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混凝土抗裂与抗渗的辩证关系及解决办法

来源: 作者:人力资源部 发布时间: 2016-03-25 15:18:54

 

 

摘要混凝土抗裂与抗渗存在着不可分割的辩证关系,实际工程不能背离这一关系。混凝土高抗渗防裂最新抗裂理念的建立,利用了这一关系。混凝土浇筑成型后,其拌合水不可以损失,应采用完美湿养护,防止形成失水缺陷。这是遵从混凝土发育规律,将混凝土抗裂与抗渗联系起来的唯一方法。混凝土硬化早期放任其失水,抗裂不抗渗,背离了抗裂与抗渗不可分割的辩证关系,是长期以来混凝土工程裂与渗质量通病的根源所在。

0、前言

事物都有其规律性。遵循客观规律办事,可使我们少走弯路,提高工作成效。人们从事社会活动和生产实践的过程,就是不断认识事物客观规律,遵循客观规律办事的过程。新事物不断涌现,新事物的客观规律也不断被发现,人们的认识也就不断更新,不断提高,由此推动了人类社会的文明进步。

混凝土也有其规律性。混凝土各种性能的获得,都遵循着一定的规律。混凝土的早期发育、受役期间的性能变化、直至劣化破坏“寿终正寝”,其整个生命过程,都遵循着一定的规律。人们对混凝土进行大量的理论研究和应用研究,就在于寻找或发现这些规律,以便利用这些规律,更好地为国民经济建设服务,为国家的可持续发展服务。

近年发现的混凝土高抗渗的形成规律,逐步揭示了混凝土抗裂与抗渗之间存在着不可分割的内在联系,就是混凝土客观规律的一个反映。高抗渗防裂技术[2]在工程中的成功应用,有效控制了混凝土裂与渗的质量通病,验证了这种关系。工程实践本身就是一个大型实验室,工程实践的结论比之室内的研究结果更能准确反映事物的客观规律性。本文结合混凝土商品化以后的工程事实,对混凝土抗裂与抗渗之间的辩证关系作进一步的分析。

1、抗渗混凝土何以成为特种混凝土

高抗渗本应是混凝土的一种属性。由于种种原因,高抗渗的形成规律直到今天才被人们认识。现在的混凝土都可以实现高抗渗,这是试验与生产实践都已经证明了的[2]。国民经济的可持续发展要求混凝土的构筑物都具有高耐久性。要提高混凝土的耐久性就必须提高其抗渗性。强度满足使用要求的混凝土不一定具有高抗渗性,但是具有高抗渗性的混凝土其强度更有保证。混凝土配合比设计应尽快过渡到以耐久性而不是仅以强度作为设计依据。高抗渗应成为混凝土耐久性的重要指标,成为评价现代混凝土配合比是否合理的依据。因此,抗渗混凝土应是通用混凝土而不应再是特种混凝土了。

抗渗混凝土从特种混凝土向通用混凝土转变,是混凝土技术发展的必然结果。

事物总是由低级向高级发展的。以往的普通混凝土,四组分,强度等级较低,水灰比较大,混凝土成型后充水空间较大。水泥活性也较低(强度低),混凝土中水化产物总量少。一般情况下水化产物很难将充水空间完全填充密实,降低了混凝土的抗渗性。另一方面,传统的施工养护工艺也不够合理,混凝土成型后失水成为一种正常现象,使得本来就难以填充密实的充水空间失水后形成连通性更强的毛细孔,使混凝土的抗渗性能进一步降低。实际上,国家标准规定的P6~P12级满足一般防水要求的抗渗等级并不算高,但由于上述原因,混凝土一般情况下连最低的防水等级也难以稳定达到。因此国家规范特别规定了抗渗混凝土配合比的设计方法;又为了提高混凝土抗渗的可靠性,各种抗渗剂(防水剂)应运而生,成为特种材料应用于防水混凝土中。抗渗混凝土顺理成章地成为特种混凝土。

后来混凝土发展成六组分,使用了减水剂和粉煤灰等掺合料。这是混凝土技术很大的进步,实现了混凝土质量质的飞跃。但是以往对粉煤灰等掺合料的研究一般以基准混凝土作对比,以相同的用水量来评价粉煤灰混凝土的性能及粉煤灰在混凝土中的作用。由于粉煤灰等掺合料的活性比水泥低,生成的水化产物比水泥少,要求它的水化产物去填充大小与基准混凝土相同或相近的充水空间,显然是不公平、不合理而且是不够科学的,很容易造成这些混凝土的性能比基准混凝土差。再加上早期失水,混凝土的抗渗性能还是难以提高。人们对按抗渗设计要求配制的混凝土的防水能力还是信心不足。有些工程为了提高抗渗的可靠性,P6、P8的抗渗等级也要借助防水剂或膨胀剂。抗渗混凝土依然是特种混凝土。

高性能混凝土大大提高了配合比的合理性。高性能混凝土要求用水量低,水胶比低。低用水量和低水胶比使混凝土的充水空间大大减小,从而避免或减少了混凝土的泌水离析,提高了混凝土的匀质性,也为胶凝材料水化产物完全填充充水空间创造了条件。但是,由于传统施工养护工艺不合理的部分未能得到改进,混凝土早期失水未能加以控制,混凝土浇筑成型后拌合水蒸发损失仍然成为一种常见现象。混凝土的失水通道同样构成连通的毛细孔,使混凝土的抗渗性能降低,同时也极容易造成混凝土的开裂。从技术层面来说,仍然是以添加抗渗或抗裂的特种材料作为提高混凝土抗渗抗裂能力的主要方向。因此抗渗混凝土仍然是特种混凝土。

2、混凝土抗收缩开裂缘何成为建筑技术难题

收缩开裂对于混凝土是与生俱来。人们对混凝土收缩的机理以及如何提高混凝土抗裂能力的研究从来就没有停止过。人们在长期抗收缩开裂的实践中,很自然地从如何减小混凝土的收缩入手,通过减小混凝土的收缩来减小它的收缩应力,藉以提高其抗裂能力。进一步地,又在如何提高混凝土的抗裂韧性、改善脆性方面也进行了大量的研究。由此产生的常用方法是:①尽量减少混凝土收缩大的组分。例如减小用水量,减少砂浆量,减少水泥用量,尽量增加骨料用量等。但这些措施并不是随意的,均受到一定条件的制约。②在结构设计中充分考虑抗裂的要求,合理布筋,利用钢筋的约束条件减小收缩应力集中。③使用抗裂外加剂,如膨胀剂、抗裂剂、减缩剂等,借助抗裂特种材料减小或补偿混凝土的收缩。④复合有机胶凝材料,提高混凝土的韧性;或复合有机纤维或钢纤维,提高混凝土的阻裂能力。这些措施在以往的抗裂实践中在一定条件下发挥了很好的作用,今后仍将是我们应该遵循或借鉴的方法。

尽管如此,收缩开裂仍然是影响硬化混凝土质量的突出问题。为了减少或防止混凝土的开裂,产生了留缝与不留缝两种设计流派不同的技术观点,王铁梦教授则提出工程结构裂缝控制著名的“抗”与“放”的设计原则。王铁梦教授根据自己几十年裂缝控制和裂缝修补的经验,结合国内外的调查资料,认为变形裂缝约占工程结构裂缝的80%以上[3]。人们关于裂缝成因和裂缝控制的丰硕成果,是长期工程实践经验的结晶,另一方面也反映出裂缝控制的难度。“工程裂缝问题是具有相当普遍性的技术难题”。

混凝土商品化以后,裂缝问题有增无减。早期开裂的多发性和严重性,是人们始料不及的。随着膨胀混凝土用量的扩大,膨胀混凝土开裂的案例也在增加。有关开裂问题的建筑质量投诉增多。裂缝成因与裂缝控制已成为工程界和学术界最热门的课题,反映了人们对混凝土收缩开裂的关注程度。人们更多地认为这主要是混凝土的原材料和配合比的变化造成的。要有效控制混凝土的开裂,应从多方面着手,有关各方互相协调配合,才能保证工程质量。整体论方法控制混凝土的收缩开裂无疑是正确的,它仍是我们今后必须遵循的质量控制方法。王铁梦教授关于混凝土收缩裂缝的18条,钱晓倩教授关于裂缝增多的几方面因素,都反映了整体论方法控制收缩开裂的重要性。控制裂缝是涉及包括业主(开发商、房主或政府主管)在内各方面的责任,这见解使整体论方法更具完整性和正确性。事实的确如此,因为业主的管理层次更高,更具协调各方的权力和能力。如果甲方(开发商)重视质量,尊重技术,资金到位,人员到位,措施到位,防止盲目追求施工进度,那么混凝土防裂问题,建筑质量问题就会好得多。现在整体论方法已经得到普遍认同,得到了广泛的应用,在实际工程中发挥了重要作用。尽管如此,混凝土的收缩开裂仍时有发生,有些还很严重。这一方面说明了整体论方法的重要性,那一个环节疏忽了,工作跟不上,就有可能导致混凝土的开裂;另一方面也说明了混凝土抗收缩开裂工作的难度。国际公认泵送商品混凝土裂缝控制的难度大大增加了,这类问题不是我国特有的技术问题,是国际上钢筋混凝土的共性难题。

按照事物的矛盾法则,在诸多矛盾构成的矛盾统一体中,必然存在一个主要矛盾或矛盾的主要方面。遵照矛盾论的工作方法,只要抓住主要矛盾,一切问题都会迎刃而解。整体论方法强调依靠整体的力量解决工程实际难题,这是十分重要的。除此之外,我们是否应该甄别主要矛盾呢?如果没有明确主要矛盾,我们的工作就有可能事倍功半。一些比较重要的工程,施工前与施工过程中一般都要召开技术讨论会,确定施工方案,确定防裂工作的重点。这个重点我们可以理解为解决问题的主要矛盾。不同的工程,不同的施工队伍,确定主要矛盾的对象不同,防裂工作的重点也不同,防裂效果也各异。我们现在要知道的是,在造成混凝土收缩开裂特别是早期开裂这诸多矛盾的统一体中,什么才是主要矛盾呢?

3、控制早期失水有效控制了混凝土的收缩开裂

如前所述,由于以往的混凝土在配合比和施工养护工艺上都存在不合理的因素,混凝土的抗渗能力普遍降低,因此在当时的技术条件下也就很难发现混凝土的抗裂与抗渗之间存在着联系。理论上硅酸盐水泥完全水化的水灰比为0.227,以往混凝土的水灰比一般在0.5以上,现在的高强高性能混凝土的水胶比一般也在0.3以上,多余的水完全是为了满足施工的需要。因此,混凝土成型后,这多余的水势必会蒸发出来。理论上有了这种观念,实际工程中放任混凝土失水,就被视为是一种正常的现象了。

由于混凝土浇筑成型后普遍存在放任失水现象,以至商品混凝土一投入使用作者就面临社会关注的早期开裂热点问题。当时业界比较一致的看法是,施工工艺没变,养护方法没变,现场搅拌的普通混凝土没裂,泵送混凝土裂了,而且裂的那么多,一定是泵送混凝土质量上有问题,技术上有问题。甚至有人怀疑泵送混凝土技术的可行性。大家都认为早期开裂是因为混凝土收缩大的结果。要防止开裂,就必须减小混凝土的收缩。针对业界提出的意见,混凝土公司不断优化配合比。“优化”的措施是尽量减少收缩大的组分,增加收缩小的组分,目的是减小混凝土的收缩。通过变换原材料,尽量减小混凝土的用水量和水泥用量,除此之外,粗骨料的用量曾一度达到1288kg/m3,大大超过了泵送混凝土适宜的粗骨料用量范围。但不管配合比如何变化,早期开裂都没有减轻的迹象。事实证明,在可泵的条件下,只靠调整配合比,不能有效控制混凝土的开裂。

为了解决早期开裂问题,作者对泵送混凝土的早期开裂作了长时间的跟踪观察。逐渐发现,一些认为收缩比较大的混凝土,有时并没有开裂,或开裂比较轻微;一些认为收缩比较小的混凝土,有时却很容易开裂,而且开裂比较严重。混凝土是否开裂,直接相关的并不是配合比而是气候环境条件。这表明,混凝土的早期开裂主要是由于失水造成的。于是,作者提出了把控制早期失水作为防裂的主要方向,建议得到主管部门领导和质量监督部门领导的重视。1998年5月和1999年6月质量监督部门先后两次召开大型的硬化混凝土质量现场工作会,要求施工单位对新浇筑的混凝土一定要及时进行充分的湿养护,覆盖保湿,防止或尽量减少混凝土的失水。这两次会议起到了“扭转乾坤”的作用。随着覆盖保湿养护的逐步推广,早期开裂得到了有效的控制。经过多年的工程实践,现在人们逐渐接受了这样的观念:商品混凝土的早期开裂,完全可以通过控制早期失水得到控制。这个控制早期失水的方法,就是完美湿养护方法。在完美湿养护方法中,作者从理论上最先明确提出了“混凝土配合比的拌合用水是混凝土的重要组成部分,在已浇筑振动密实成型的混凝土中占有一定空间,不可以损失”的学术观点。

完美湿养护为评价实际工程湿养护的合理性提供了一个尺度。根据成型后至湿养护结束,混凝土是否失水,失水多少,可以判断湿养护的合理程度。推广完美湿养护以来,除了一些工程,甲方特别重视,要求更加严格,更接近完美湿养护之外,应该说很多工程与完美湿养护都还有不同程度的差距,混凝土还存在不同程度的失水现象。但与传统湿养护相比,毕竟与完美湿养护已经接近了很多。总体上说,早期开裂已经得到有效的控制。这些不同程度的失水现象,恰好为实际工程向我们展示不同效果的实例提供了观察条件。工程事实表明,越接近完美湿养护,混凝土失水越少,混凝土的早期与中后期都可能不裂,即使开裂也比较轻微;偏离完美湿养护越远,混凝土失水越多,混凝土早期与中后期的开裂都可能比较严重。因此,如果我们有效控制了混凝土的早期失水,也就能够最大限度地控制混凝土的收缩开裂。下举几例:

(1)某行业办公营业楼。共六层,每层建筑面积500m2,由某新入注的市外施工企业施工。浇筑第二层板时正值雨季,无明显开裂。2005年7月14日浇筑第三层板,混凝土用量103.8m3,下午二时浇筑完成。天气晴间多云,气温26~34℃,太阳较为猛烈。7月15日上午,作者接到通知,参加该工程的现场工作会,并被告知昨天浇筑的楼面板大面积开裂。作者观察楼面板大部分处于一次抹平状态,只一小部分经过二次抹压,很明显错过了二次抹压的适宜时机。问什么时候开始养护?回答说“我们对养护还是很重视的,今天早上六点就起来淋水了”。问怎么不按技术交底的要求做?回答说“规范规定终凝后开始养护,没有要求成型后立即养护,担心影响混凝土的凝结”。这样,混凝土成型后既没有二次抹压,也没有进行养护,混凝土一直处于失水状态,造成了长时间的严重失水,错过了防裂最关键的第一天[8],混凝土发生大面积开裂是必然的。质安部门要求对该层楼面板作紧急覆盖并浸水处理,首先防止裂缝扩展,后期再视裂缝的深浅程度,确定进一步的处理方案;并要求以后的施工一定要做好防止混凝土早期失水的养护工作。会议以后,在三层以上的楼面板施工中,再没有接到混凝土开裂的反映。

(2)某商用楼。共六层,每层建筑面积960m2。2006年1月10日浇筑施工第三层楼面板,供应混凝土量206m3。2006年4月3日,由质安部门召开了有甲方、设计、施工、监理和混凝土公司参加的现场工作会,甲方投诉该层楼面板开裂。作者观察裂缝数量不多,不象上例大面积开裂,只数条裂缝。裂缝较长,且皆贯穿。由于下雨,板底下明显湿润痕迹。分析判断为早期失水造成的中后期开裂。该工程浇筑当天阴到多云,气温9~16℃。浇筑后连续数天为多云天气,微风,间或阳光明媚。采用浇水养护方式。早期失水较多,已形成大量的不可见孔隙缺陷和一定的不可见裂缝。由于具体原因,没有及时浇筑上一层,致使楼面板长时间暴露于大气中,加速了中后期的继续失水,裂缝不断扩展,最终贯穿。浇水养护很难防止混凝土失水。在失水较多的情况下,中后期的开裂是难免的。要尽量防止或减少混凝土的中后期开裂,最简单又有效的方法是尽量防止混凝土的早期失水,二次抹压后立即覆盖保湿养护。质安部门要求使用覆盖物,得到甲方认同。在后来的施工中,作者也加强了回访,防止失水的养护工作比较到位。此后再没有接到甲方投诉。

(3)某港商企业招待所和宿舍楼。招待所三层半,楼面板回字形结构,每层混凝土用量270m3左右;宿舍楼两幢各四层,每层混凝土用量120m3左右。工地距混凝土公司30多公里。2004年7月~8月由某新入注施工企业施工,正值南方高气温和超高气温季节。混凝土浇筑前该施工企业的老板找到作者,坦言以前专门从事地下排水管的安装施工,从未做过建筑楼面施工,很担心混凝土开裂。作者建议把防止混凝土早期失水作为防裂工作的重点,被采纳,并按要求做好浇筑前的准备工作。前一两次,该老板与作者都在施工现场,指导混凝土的施工保养。作者几乎每次浇筑后的第二天都要回访,观察养护情况,认为做得较好。竣工以后,这三座楼房都没有发现可见裂缝;直至现在,也没有可见裂缝的反映。

(4)混凝土剪力墙的防裂施工。剪力墙是最容易开裂的混凝土结构。不同的约束条件对剪力墙的开裂有重要影响,但作者认为早期失水过多仍然是剪力墙出现大量裂缝的主要原因。为什么在全国各地剪力墙开裂那么多,有些比较严重,就因为剪力墙是两面暴露的直立薄壁结构,保水难度很大,最容易失水。要控制剪力墙的开裂,关键还是控制混凝土的早期失水。凡是能有效控制早期失水的方法,就是好的防裂方法。

某行政办公大楼的地下室剪力墙,矩形的平面结构,纵向两边都有窗口。窗角处容易产生应力集中,因此有窗口的剪力墙防裂难度更大。2005年8月18日施工,混凝土用量103.5m3,工程设计对混凝土的要求为C30P6,混凝土实际抗渗等级>P30。施工单位对剪力墙防裂比较重视,施工前召开了防裂技术讨论会,并邀请作者参加。作者提出了几点控制混凝土失水的防裂措施,施工过程中基本得到落实。正巧剪力墙施工后连续几天都有雨,有助于减少混凝土的失水。拆模以后观察,剪力墙的长短四条墙都没有发现可见裂缝。两个月以后,在浇筑第二层楼面板时,作者再次观察剪力墙,还是没有发现裂缝。

另一行政办公大楼的地下室剪力墙,亦为矩形的平面结构,皆不设窗口。2006年ⅹ月ⅹ日施工,混凝土用量略大于上例,工程设计对混凝土的要求为C30P8,生产抽样检验实际抗渗等级>P30。施工时及施工后连续数天皆为晴朗天气,气温20~31℃,秋高气爽,风干物燥,森林火险黄色预警信号生效。这也是混凝土容易失水的季节。混凝土公司的养护建议虽然得到认同,但并没有落实。仅在混凝土终凝后采用浇水养护。浇筑后的第二天上午作者回访,模板基本已拆完。作者建议立即用湿麻袋挂贴于剪力墙的两面,并派专人淋水保湿,防止混凝土继续失水,亦未采纳,仍采用浇水养护。在浇筑第三层楼面板时,作者到地下室观察,发现较多裂缝,部分从剪力墙的顶部裂到底部。剪力墙为柱墙结构,两柱相距较大的墙面,一般出现两条裂缝,缝柱相距约1m左右;两柱相距较小时,墙面一般出现一条裂缝,基本位于两柱中间。

4、混凝土抗裂与抗渗之间存在着不可分割的内在联系

上一节我们回顾了混凝土商品化以后,与混凝土的早期开裂抗争的过程。很多方法都试过了,很难见到成效,唯独控制早期失水效果显著。由此作者认为,在引发混凝土早期开裂诸多影响因素构成的矛盾统一体中,只有采用完美湿养护、防止早期失水才是抓住了解决问题的主要矛盾。这一主要矛盾的确定,是工程实践的结果。但是完美湿养护只是一种养护的工艺方法,其防裂效果何以那么显著呢?其防裂的理论依据又是什么呢?

作者在刚刚接触工程实际的时候,认为地下室等防水工程将是今后混凝土服务的重要内容之一,因此在研究混凝土早期开裂的同时,也花很大精力对抗渗混凝土进行研究、。一些资料认为C25及其以上强度等级的混凝土,可以自然满足P6~P8抗渗等级的防水要求,更有资料认为P16以下的抗渗等级可以免检。其实不然。在规范的、标准的试验条件下混凝土的抗渗等级波动可能较小,在不规范的、非标准的试验条件下混凝土的抗渗等级波动就非常大。即使接近50MPa的混凝土,在不利气候环境下,由于失水过多,也有可能完全丧失抗渗能力。施工现场基本上都是露天作业,环境条件受气候条件影响,不可能很规范。因此标准试验条件下得出的试验结果未必能够反映工程实际。

控制早期失水有效控制了混凝土的早期开裂,由此作者得到启迪,判断混凝土在非标准养护条件下抗渗等级之所以大幅度波动,可能也是由于早期失水所致,并因此实现了混凝土抗渗技术的重大突破:不需要借助膨胀剂、防水剂以及活性超细微粉等特殊材料,仅采用常规材料,低强度混凝土3d~7d龄期的抗渗等级都可以达到P30级以上。作者采用完美湿养护,防止早期失水,混凝土同时得到高抗渗和防裂的双重效果。而作者的试验研究又同时证实了早期失水将导致混凝土抗渗性能降低和开裂。这正反两方面的结果使作者意识到混凝土的抗裂与抗渗实际上是不可分割的,由此我们建立了高抗渗防裂的最新抗裂理念。

应用水化产物填充理论可以很好解释混凝土抗渗与抗裂之间存在的这种辩证关系。作者在分析混凝土高抗渗防裂的基本原理时,应用的就是水化产物填充理论。高抗渗防裂的基本原理实际上就是对混凝土抗渗与抗裂之间内在联系的科学合理的解释。在2006年11月广东省土木建筑学会现代混凝土技术与循环经济研讨会上,作者提出了水化产物填充理论并用它解释了低强度混凝土的强度形成机理和抗渗构成机理[9]。水化产物填充理论依据低强度混凝土可以稳定实现高抗渗这一事实,认为混凝土的充水空间都是可以填充密实的,其密实程度可以根据工程需要,根据耐久性的需要。其密实程度可以通过合理的配合比以及合理的施工养护工艺得到保证。水化产物填充理论指出,混凝土的充水空间被填充密实,混凝土实现高抗渗,是混凝土发育良好的表现。混凝土抗渗性能降低,或者开裂,是混凝土发育不良的结果。根据工程事实,作者认为混凝土的收缩内应力主要来源于失水形成的缺陷。在完美湿养护条件下,混凝土不失水,不产生失水缺陷,由缺陷引起的内应力就很小;在完美湿养护条件下,混凝土容易实现高抗渗,高抗渗的混凝土强度更有保证。这样,完美湿养护结束之后,混凝土就具有足够高的强度抵抗被最大限度减小了的内应力,混凝土的抗裂能力因此显著提高。

混凝土浇筑成型后,其拌合水不可以损失,只有如此,混凝土才能实现高抗渗和防裂。这是将混凝土抗渗与抗裂联系起来的唯一方法,也是混凝土正常发育应该遵循的基本规律。长期以来混凝土的裂与渗之所以成为混凝土工程的质量通病,成为建筑技术难题,就因为在混凝土成型后的整个硬化早期存在着放任失水现象,背离了这一基本规律。因此,我们应该重视抗裂与抗渗不可分割的辩证关系,利用这一规律来为我们的工程建设服务,提高我们的工程质量。

5、高抗渗防裂是提高混凝土耐久性的必经途径

随着国民经济的快速发展,基本建设的投入不断加大,环境的污染也在加重。环境有害介质对混凝土的腐蚀使混凝土构筑物的使用寿命大大降低,有些耗资甚巨的重要建筑物使用甚至不到二十年就失效,不得不进行重建或大修。混凝土耐久性已成为国家可持续发展需要解决的迫切问题。

要提高混凝土的耐久性,一方面需要提高水化产物在环境介质中的稳定性,另一方面也需要混凝土具有足够高的抗渗能力。混凝土抗渗性能差是加速混凝土劣化的主要原因。抗渗性能差的混凝土,环境有害介质容易渗透进入混凝土内部,未水化的胶凝材料粒子被有害介质包围,失去二次水化反应的能力;已生成的水化产物则被有害介质通过毛细孔隙缺陷分割侵蚀,性能发生质变,使混凝土从外向内局部爆裂剥离而崩溃。这是混凝土最常见的一种劣化现象。

混凝土商品化以后,现代混凝土技术逐渐向高性能高强度方向发展,现在的水胶比一般比以往的水灰比低,现在混凝土的特性与以往混凝土的特性就有了很大的不同。总体上说,现在混凝土的抗渗性能比以往普通混凝土的好。另外,现在混凝土的开裂方式与以往混凝土也有很大差异。现在的混凝土由于水胶比低,混凝土拌合物中水的迁移速度慢,表面水蒸发后,内部水来不及迁移补充,混凝土由表及里的湿度梯度大,于是混凝土表面产生很大的收缩应力,而内部混凝土则不收缩,或内外的收缩很不一致。这样就造成现在的混凝土早期很容易开裂,这种开裂往往是从表面开始。表面开裂之后,加速了混凝土内部失水,裂缝扩展,直至贯穿。

工程实践证实,混凝土的收缩开裂主要是因为失水造成的。混凝土失水后,首先形成失水通道,形成连通的毛细孔,造成混凝土抗渗性能降低。毛细孔失水后液面下降产生负压,产生收缩力。这时的混凝土还不具备抵抗这种收缩应力的强度,于是混凝土开裂,释放应力。由此可见,混凝土开裂之前,总是先形成不可见的毛细孔隙缺陷,总是先造成抗渗性能的降低,然后才形成不可见裂缝,才造成混凝土开裂。混凝土开裂之后,裂缝两侧面成为混凝土新的表面,于是混凝土的暴露面增加。新的暴露面加速了混凝土失水,新暴露面又会因为失水形成更多的失水通道,更多的毛细孔隙缺陷。这些毛细孔隙缺陷又会成为有害介质入侵的通道。所以,作者认为,混凝土的开裂加速了混凝土的腐蚀,是因为单位体积混凝土中受腐蚀面的增加,但其受腐蚀的主要方式仍然是通过毛细孔隙缺陷侵蚀。因此,抗渗性能降低才是加速混凝土劣化的根本原因。要提高混凝土的耐久性,就必须提高其抗渗性和抗裂性,高抗渗防裂是提高混凝土耐久性的必经途径。

6、结论

(1)混凝土抗裂与抗渗之间存在着不可分割的内在联系,这是混凝土客观存在的基本规律,实际工程不能背离这一规律。混凝土要防裂就必须抗渗,不抗渗则难以防裂。

(2)混凝土高抗渗防裂最新抗裂理念的建立,利用了抗裂与抗渗不可分割的辩证关系,顺应了混凝土的早期发育规律,是遵循客观规律办事的结果。这一成果是在工程实践中取得的,是工程实践的产物。

(3)混凝土浇筑成型后,其拌合水不可以损失。这是将混凝土抗裂与抗渗联系起来的唯一一道桥梁。拌合水损失,这道桥梁就被中断,混凝土的抗裂与抗渗就被分割,就会造成混凝土抗渗性能的降低和开裂。

(4)混凝土的高抗渗是通过完美湿养护实现的。完美湿养护就是混凝土不失水的养护,不产生泌水缺陷和失水缺陷的养护。完美湿养护是提高混凝土抗渗抗裂能力不可忽视的一种工艺方法,它可以做到最大限度地控制混凝土的收缩开裂。完美湿养护的理论依据是高抗渗防裂,而水化产物填充理论则是高抗渗防裂的理论提升。

(5)传统的湿养护方法不够合理,我们应该认识和正视它的不合理性。传统的湿养护方法没有强调混凝土浇筑成型后不可以失水。混凝土凝结硬化前后,混凝土在养护之前和养护的过程中,都存在不同程度的放任失水现象。这种放任失水背离了高抗渗防裂的基本规律,背离了抗裂与抗渗不可分割的辩证关系,使混凝土得不到正常发育。这是混凝土商品化以后,早期开裂频频发生的主要原因,也是长期以来裂与渗成为混凝土工程的质量通病、成为困扰建筑界的技术难题的主要原因。

(6)整体论方法提高混凝土耐久性,是必要的,也是必需的。我们要做好影响混凝土耐久性各个环节的工作,就需要有关各方和诸多工种的相互支持、协调和配合。但其中最关键的因素是实现混凝土的高抗渗防裂,这是提高混凝土耐久性不可回避的必经途径,是提高混凝土耐久性的最基本方法。

(作者:甘昌成 关志文 张子庚 李建庭 吕伟强)

 

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