不足，有害离子、水份渗透和扩散到混凝土内部，通过物理和化学反应，造成混凝土内部损坏（如钢筋锈蚀，碱一集料反应等）导致混凝土过早劣化。

　　日本有关规范规定，单方用水量为185 ~175kg/m3的混凝土属于耐久性混凝土。单方用水量Q75kg/m3的混凝土属于高耐久性混凝土。

　　单方用水量是控制混凝土和易性的主要因素之一，单方用水量不可能太低，如果太低，混凝土和易性不好，无法充分振捣密实，影响混凝土性能，普通混凝土特别是中低强度的混凝土一般均不习惯掺加减水剂及其他外掺料，为满足施工和易性（坍落度）的要求，单方用水量往往比较大，一般都在185kg/m3以上。大流动性混凝土，尽管掺加减水剂等，其单方用水量一般也在200kg/m3以上，降低混凝土单方用水量成为保证混凝土力学性能及耐久性能的主要任务及途径之一。

　　2.3集料集料对混凝土的影响，主要表现在集料的级配，颗粒形状和集料活性。对于普通混凝土而言，虽然集料的影响没有高强高性能混凝土突出，但采用级配良好，针片状含量少的集料是非常必要的。集料级配、针片状含量将直接影响新拌混凝土的和易性和均匀性，是混凝土形成离析、出现分层的主要因素，从而导致混凝土结构缺陷多，降低混凝土的力学性能和耐久性。

　　集料活性的存在是混凝土发生碱一集料反应（AAB）的必备条件之一，碱一集料反应被称为混凝土的“癌症”一旦发生就是致命之祸。碱一集料反应是由水泥中所含的碱性氧化物（氧化钾、氧化纳等）与集料（砂、石）所含碱活性成分发生化学反应，引起混凝土膨胀开裂，破坏建筑物的应力系统，同时还诱发冰冻、冰化盐、钢筋锈蚀等“并发症”使建筑物变成“短命工程”。碱一集料反应国外发现于40年代，我国近几年才发现，据调查显示，我国混凝土碱一集料反应较为普遍，京、津、沪、山东、河北、河南、内蒙古、吉林、陕西、贵州、江西等地的大型桥梁、机场、码头、铁路轨枕上都有发现，北方比南方严重，京津地区又是北方的高发病区，京津两地被科技人员列入水泥及外加剂的碱含量，即控制混凝土的总碱含量，改善混凝土性能，对于保证混凝土工程的耐久性是十分重要的。

　　3改善措施普通混凝土性能的改善应从改善自身结构缺陷入手，提高其抵抗外部自然因素侵入混凝土内部的能力，达到耐久的目的，根据国内夕卜大量的研究应用表明，采用混凝土外加剂及矿物掺合料能显著改善混凝土性能。

　　3.混凝土外加剂的应用混凝土外加剂的应用是混凝土发展史上继钢筋混凝土和预应力混凝土后的又一重大进步，是推动混凝土技术发展的重要途径。混凝土外加剂的应用可改善新拌混凝土的工作性和稳定性，调节水泥水化和硬化过程，改善混凝土的孔结构，提高混凝土体积稳定性，以及赋予混凝土某些特殊性能。

　　据不完全统计，目前世界上混凝土外加剂至今己有3万多个品种和牌号，日本、挪威、美国、澳大利亚等国在水泥混凝土中外加剂的使用率达75%~90%.丹麦、瑞典、德国、俄罗斯等国家的使用率达40% ~75%.英国、法国、意大利、芬兰等国家的使用率为10% ~40%.我国混凝土外加剂的生产应用发展也较快，据1992年不完全统计，现有产品牌号200~300种，年产量60~70万吨，但其平均使用率还较低，约有10%的水泥混凝土中应用了外加剂，其中大城市（如北京、上海、天津、广州等）和沿海开放地区使用率较高，达70%以上。总体来说，我国混凝土外加剂在品种和性能方面与国外有一定差距，但并不悬殊，主要差距是应用技术上，很多设计及施工单位对混凝土外加剂的认识不够，应加强对外加剂的性能、品种选择、掺量控制、掺加方法、应用注意事项等方面的研究普及，以确保其应用取得应有的技术经济效果，扩大应用面。随着混凝土施工技术的进步和对混凝土性能的逐步提高，外加剂必将成为混凝土不可缺少的组分之3.2矿物掺合料的应用矿物掺合料主要有硅粉、磨细矿渣、粉煤灰及磨细石灰石粉等。几种矿物掺合料一般可单独掺加使用，也可复合使用，复合使用常可获得超叠加效应，但使生产过程复杂化，在普通混凝土中宜单独掺加使用。

　　硅粉细度比水泥颗粒小并具有很高的活性，使混凝土高度密实，提高早期强度及生成CS-H凝胶并防止在过渡区生成对混凝土微结构与强度不利的Ca（OH）板状定向结晶。但硅粉的价格昂贵，而且会使混凝土拌合物过于粘稠难以操作，同时产生的自生收缩也很大。因此在普通混凝土中不主张使用，有人提出*好在制备抗压强度在100MPa以上的HPC时才掺用。

　　磨细矿渣粉具有较高的反应活性，促进混凝土强度发展。它具有火山灰材料的共同特性，能防止粗大的Ca（OH）2结晶生成，改善混凝土微结构使之致密化，减少水化温升，对混凝土的各种性能有明显的改善作用。用于普通混凝土的磨细矿渣粉的细度和水泥细度接近，与矿渣水泥不同的是单独粉磨并在混凝土拌合时作为掺合料加入，好处在于其掺量、细度等可以根据工程要求随意调整。

　　粉煤灰是目前*常用的矿物掺合料，并己有比较成熟的实践经验。粉煤灰对混凝土的性能改善主要表现在工作度改善、体积稳定性加，提高抗渗性和耐久性。对混凝土碱一集料反应具有抑制作用，同时对于节约能源，保护环境具有十分积极的作用，被列为混凝土不可少的组分之一。

　　粉煤灰是火力发电厂燃烧粉煤的副产品，其主要成分与水泥的成分基本相同，区别在于Si2和AI2O3含量较高，而CaO含量则较低。一般情况下粉煤灰属惰性材料，但具有火山灰活性，能与水泥的水化产物发生二次反应（火山灰反应），生成不溶、安定的水化产物（CaSi2），改善混凝土水泥与集料的界面结构和孔隙结构。粉煤灰的火山灰反应缓慢，水化热低，对不同部位，不同季节的混凝土温度控制极为有利。尽管粉煤灰的掺入常会降低混凝土早期强度，但后期强度长时间长，从长期的观点看，宁可牺牲一点早期强度，充分利用粉煤灰对混凝土性能大幅度改善，提高耐久性以及节约能源，保护环境所起的重要作用，以适应可持续发展的要求。

　　粉煤灰的应用一般应与外加剂（如高效减水剂、引气剂、膨胀剂等）复合使用（双掺技术）。使用中应进行粉煤灰各种性能指标试验检测，选择优质的粉煤灰和外加剂是十分关键的。同时对其*佳掺量、掺加方法、与水泥之间及相互之间的适应性以及混凝土性能要求等一系列问题进行试验验证，切忌不经试验盲目使用，以确保工程质量要求。

　　掺加粉煤灰混凝土的配合比设计方法很多，常用的有：规定强度法、改良取代法、理性法、经济原则（*佳化）法、简易法（调整系数法、超量系数法、固定用量法和固定掺量法）等。我国G28―86〈〈粉煤灰在混凝土和建筑砂浆中应用技术规程规定，掺粉煤灰混凝土配合比的设计采用超量取代法。具体采用什么方法进行配合比设计，应依据粉煤灰种类、质量稳定情况，相关的试验资料及技术参数的积累情况，工程的具体特点以及混凝土性能要求等因素综合考虑选用。