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混凝土体系的平衡问题

发布时间:2018-05-16 来 源 :武汉华轩高新

混凝土浇筑成型后拌合物的体系平衡问题


  泌水离析较重的混凝土,拌合物体系是一个不稳定的体系。由于充水空间较大,充水空间充盈的拌合水不能承受体系的自重。在自重作用下,多余的拌合水被挤压排出,直至充水空间小到可以承受体系的自重。这是体系由不平衡向平衡转化的一个过程。但是这种平衡是短暂的。

  泌水离析使混凝土内部存在粗大的泌水通道和很多薄弱结构,破坏了混凝土的匀质性。这些泌水通道和薄弱结构很难被水化产物填充密实,容易滋生内应力,破坏体系的平衡。

  高性能混凝土拌合物则是一个稳定性好的平衡体系。其水胶比小,不泌水,不离析,匀质性好。充水空间足够小,能够承受体系自重,在自重作用下保持着混凝土的匀质性。这时的混凝土没有内应力,体系稳定。但是混凝土浇筑成型后如果体系失水,存在失水通道,就会产生内应力,使体系偏离原来的平衡,体系就变得不稳定。这就是高性能混凝土也容易发生早期开裂的原因。

  因此,初凝前为混凝土建立一个稳定的平衡体系,对于提高硬化混凝土的质量非常重要。对于高性能混凝土,可以采用即时养护,防止拌合水损失,就可以保持体系的平衡。

  如果混凝土已经失水,不管失水多少,初凝前都应该采用二次抹压将失水缺陷彻底消除。消除了失水通道也就消除了内应力。失水部位的混凝土,经过抹压之后更密实,充水空间重新被拌合水全部充盈,水化产物就可以将充水空间完全填充密实,使混凝土实现高抗渗。

  泌水混凝土由于存在泌水通道,不宜采用即时养护。要及时将泌出在表面的水排走,初凝前对混凝土表面反复抹压,将泌水通道和失水通道封闭消除。泌水离析较严重的混凝土,内部充满缺陷,对这种混凝土最好采用二次振动工艺。

  只有初凝前的二次振动,才能比较彻底地消除内部深处的缺陷,提高了拌合物的匀质性,并使混凝土的充水空间变得足够小。缺陷消除了,内应力也消除了,初凝前的混凝土体系就成为一个稳定的平衡体系。

混凝土硬化过程中的体系平衡问题

  初凝前的拌合物体系平衡,为建立硬化混凝土的体系平衡奠定了基础。从初凝开始,混凝土进入硬化阶段。这一阶段内应力的产生主要是由于拌合水损失引起的。因此,二次振动和二次抹压之后,一定要严控拌合水损失。我们强调要一边抹压一边覆盖,并接着浇水保湿,让覆盖物饱水,就是不让拌合水损失。二次抹压和覆盖完成后,对混凝土要浇足水养护,或蓄水养护3~7d,确保养护期间混凝土不失水,混凝土的整体就可以实现高抗渗,从而最大限度地消除或减小混凝土的应力。这样就为硬化混凝土建立了一个稳定性好的平衡体系。

混凝土受役期间的体系平衡问题

  湿养护结束,混凝土实现了高抗渗,以良好的平衡状态进入受役期。我们所得到的混凝土,内部缺陷和应力都被减到最小,是“无裂缝”、“零缺陷”的质量优良的硬化混凝土。受役阶段的主要任务,就是努力保持硬化混凝土的体系平衡。

  如同再坚硬的岩石也要被风化一样,再坚硬的混凝土也要被腐蚀。坚硬的岩石,环境介质不能渗透进内部,只能在表面微风化,这样的岩石非常耐久。我们也希望暴露在大气中的混凝土,也只能在表面微腐蚀。如此,混凝土也将如坚硬岩石般耐久。很显然,受役期间不但要保持混凝土的高抗渗,还应不断提高混凝土的密实度,不断提高抗渗性,才可以长久地维持体系的平衡,提高耐久性。

  暴露在大气中的混凝土,中后期在不利的气候环境下,其拌合水仍然会损失。虽然失水不像早期那么快,尽管非常缓慢,但持续时间长,终会形成失水通道。先是表面的,再是表层的,接着向纵深发展。中后期损失的附着水、层间水、结晶水会产生更大的收缩,也就是会产生更大的收缩应力。

  另一方面,失水通道为环境有害介质进入混凝土提供了方便,水化产物受有害介质侵蚀而变质,也会产生很大的膨胀应力。这是混凝土中后期破坏体系平衡的应力来源。只有采取有效措施,防止拌合水损失,才能防止或减小应力的产生,保持体系的平衡与稳定。

  从延长混凝土的平衡周期、提高耐久性的角度考虑,混凝土湿养护结束实现高抗渗以后,应对混凝土表层作封闭处理,使表层混凝土达到高的致密度,以提高其抗不平衡因素干扰的能力。

  在进行混凝土的配合比设计时,应充分考虑胶凝材料中后期的反应能力。混凝土硬化早期与受役阶段都不失水,就有充裕的拌合水提供后续的反应,就可以延长混凝土的生长发育期。混凝土生长发育期越长,混凝土越密实,抗渗性越强,平衡度越高,体系越稳定,耐久性越好。

 结语
1、混凝土的产品质量最终体现为硬化混凝土的质量。质量优良的硬化混凝土应是“无裂缝”、“零缺陷”的混凝土。混凝土抗渗性能降低以及早期裂缝的出现,表明混凝土发育不良,硬化不良。裂缝控制问题,说到底是混凝土的硬化技术问题。应对水化产物对混凝土充水空间的填充规律作深入研究,摸清混凝土的硬化规律,才能真正掌握混凝土的硬化技术。

2、应在实际工程中全面实现混凝土的高抗渗,利用高抗渗进行防裂。高抗渗的实现,表明混凝土的不可见裂缝和不可见孔隙缺陷都得到有效控制,使硬化混凝土“无裂缝”、“零缺陷”成为可能,从而最大限度地控制了混凝土收缩开裂。

  高抗渗的混凝土体系,内部应力小、平衡度高、抗不平衡因素干扰能力强,这样的混凝土体系稳定。体系稳定,体积才能稳定,如此便大大提高了混凝土的抗裂能力。

3、材料收缩理论把混凝土的收缩分成若干种,造成收缩增大的原因更是繁多,难数其详。这些研究对于了解混凝土的收缩规律是很必要的,但很难针对性地用于解决工程实际问题。减小或补偿收缩应用了多少年,始终难以根治混凝土工程的裂与渗。

  高抗渗防裂理论则认为,收缩是应力作用的结果,应减小应力而不是收缩,并把拌合水损失看成是收缩开裂的总源头,因为失水通道是收缩内应力产生的母体。工程实践表明,只要有效防止拌合水损失,就可以有效防止开裂。这样就实现了混凝土抗收缩开裂复杂问题简单化。

4、混凝土收缩裂缝的控制之所以成为长期困扰建筑界的技术难题,是因为施工中混凝土浇筑成型后,普遍存在放任失水的现象,背离了混凝土的生长发育规律,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的生长发育。

  只有在理论上树立拌合水在混凝土成型后不得损失的观念,实际施工中严控拌合水损失,才有可能使混凝土工程裂与渗的质量问题得到根治。如此,混凝土耐久性的质量也会大大提高。

5、混凝土实现高抗渗必须满足的三个基本条件,反映了配合比和施工养护工艺的合理性。换言之,只要配合比和施工养护工艺都合理,就可以得到质量优良的硬化混凝土,全面提高建筑质量,促进国民经济的可持续发展。

  配合比和施工养护工艺是否合理,以混凝土能否实现高抗渗和完美湿养护作衡量尺度。若生产用的配合比偏离高抗渗太远,施工养护偏离完美湿养护太远,其硬化混凝土的质量风险必然加大。