当代混凝土质量和水泥品质的关系

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1、 当代混凝土技术特点我国目前预拌混凝土存在的问题当代混凝土对水泥的要求矿物掺和料由谁掺好？水泥混凝土工业生产关系现状及发展趋势 田 田 田 田 田 田 田 田 田 田 混 合 、 搅 拌 、 成 型比 其 他 结 构 材 料 （ 钢 材 、 木 材 ） 耐 久体 系 必 然 复 杂 ： 原 材 料 不 能 提 纯 ， 成 分 波 动 微 结 构 形 成 的 环 境 和 时 间 的 依 赖 性 对 温度 、 湿 度 的 敏 感 性 ； 水 化 不 断 进 行 造 成 动 态的 微 结 构 。 因 此 造 成 性 能 的 不 确 定 性 性 能 随 微 结 构 的 发 展 而 发 展 ,而 微 结

2、 构 具 有 不同 层 次 (宏 观 层 次 、 亚 微 观 层 次 、 微 观 层 次 )的 多 相 (固 相 、 液 相 、 气 相 )的 非 均 质 性 (依 配合 比 不 同 而 离 散 ) 微 结 构 的 不 确 知 性 水 泥 水 化 形 成 复 杂 的凝 胶 ， 在 目 前 技 术 水 平 下 难 以 测 定 。 因 此 ： 混 凝 土 属 于 混 沌 体 系 （ 非 线 性 体 系 ） ， 具有 “ 蝴 蝶 效 应 ” 事 物 发 展 的 结 果 对 初始 条 件 具 有 极 为 敏 感 的 依 赖 性 .初 始 条 件 极小 的 偏 差 将 会 引 起 结 果 的 巨 大 差

3、 异 。 越 是 简 单 的 工 艺 ， 越 有 管 理 和 控 制 的 难 度 ；工 业 化 、 集 约 化 是 社 会 生 产 发 展 的 趋 势 ， 促 使了 现 代 混 凝 土 的 发 展 。 当 代 混 凝 土 技 术 是 时 代 的 产 物当 代 混 凝 土 特 点 及 其 产 生 的 原 因生 产 建 设 的 需 要 推 动 材 料 和 技 术 的 发 展科 学 技 术 的 发 展 提 供 条 件混 凝 土 结 构 发 展 史 上 的 里 程 碑相 邻 学 科 的 发 展人 类 对 自 然 界 认 识 过 程 的 曲 折 会 使 产 品 和 用户 相 关 行 业 相 互 误 导

4、； 不 断 学 习 ， 才 能 与 时俱 进 混 凝 土 结 构 发 展 史 上 的 里 程 碑 1850年 法 国 人 取 得 钢 筋 混 凝 土 专 利 ，1928年 法 国 的 E.Freyssinet发 明 预 应 力 锚具 是 混 凝 土 结 构 技 术 的 两 次 飞 跃 就 混 凝 土 材 料 来 说 ， 1918年 美 国 的D.Abrams提 出 著 名 的 水 灰 比 定 则 ， 使 混 凝土 的 配 制 有 了 依 据 ； 1962年 和 1963年 日 本和 联 邦 德 国 分 别 合 成 出 萘 磺 酸 盐 系 和 三 聚 氰胺 系 的 高 效 减 水 剂 ， 改 变

5、 了 混 凝 土 传 统 配 制技 术 。 这 堪 称 混 凝 土 材 料 技 术 的 两 个 里 程 碑 当 前 我 国 混 凝 土 存 在 的 问 题劳 动 力 素 质 、 管 理 水 平 与 质 量 要 求 的 矛 盾混 凝 土 配 合 比 设 计 存 在 的 问 题 影 响 质 量 及其 控 制对 骨 料 作 用 认 识 不 足 ， 对 骨 料 质 量 重 视 程度 不 足 ， 因 而 严 重 影 响 混 凝 土 质 量对 矿 物 掺 和 料 认 识 和 使 用 的 误 区 什 么 是 当 代 混 凝 土 ？工 业 化 生 产 预 拌 混 凝 土 是 当 代 混 凝土 的 特 征 ：

6、减 小 了 强 度 对 水 泥 的 依 赖 性 流 变 性 能 更 加 突 出 严 酷 环 境 的 工 程 增 加 ， 使 耐 久 性 要 求 日益 突 现 在 水 泥 水 化 热 增 大 、 强 度 提 高 的 同 时 ，结 构 尺 度 增 大 ， 改 变 了 大 体 积 混 凝 土 的概 念 当 代 混 凝 土 是 以 高 效 减 水 剂 大 规 模 使 用 和矿 物 掺 和 料 的 使 用 为 特 征 ， 与 时 代 特 点 有关 。使 用 混 凝 土 强 度 范 围 很 宽 ， 从 C20(极 少 量C15)到 C80(极 少 ）混 凝 土 和 水 泥 强 度 之 间 不 再 有 固

7、定 的 线 性关 系 ， 32.5的 水 泥 可 以 配 制 C60的 混 凝 土 ，却 配 不 出 C20混 凝 土 当 代 混 凝 土 技 术 和 性 能 特 点原 材 料 ：高 强 度 的 水 泥 细 度 细 、 水 化 热 大 、 含 碱 量 大 、 抗 裂 性 差 、 维 持 长 期 性 能 的 能 力 差高 活 性 的 掺 和 料 自 收 缩 和 水 化 热 大多 种 多 样 的 外 加 剂配 合 比 ：较 低 的 水 胶 比较 大 的 水 泥 用 量 (浆 骨 比 较 大 ）性 能 ： 强 度 水 平 提 高 ， 流 动 性 大生 产 ： 预 拌 ， 泵 送 水 泥 什 么 品

8、质 对 混 凝 土 最 重 要 ？应 当 改 变 强 度 第 一 ， 甚 至 强 度 维 一 的 传 统 观念 ；第 一 重 要 的 是 匀 质 性 和 性 能 和 体 积 的 稳 定 性混 凝 土 结 构 的 耐 久 性 比 强 度 更 重 要 ， 而 与 混凝 土 结 构 耐 久 性 关 系 最 密 切 的 就 是 水 泥 ， 只保 证 高 强 度 的 水 泥 并 不 一 定 利 于 混 凝 土 结 构耐 久 性当 代 混 凝 土 需 要 开 裂 敏 感 性 低 的 水 泥 水 泥 强 度 和 混 凝 土 强 度 的 关 系什 么 是 水 泥 和 混 凝 土 的 强 度任 何 水 泥 基

9、材 料 的 强 度 主 要 取 决 于 水 灰 比按 现 有 标 准 的 水 泥 强 度 检 验 水 灰 比 ： 0.5当 前 用 量 最 大 的 混 凝 土 水 灰 比 ： 0.5不 仅 相 同 强 度 的 水 泥 能 配 出 不 同 强 度 的 混 凝土 ， 而 且 不 同 强 度 的 水 泥 能 配 出 相 同 强 度 的混 凝 土不 必 盲 目 追 求 水 泥 的 高 强 ， 32.5的 水 泥 能 配制 出 C60混 凝 土 在 相 同 水 灰 比 下 ， 混 凝 土 强 度 和 水 泥 强 度 仍然 有 关 ， 高 强 度 水 泥 可 用 于 象 C80、 C100这样 的 高 强

10、 的 混 凝 土 ， 但 是 用 量 很 少 ；高 强 混 凝 土 不 一 定 耐 久 ； 像 任 何 事 物 一 样 ，高 强 混 凝 土 也 是 有 利 也 有 弊 ；工 程 对 混 凝 土 强 度 的 要 求 是 有 限 的目 前 配 制 C80、 C100的 混 凝 土 并 不 困 难 ， 难的 却 是 是 配 不 出 合 格 的 C20混 凝 土 外 加 剂 与 掺 和 料 使 用 技 术 发 展 改 变 了 对 水泥 强 度 和 混 凝 土 强 度 的 关 系 的 认 识如 何 看 待 混 合 材 料 水 泥 /复 合 水 泥 的 强 度矿 物 掺 和 料 对 混 凝 土 强 度

11、的 贡 献 随 水 灰 比的 减 小 而 增 大 的 幅 度 大 于 水 泥 对 强 度 的 贡献 随 水 灰 比 减 小 而 增 大 的 幅 度 ， 因 此 掺 用掺 和 料 的 混 凝 土 必 须 降 低 水 胶 比 当 代 混 凝 土 对 水 泥 的 要 求低 的 开 裂 敏 感 性 、 良 好 的 匀 质 性 、 有 利于 混 凝 土 结 构 长 期 性 能 的 发 展 ， 无 损 害 混 凝土 结 构 耐 久 性 的 成 分尽 可 能 低 的 需 水 量质 检 合 格 的 水 泥 未 必 能 满 足 混 凝 土 的 需 要 ，相 同 品 种 和 强 度 的 水 泥 可 能 会 在 混

12、 凝 土 中 有不 同 的 表 现最 重 要 的 是 产 品 的 匀 质 性 ， 因 此 希 望 控 制 指标 的 上 下 限 粉 煤 灰 体 积 比 为 1 1的 不 同 水 胶 比 浆 体 中粉 煤 灰 和 水 泥 在 不 同 龄 期 时 对 强 度 的 贡 献 0 5 10 15 20 25 30 0.8 1.2 1.6 2 体 积 水 灰 比 抗压强度 （MPa) 7天 粉 煤 灰 7天 水 泥 28天 粉 煤 灰 28天 水 泥 0 10 20 30 40 0.8 1.2 1.6 2 体 积 水 胶 比 抗压强 度（MPa ） 90天 粉 煤 灰90天 水 泥 365天 水 泥365

13、天 粉 煤 灰 强 度 粉 煤 灰 掺 量 水 胶 比 关 系 不 同 厂 家 生 产 的 相同 品 种 、 相 同 强 度硅 酸 盐 水 泥 在 混 凝土 中 的 不 同 表 现 7天 开 裂 14天 开 裂 两 个 大 厂 的 52.5硅 酸 盐 水 泥 ， w/c 0.3成 型 温 度 18 ； 24h后 拆 模 并 在 室 外 负 温 下 放 置覃 老 师 的 环 收 缩 实 验 什 么 是 好 的 水 泥 ？Lemish 和Elwell1996年 在 对 依 阿华 州 劣 化 的 公 路路 面 钻 芯 取 样 的一 项 研 究 中 ,也 发现 10 14年 强 度倒 缩 而 得 出

14、结 论 ：混 凝 土 性 能 良 好和 强 度 增 长 慢 有关 。 采 用 快 硬 水 泥 的 混 凝 土 10年 后 强 度 倒 缩 ；1937年 按 特 快 硬 水 泥 生 产 的 水 泥 与 现 今水 泥 的 平 均 水 平 很 相 似 。 混 凝 土 高 强 的 利 和 弊 利弊 强 度 和 开 裂 的 关 系 拉 应 变 增 加 水 灰 比 (水 胶 比 )降 低 水 泥 强 度 提 高 混 合 材 料 活 性 提 高 (用 水 量 )浆 骨 比 增 加水 化 温 升 提 高 ,温度 收 缩 应 变 增 加 自 收 缩 增 加 早 期 弹 性 模 量 提 高 ，徐 变 减 小拉 应

15、 力 增 加约 束 早 期 开 裂 倾 向 增 加大 气 环 境 作 用 耐 久 性 下 降早 期 强 度 大 幅 度 提 高 的 要 求超 过 抗 拉 强 度 受拉破坏 失稳破坏受剪破坏 水 泥 的 现 状 对 混 凝 土 质 量 影 响GB175-63)GB175-77的 425 、 水 泥 现 状 对 当 代 混 凝 土 的 不 适 应 问 题片 面 追 求 强 度 而 使 比 表 面 积 太 大 、 早 期 强 度 太高 而 长 期 增 长 率 低 甚 至 倒 缩 、 实 际 强 度 浮 动 幅度 太 大 ；太 细 的 水 泥 降 低 与 外 加 剂 的 相 容 性 、 增 加 混 凝

16、土 需 水 量 ， 不 利 于 混 凝 土 长 期 性 能 的 发 展不 控 制 含 碱 量 、 氯 离 子 含 量 ， 不 检 测 开 裂 敏 感性 、 无 法 提 供 在 当 代 混 凝 土 中 与 外 加 剂 的 相 容性水 泥 出 厂 温 度 太 高 ， 造 成 混 凝 土 浇 筑 温 度 过 高 ，温 度 应 力 增 大 ， 混 凝 土 凝 结 时 间 不 正 常 ， 早 期开 裂 问 题 普 遍 水 泥 影 响 混 凝 土 结 构 质 量 的 主 要 因 素水 化 热 及 其 释 放 速 率 矿 物 组 成 和 细 度 、 水 泥 温 度 需 水 量 细 度 、 含 碱 量 开 裂

17、 敏 感 性 矿 物 组 成 、 细 度 、 水 泥 温 度 、 含 碱 量 水 泥 与 外 加 剂 的 相 容 性 矿 物 组 成 、 细 度 、 石 膏 形 态 和 含 量 、 含 碱 量 性 能 稳 定 性 和 耐 久 性 细 度 、 含 碱 量 、 氯 离 子 含 量 产 品 匀 质 性 生 产 控 制 和 原 材 料 剂 产 品 均 化 水 泥 主 要 矿 物 水 化 热 发 展33 2 4 熟 料 矿 物 的 收 缩 率 碱 和 C4AF对 收 缩 的 影 响 水 泥 含 碱 量 和 C3A对 收 缩 的 影 响 水 泥 与 减 水 剂 的 相 容 性 问 题 C3A 含 量 和

18、SO3 的 匹 配 一 般 水 泥 中 石 膏 的 优 化 条 件 ： W/C=0.5, 现代 混 凝 土 使 用 高 效 减 水 剂 , W/C 0.40， SO3不 足 ；混 凝 土 中 掺 入 矿 物 掺 和 料 ， SO3被 稀 释 。 细 度 和 颗 粒 级 配 最 佳 组 成 : 5 30m 90%, 10m 10% 只 考 虑 细 度 的 结 果 ： 水 泥 越 细 ， 细 颗 粒 越 多 ， 需 水 量 越 大 ， 混 凝 土 坍 落 度 损 失 越 大 。 熟 料 中 SO3与 含 碱 量 的 匹 配 OKONa SOSD 22 3 85.0292.1 SD与 水 泥 流 变

19、 性 能 关 系 的 验 证 实 例琉 璃 河 水 泥 ， 熟 料 中 SO3=1.2%混 凝 土 W/C=0.305， 掺 入 高 效 减 水 剂 1.5%，坍 落 度 初 始 为 200mm， 半 小 时 后 为 160mm，1小 时 后 为 75mm， 损 失 达 60% %675.185.04.0292.1 2.1 C3A含 量 不 同 的 水 泥 配 制 高 强 混 凝 土 的 实 例 其 他 ， 如 石 膏 的 形 态 、 C3A 的 形 态o不 同 形 态 的 石 膏 溶 解 速 率 和 溶 解 度 不 同 ： 生 石 膏 和 硬 石 膏 溶 解 速 率 对 比 0 0.4 0.

20、8 1.2 1.6 2 2.4 1 100 10000 浸 水 振 荡 时 间 （ 分 钟 ） 溶出 量（ 以C aS O 4 计g /L ） 二 水 石 膏 无 水 石 膏 石 膏 对 坍 落 度 损 失 的 影 响 水 泥 中 不 同 细 度 颗 粒 对 强 度 的 作 用 水 泥 细 度 与 其 抗 压 强 度 的 关 系 雍 阳 外 加 剂 厂 试 验 雍 阳 外 加 剂 厂 试 验 雍 阳 外 加 剂 厂 试 验 水 泥 细 度 对 砂 浆 抗 拉 强 度 的 影 响 水 泥 细 度 和 开 裂 敏 感 性 的 关 系 用 收 缩 开 裂 环 检 测 水 泥 的 开 裂 敏 感 性

21、, 从成 型 到 开 裂 经 过 的 时 间 越 短 ， 抗 裂 性 越 差 抗 冻 性 随 水 泥 比 表 面 积 增 大 而 下 降 水 泥 细 度 对 水 泥 浆 土 和 混 凝 土 开 裂 的 影 响 矿 物 掺 和 料 由 谁 来 掺 好 ？由 混 凝 土 掺 对 混 凝 土 的 利 弊当 前 商 品 混 凝 土 存 在 的 问 题掺 用 矿 物 掺 和 料 不 是 假 冒 伪 劣 ， 而 是 为 提 高 在严 酷 环 境 混 凝 土 结 构 耐 久 性 必 须 的 措 施 ； 即 使粉 煤 灰 价 格 比 水 泥 价 格 高 ， 为 了 耐 久 性 也 要 用混 和 材 水 泥 销

22、 售 不 好 的 原 因 是 检 测 方 法 的 问 题用 提 高 高 强 矿 物 的 比 例 和 水 泥 比 表 面 积 来 提 高水 泥 强 度 的 路 线 已 经 走 到 头 ， 水 泥 厂 不 要 放 弃混 合 材 水 泥 ， 要 各 自 己 留 有 发 展 的 空 间 。 掺 入 组 分 太 多 ， 管 理 水 平 对 当 代 混 凝 土 技 术 适 应性 较 差 ， 上 错 料 的 问 题 时 有 发 生 ；搅 拌 机 搅 拌 时 间 太 短 ， 混 凝 土 的 多 组 分 无 预 均 化工 序 ， 存 在 拌 和 物 匀 质 性 的 问 题使 用 大 掺 量 矿 物 掺 和 料

23、的 混 凝 土 SO3不 足 ， 致 使混 凝 土 早 期 强 度 、 凝 结 慢 、 收 缩 大 ， 与 减 水 剂 相容 性 差 。 采 取 提 高 比 表 面 积 的 措 施 以 提 高 矿 渣 活性 ， 使 混 凝 土 降 低 温 升 的 效 果 差 ， 自 收 缩 增 大 ，开 裂 敏 感 性 增 加 ， 早 期 强 度 低 ；难 以 改 变 外 加 剂 掺 入 方 式 ， 影 响 外 加 剂 效 率 和 拌和 物 质 量 ； 搅 拌时 间和 混凝 土匀 质性 的关 系 搅 拌 时 间 和 混 凝 土 强 度 变 异 系 数 关 系 SO3对 砂 浆 变 形 性 能 的 影 响 AA

24、=0.56, B=0.37 B SO3对 砂 浆 抗 压 强 度 的 影 响 石 膏 掺 量 对 掺 减 水 剂 的 浆 体 需 水 量 的 影 响胶 凝 材 料 中 矿 物 掺 和 料 占 50 矿渣细度对W/C=0.45浆体水化热 高 效 减 水 剂 掺 入 方 式 对 浆 体 流 变 性 能 的 影 响SPC在 工 厂 中生 产 水 泥 时 加 入 超塑 化 剂l SpAD在 使 用 水泥 加 水 前 先 加 入 超塑 化 剂 AD将 超 塑 化 剂溶 于 拌 和 水 中 0 20 40 60 80 100 120 0 50 100 150 200 250 300 时 间 （ 秒 ） 微

25、型坍落度（cm） SPC SpAD AD SPC在 工 厂 中生 产 水 泥 时 加 入 超塑 化 剂 SpAD在 使 用 水泥 加 水 前 先 加 入 超塑 化 剂 AD将 超 塑 化 剂溶 于 拌 和 水 中 行 业 隔 离 造 成 的 问 题l 行 业 隔 离 问 题 已 经 不 是 一 个 技 术 问 题 ， 归根 到 底 是 利 益 的 问 题 ， 而 反 过 来 却 影 响 社会 整 体 的 生 产 力 和 人 类 的 可 持 续 发 展l 生 产 关 系 的 革 新 具 有 革 命 性 的 意 义l 社 会 的 和 谐 是 人 类 共 同 的 愿 望 市 场 的 铁 率用 户 是

26、 上 帝 ， 但 是 上 帝 往 往 未 必 知 道 他 自己 真 正 需 要 什 么 ， 要 对 用 户 进 行 培 训 。优 质 优 价产 品 多 样 化 ， 能 满 足 各 种 特 殊 要 求 , 树 立 正 确 的 合 同 意 识合 同 的 目 的 不 仅 是 保 证 交 钱 、 交 货 ， 而 首 先 是甲 乙 双 方 相 互 信 任 和 支 持 的 法 律 行 为 ， 是 双 方沟 通 和 交 流 的 过 程明 确 双 方 的 责 、 权 、 利甲 方 （ 用 户 ） ： 对 乙 方 提 出 要 求 和 配 合 的 承 诺 乙 方 （ 供 货 、 服 务 方 ） ： 对 甲 方 提

27、 供 服 务 内 容和 保 证 质 量 的 承 诺 以 及 对 甲 方 配 合 的 要 求契 约 双 方 共 同 遵 照 的 相 应 规 范 和 特 殊 技 术 措 施任 何 合 同 以 外 的 变 更 都 要 经 过 洽 商 ， 并 记 录 ，作 为 合 同 的 补 充 内 容 购 销 合 同 内 容（ 除 供 货 与 付 款 的 规 定 外 ）l 用 户 对 产 品 的 技 术 要 求 和 产 品 对 用 户 的 承 诺l 售 方 提 供 产 品 说 明 作 为 合 同 附 件 ， 产 品 说 明主 要 内 容 为 ： 水 泥 品 种 和 强 度 等 级 ， 熟 料 矿物 组 成 ， 掺

28、和 料 品 种 和 比 例 ， 水 泥 的 化 学 成分 （ 烧 失 量 、 SO3含 量 、 以 Na2O当 量 计 的 碱含 量 、 氯 离 子 含 量 ） ， 石 膏 品 种 ， 水 泥 的 标准 稠 度 用 水 量 、 实 测 强 度 及 检 测 期 间 标 准 差 ，水 泥 水 化 热 、 水 泥 出 厂 温 度 。 为 什 么 不 能由 用 户 订 货 来 生 产 和 供 应 按 混 凝 土 的 需 要 生 产 ， 既 解 决 混 凝 土 原 材 料 预均 化 问 题 ， 又 免 除 混 凝 土 配 料 工 序 ， 提 高 管 理效 率按 混 凝 土 的 规 律 进 行 产 品 性 能 检 测 。 国 家 标 准是 最 低 要 求 ， 只 控 制 产 品 对 国 家 与 社 会 的 安 全性 和 产 品 匀 质 性 水 泥 混 凝 土 生 产 关 系 现 状 和 发 展 趋 势 水 泥 和 混 凝 土 生 产 发 展 的 趋 势 水 泥 混 凝 土 生 产 方 式 的 否 定 之 否 定 规 律