水泥標準修訂后對混凝土質量的影響（一）
發布時間：2014-02-25 共1頁
近兩年來，混凝土施工中高效減水劑與水泥相容性不好的問題發生得更多，高層建筑基礎底板、地下連續墻和樓板甚至大梁開裂問題頻頻發生。有些施工單位反映“混凝土一上C40就裂”。其原因很復雜，涉及多方面。僅就技術而言，施工質量的控制（涉及施工管理技術水平、施工人員的素質等）、混凝土的原材料和配合比是影響工程質量的重要因素。但認識和解決這個問題卻不僅是施工部門的事，需要業主、設計、施工、監理單位以至原材料供應方轉變傳統觀念，不斷更新知識，把混凝土結構物的耐久性視為工程質量的第一要求，共同探討影響混凝土結構物耐久性的因素，以提高工程質量。
眾所周知，就材料本身而言，混凝土的質量不只是配合比的問題。配合比是與原材料性質相匹配的，使用質量差的原材料很難做出高質量的配合比。目前只要求以試驗室中混凝土小試件的抗滲性、抗凍融性、抗碳化性等作為耐久性的保證是與工程實際有距離的。實際上，影響結構混凝土耐久性最重要的因素是抗開裂的性能，&考&試大$而影響混凝土抗裂性的主要因素則是水泥（這里暫不談骨料的因素），確切地說是膠凝材料的漿體。鑒于混凝土開裂的質量問題突出表現在水泥標準修訂以來的近兩年，所以有必要來探討一下其間的關系。本文作者絕無意于得罪任何人，只希望引起討論，并共同探討事關百年大計的質量問題。
由于建筑業的需求，現代水泥的組成和細度發生了很大變化。美國在1920～1999年的70多年中水泥和混凝土主要參數變化的趨勢是水泥中C3S含量、含堿量、SO3（與C3A匹配）、以比表面積表示的細度等增加，混凝土的水灰比減小。水泥的7d抗壓強度增長了幾乎2.5倍。近年來國外許多專家根據實際調查研究，對這種趨勢提出了批評，指出當前混凝土結構不斷增多的過早劣化現象與此趨勢有關。“20世紀混凝土業為滿足越來越高的強度要求，不可避免地違背了材料科學的基本規律，即開裂與耐久性之間存在的密切關系。為了實現建設可持續發展的混凝土結構這個目標，有必要更新一些觀念和建設實踐。”
我國水泥標準修訂的方針是“與國際接軌”，且已按此趨勢發展。回顧這段過程，分析其與混凝土結構耐久性的關系，會有助于我們更新觀念，從關心強度轉變為關心耐久性，從耐久性的角度評價水泥和混凝土的質量。
1.水泥標準修訂的簡單回顧
20年來，我國水泥標準進行過三次修訂。第一次修訂的標準于1979年7月開始實施，第二次1992年開始逐步實施，第三次即最近的一次1999年開始實施。各次修訂的基本出發點都是“與國際接軌”（盡管前兩次沒有使用這個詞，但實質相同），促進我國水泥生產工藝的改進和產品質量的提高。
第一次修訂是將我國使用了20多年的“硬練”強度檢驗方法和標準改為“軟練”強度和標準。這次變化較大，主要變化如表1所示。
可見，這次修訂水泥標準的結果是增加了熟料中的C3A和C3A含量，水泥細度從比表面積平均300m2/kg增加到平均330m2/kg，提高了水泥強度，尤其是早期強度，同時也提高了水化熱。因檢驗強度的水灰比大幅度增加，減小了摻入礦物摻合料后強度的優勢。
第二次修訂后的GB175-92、GB1344-92等強調了水泥的早期強度，28d強度提高了2%，增加了R型水泥品種。該標準強化了3d早期強度意識，倡導多生產R型水泥，普通水泥的細度進一步變細，&考&試大$從篩析法的＜12%改為＜10%.水泥標準從“硬練”改為“軟練”的主要變化變化因素 GB175-63 GB175-77熟料的石灰飽和系數（KH） 0.85左右 0.90左右C3A含量 5%～7% ＞8%檢驗強度所用灰砂比 1∶3 1 ：2.5檢驗強度所用加水量 P/4＋2.6 固定0.44用相同熟料檢查28d抗壓強度的差別 497kg/cm2 425kg/cm2 613kg/cm2 525kg/cm2細度 4900孔/cm2篩余≤15% 0.08mm篩余≤15%注：只列出硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的該量；GB175-1999、GB1344-1999等把強度檢驗的水灰比改為0.50，取消了GB175-92中的325號水泥。水泥的旨度進一步提高，迫使水泥石以提高C3S、C3A和比表面積來提高水泥的強度。某廠對21種來自不同廠家的熟料（包括“大水泥”和“小水泥”的）進行分析，C3S超過60%的有4個樣本（占總樣本的19%），超過58%的（含60%以上的）有10個（占47.6%），有17個樣本的C3A含量超過10%，&考&試大$大部分水泥細度超過了350m2/kg.從上述情況可見，我國水泥各有關參數和性質變化的歷程和趨勢與國外相似。特點是增加C3S、C3A，細度趨向于細，因而強度尤其早期強度不斷提高。此外，20世紀70年代后期我國開始引進國外先進水泥生產的干法工藝，使水泥的含堿量提高，尤其是使用北方原材料的水泥含堿量普遍較高。
GB175-1999對水泥中的含堿量進行了限制，但只是出于對預防堿骨料反應的考慮。這種變化的趨勢雖然對混凝土提高早期強度有利，但卻增加了混凝土的溫度收縮及干燥收縮，再加上較低水灰比產生的自收縮，處于約束條件下的混凝土結構較大的收縮變形因高的早期強度而提高的早期彈性模時產生較大的應力，而高的早期強度又使能緩釋收縮應變的途變很小，于是開裂成為必然。
以下分別分析上述幾個因素對混凝土抗裂性的影響。
眾所周知，就材料本身而言，混凝土的質量不只是配合比的問題。配合比是與原材料性質相匹配的，使用質量差的原材料很難做出高質量的配合比。目前只要求以試驗室中混凝土小試件的抗滲性、抗凍融性、抗碳化性等作為耐久性的保證是與工程實際有距離的。實際上，影響結構混凝土耐久性最重要的因素是抗開裂的性能，&考&試大$而影響混凝土抗裂性的主要因素則是水泥（這里暫不談骨料的因素），確切地說是膠凝材料的漿體。鑒于混凝土開裂的質量問題突出表現在水泥標準修訂以來的近兩年，所以有必要來探討一下其間的關系。本文作者絕無意于得罪任何人，只希望引起討論，并共同探討事關百年大計的質量問題。
由于建筑業的需求，現代水泥的組成和細度發生了很大變化。美國在1920～1999年的70多年中水泥和混凝土主要參數變化的趨勢是水泥中C3S含量、含堿量、SO3（與C3A匹配）、以比表面積表示的細度等增加，混凝土的水灰比減小。水泥的7d抗壓強度增長了幾乎2.5倍。近年來國外許多專家根據實際調查研究，對這種趨勢提出了批評，指出當前混凝土結構不斷增多的過早劣化現象與此趨勢有關。“20世紀混凝土業為滿足越來越高的強度要求，不可避免地違背了材料科學的基本規律，即開裂與耐久性之間存在的密切關系。為了實現建設可持續發展的混凝土結構這個目標，有必要更新一些觀念和建設實踐。”
我國水泥標準修訂的方針是“與國際接軌”，且已按此趨勢發展。回顧這段過程，分析其與混凝土結構耐久性的關系，會有助于我們更新觀念，從關心強度轉變為關心耐久性，從耐久性的角度評價水泥和混凝土的質量。
1.水泥標準修訂的簡單回顧
20年來，我國水泥標準進行過三次修訂。第一次修訂的標準于1979年7月開始實施，第二次1992年開始逐步實施，第三次即最近的一次1999年開始實施。各次修訂的基本出發點都是“與國際接軌”（盡管前兩次沒有使用這個詞，但實質相同），促進我國水泥生產工藝的改進和產品質量的提高。
第一次修訂是將我國使用了20多年的“硬練”強度檢驗方法和標準改為“軟練”強度和標準。這次變化較大，主要變化如表1所示。
可見，這次修訂水泥標準的結果是增加了熟料中的C3A和C3A含量，水泥細度從比表面積平均300m2/kg增加到平均330m2/kg，提高了水泥強度，尤其是早期強度，同時也提高了水化熱。因檢驗強度的水灰比大幅度增加，減小了摻入礦物摻合料后強度的優勢。
第二次修訂后的GB175-92、GB1344-92等強調了水泥的早期強度，28d強度提高了2%，增加了R型水泥品種。該標準強化了3d早期強度意識，倡導多生產R型水泥，普通水泥的細度進一步變細，&考&試大$從篩析法的＜12%改為＜10%.水泥標準從“硬練”改為“軟練”的主要變化變化因素 GB175-63 GB175-77熟料的石灰飽和系數（KH） 0.85左右 0.90左右C3A含量 5%～7% ＞8%檢驗強度所用灰砂比 1∶3 1 ：2.5檢驗強度所用加水量 P/4＋2.6 固定0.44用相同熟料檢查28d抗壓強度的差別 497kg/cm2 425kg/cm2 613kg/cm2 525kg/cm2細度 4900孔/cm2篩余≤15% 0.08mm篩余≤15%注：只列出硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的該量；GB175-1999、GB1344-1999等把強度檢驗的水灰比改為0.50，取消了GB175-92中的325號水泥。水泥的旨度進一步提高，迫使水泥石以提高C3S、C3A和比表面積來提高水泥的強度。某廠對21種來自不同廠家的熟料（包括“大水泥”和“小水泥”的）進行分析，C3S超過60%的有4個樣本（占總樣本的19%），超過58%的（含60%以上的）有10個（占47.6%），有17個樣本的C3A含量超過10%，&考&試大$大部分水泥細度超過了350m2/kg.從上述情況可見，我國水泥各有關參數和性質變化的歷程和趨勢與國外相似。特點是增加C3S、C3A，細度趨向于細，因而強度尤其早期強度不斷提高。此外，20世紀70年代后期我國開始引進國外先進水泥生產的干法工藝，使水泥的含堿量提高，尤其是使用北方原材料的水泥含堿量普遍較高。
GB175-1999對水泥中的含堿量進行了限制，但只是出于對預防堿骨料反應的考慮。這種變化的趨勢雖然對混凝土提高早期強度有利，但卻增加了混凝土的溫度收縮及干燥收縮，再加上較低水灰比產生的自收縮，處于約束條件下的混凝土結構較大的收縮變形因高的早期強度而提高的早期彈性模時產生較大的應力，而高的早期強度又使能緩釋收縮應變的途變很小，于是開裂成為必然。
以下分別分析上述幾個因素對混凝土抗裂性的影響。
