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混凝土的體系平衡問題

 暮秋殘陽 2019-07-10

混凝土澆筑成型后拌合物的體系平衡問題

泌水離析較重的混凝土,拌合物體系是一個不穩(wěn)定的體系。由于充水空間較大,充水空間充盈的拌合水不能承受體系的自重。在自重作用下,多余的拌合水被擠壓排出,直至充水空間小到可以承受體系的自重。這是體系由不平衡向平衡轉化的一個過程。但是這種平衡是短暫的。

泌水離析使混凝土內(nèi)部存在粗大的泌水通道和很多薄弱結構,破壞了混凝土的勻質性。這些泌水通道和薄弱結構很難被水化產(chǎn)物填充密實,容易滋生內(nèi)應力,破壞體系的平衡。

高性能混凝土拌合物則是一個穩(wěn)定性好的平衡體系。其水膠比小,不泌水,不離析,勻質性好。充水空間足夠小,能夠承受體系自重,在自重作用下保持著混凝土的勻質性。這時的混凝土沒有內(nèi)應力,體系穩(wěn)定。但是混凝土澆筑成型后如果體系失水,存在失水通道,就會產(chǎn)生內(nèi)應力,使體系偏離原來的平衡,體系就變得不穩(wěn)定。這就是高性能混凝土也容易發(fā)生早期開裂的原因。

因此,初凝前為混凝土建立一個穩(wěn)定的平衡體系,對于提高硬化混凝土的質量非常重要。對于高性能混凝土,可以采用即時養(yǎng)護,防止拌合水損失,就可以保持體系的平衡。

如果混凝土已經(jīng)失水,不管失水多少,初凝前都應該采用二次抹壓將失水缺陷徹底消除。消除了失水通道也就消除了內(nèi)應力。失水部位的混凝土,經(jīng)過抹壓之后更密實,充水空間重新被拌合水全部充盈,水化產(chǎn)物就可以將充水空間完全填充密實,使混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B。

泌水混凝土由于存在泌水通道,不宜采用即時養(yǎng)護。要及時將泌出在表面的水排走,初凝前對混凝土表面反復抹壓,將泌水通道和失水通道封閉消除。泌水離析較嚴重的混凝土,內(nèi)部充滿缺陷,對這種混凝土最好采用二次振動工藝。

只有初凝前的二次振動,才能比較徹底地消除內(nèi)部深處的缺陷,提高了拌合物的勻質性,并使混凝土的充水空間變得足夠小。缺陷消除了,內(nèi)應力也消除了,初凝前的混凝土體系就成為一個穩(wěn)定的平衡體系。

混凝土硬化過程中的體系平衡問題

初凝前的拌合物體系平衡,為建立硬化混凝土的體系平衡奠定了基礎。從初凝開始,混凝土進入硬化階段。這一階段內(nèi)應力的產(chǎn)生主要是由于拌合水損失引起的。因此,二次振動和二次抹壓之后,一定要嚴控拌合水損失。我們強調要一邊抹壓一邊覆蓋,并接著澆水保濕,讓覆蓋物飽水,就是不讓拌合水損失。二次抹壓和覆蓋完成后,對混凝土要澆足水養(yǎng)護,或蓄水養(yǎng)護3~7d,確保養(yǎng)護期間混凝土不失水,混凝土的整體就可以實現(xiàn)高抗?jié)B,從而最大限度地消除或減小混凝土的應力。這樣就為硬化混凝土建立了一個穩(wěn)定性好的平衡體系。

混凝土受役期間的體系平衡問題

濕養(yǎng)護結束,混凝土實現(xiàn)了高抗?jié)B,以良好的平衡狀態(tài)進入受役期。我們所得到的混凝土,內(nèi)部缺陷和應力都被減到最小,是“無裂縫”、“零缺陷”的質量優(yōu)良的硬化混凝土。受役階段的主要任務,就是努力保持硬化混凝土的體系平衡。

如同再堅硬的巖石也要被風化一樣,再堅硬的混凝土也要被腐蝕。堅硬的巖石,環(huán)境介質不能滲透進內(nèi)部,只能在表面微風化,這樣的巖石非常耐久。我們也希望暴露在大氣中的混凝土,也只能在表面微腐蝕。如此,混凝土也將如堅硬巖石般耐久。很顯然,受役期間不但要保持混凝土的高抗?jié)B,還應不斷提高混凝土的密實度,不斷提高抗?jié)B性,才可以長久地維持體系的平衡,提高耐久性。

暴露在大氣中的混凝土,中后期在不利的氣候環(huán)境下,其拌合水仍然會損失。雖然失水不像早期那么快,盡管非常緩慢,但持續(xù)時間長,終會形成失水通道。先是表面的,再是表層的,接著向縱深發(fā)展。中后期損失的附著水、層間水、結晶水會產(chǎn)生更大的收縮,也就是會產(chǎn)生更大的收縮應力。

另一方面,失水通道為環(huán)境有害介質進入混凝土提供了方便,水化產(chǎn)物受有害介質侵蝕而變質,也會產(chǎn)生很大的膨脹應力。這是混凝土中后期破壞體系平衡的應力來源。只有采取有效措施,防止拌合水損失,才能防止或減小應力的產(chǎn)生,保持體系的平衡與穩(wěn)定。

從延長混凝土的平衡周期、提高耐久性的角度考慮,混凝土濕養(yǎng)護結束實現(xiàn)高抗?jié)B以后,應對混凝土表層作封閉處理,使表層混凝土達到高的致密度,以提高其抗不平衡因素干擾的能力。

在進行混凝土的配合比設計時,應充分考慮膠凝材料中后期的反應能力?;炷劣不缙谂c受役階段都不失水,就有充裕的拌合水提供后續(xù)的反應,就可以延長混凝土的生長發(fā)育期?;炷辽L發(fā)育期越長,混凝土越密實,抗?jié)B性越強,平衡度越高,體系越穩(wěn)定,耐久性越好。

 結語

1、混凝土的產(chǎn)品質量最終體現(xiàn)為硬化混凝土的質量。質量優(yōu)良的硬化混凝土應是“無裂縫”、“零缺陷”的混凝土?;炷量?jié)B性能降低以及早期裂縫的出現(xiàn),表明混凝土發(fā)育不良,硬化不良。裂縫控制問題,說到底是混凝土的硬化技術問題。應對水化產(chǎn)物對混凝土充水空間的填充規(guī)律作深入研究,摸清混凝土的硬化規(guī)律,才能真正掌握混凝土的硬化技術。

2、應在實際工程中全面實現(xiàn)混凝土的高抗?jié)B,利用高抗?jié)B進行防裂。高抗?jié)B的實現(xiàn),表明混凝土的不可見裂縫和不可見孔隙缺陷都得到有效控制,使硬化混凝土“無裂縫”、“零缺陷”成為可能,從而最大限度地控制了混凝土收縮開裂。

高抗?jié)B的混凝土體系,內(nèi)部應力小、平衡度高、抗不平衡因素干擾能力強,這樣的混凝土體系穩(wěn)定。體系穩(wěn)定,體積才能穩(wěn)定,如此便大大提高了混凝土的抗裂能力。

3、材料收縮理論把混凝土的收縮分成若干種,造成收縮增大的原因更是繁多,難數(shù)其詳。這些研究對于了解混凝土的收縮規(guī)律是很必要的,但很難針對性地用于解決工程實際問題。減小或補償收縮應用了多少年,始終難以根治混凝土工程的裂與滲。

高抗?jié)B防裂理論則認為,收縮是應力作用的結果,應減小應力而不是收縮,并把拌合水損失看成是收縮開裂的總源頭,因為失水通道是收縮內(nèi)應力產(chǎn)生的母體。工程實踐表明,只要有效防止拌合水損失,就可以有效防止開裂。這樣就實現(xiàn)了混凝土抗收縮開裂復雜問題簡單化。

4、混凝土收縮裂縫的控制之所以成為長期困擾建筑界的技術難題,是因為施工中混凝土澆筑成型后,普遍存在放任失水的現(xiàn)象,背離了混凝土的生長發(fā)育規(guī)律,背離了抗裂與抗?jié)B不可分割的辯證關系,使混凝土得不到正常的生長發(fā)育。

只有在理論上樹立拌合水在混凝土成型后不得損失的觀念,實際施工中嚴控拌合水損失,才有可能使混凝土工程裂與滲的質量問題得到根治。如此,混凝土耐久性的質量也會大大提高。

5、混凝土實現(xiàn)高抗?jié)B必須滿足的三個基本條件,反映了配合比和施工養(yǎng)護工藝的合理性。換言之,只要配合比和施工養(yǎng)護工藝都合理,就可以得到質量優(yōu)良的硬化混凝土,全面提高建筑質量,促進國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

配合比和施工養(yǎng)護工藝是否合理,以混凝土能否實現(xiàn)高抗?jié)B和完美濕養(yǎng)護作衡量尺度。若生產(chǎn)用的配合比偏離高抗?jié)B太遠,施工養(yǎng)護偏離完美濕養(yǎng)護太遠,其硬化混凝土的質量風險必然加大。

來源:《混凝土信息網(wǎng)

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