混凝土耐久性问题出在水泥细度上

2018-12-21 11:01:57

为什么古罗马斗兽场,这些古代建筑可以千年屹立不倒,而我们今天却常见建筑、桥梁结构开裂、倒塌,竟然如此不堪呢?

  当看到这张古罗马斗兽场的照片时,应该很多人会思考一个问题,为什么这些古代建筑可以千年屹立不倒,而我们今天却常见建筑、桥梁结构开裂、倒塌,竟然如此不堪呢?

  当然,这可以用概率来解释,毕竟古代建筑中绝大多数是无法存留到今天被我们瞻仰的,留下来的精品建筑只是极少数,这个数量应该比今天建造的优秀建筑少很多,只是我们都无法见证它们一千年后是否还会保持老样子。

  然而,这个理由显然不够。

  那如果让“荷载”来背这个锅呢,似乎更合理一些。尤其是我国,桥梁建设如此高歌猛进却依然赶不上物流大货车的需要,导致公路桥梁服役二三十年就满目疮痍。然而这也有点问题,毕竟还有为数不少的建筑物并非经常处于超载状态,还不是一样出现了各种各样的耐久性问题。

  美国加州大学伯克利分校的P.K.Mehta教授,享誉世界的混凝土材料专家,给我们指出了另一条思路:问题出在水泥上。

  中国工程人的一个伟大创造,就是这个“砼”字,完美地给出了混凝土的解释:人工石,即用以水泥为核心的胶凝材料,把一些碎石“粘接”起来,形成在外观上满足工程的各种需要,在受力上就像一块完整的大石头那样坚挺。按照这样的思路,那些经典的古建筑同样是由石材+胶凝材料建成的。其中,作为骨料的碎石,任何一块都具有上亿的年龄,千年的跨度对其来说不足以形成物理性能方面的巨大差异,而波特兰水泥的发明至今还不到两百年的时间,因此胶凝材料的差异可能就是造成上述问题的原因之一。

  美国加州大学伯克利分校的P.K.Mehta教授,享誉世界的混凝土材料专家,他在《Building durable structures in the 21st century》一文的开头就提出在21世纪我们面临的一个大问题:how to build concrete structures that are environmentally more sustainable?

  他的这篇综述,以时间为线,以纵观一个世纪的视角来看待混凝土耐久性问题,并发现了一个意想不到的现象:

  1930年前并不存在混凝土耐久性问题,这是近年来才有的事儿。

  他提到,1944年,美国公路局对加州等地的混凝土结构展开大调查,目的是要查明为什么西部州混凝土桥梁这样迅速破坏。调查涉及200座桥梁,服役时间3~30年不等。结果显示:1930年之前建造的桥梁67%完好,而1930年后的完好桥梁只有27%完好。

  由于检测的桥梁虽然时间跨度大,但在这几十年中,施工技术并没有变化。因此认为造成这个现象的原因,应该出在材料,也就是水泥上。1930年前,波特兰水泥采用的是粗磨工艺,这有许多缺点,如强度非常低、比表面积小,约为1100 cm2/g,C3S的含量不超过30%。用这样的水泥制成的混凝土,其结构退化主要体现在破碎(如强度不够,或冻融循环导致的破碎)、结构漏水(混凝土密实度不够造成的抗渗性不高)等,没有与裂缝相关的退化被报道。而1930年以后,水泥生产工艺得以改善,水泥的细度变得更细——调查认为恰恰是细度出的问题,并建议并提出细度超过1800cm2/g范围则会影响耐久性。

  1950年后,混凝土施工有了大进展,包括预制混凝土、泵送施工、以及插入式振捣器对混凝土工作性的要求提高——对流动性的要求在1970年出现减水剂之前是通过提高用水量来实现的。

  有了更先进的施工工艺,人们就希望可以更快地完成工程项目,因此渐渐提高了对工期的要求,这也就随之导致要求混凝土具有越来越高的早期强度。为了实现早期强度,用水量不能太高,因此只能将水泥做得更细。1970年美国的ASTM Type I 波特兰水泥中C3S含量提升到50%,使得细度达到了300m2/kg,这对混凝土的性能影响巨大,1945年,0.47水灰比已经可以达到28d强度31MPa。

  由于混凝土桥面板具有所处环境恶劣的特点,经常受到融雪剂、干湿循环、冻融循环、冷热循环等作用的共同影响,因此可视为对混凝土的加速试验,在耐久性方面具有一定的代表性。1987年,美国 U.S. National Materials Advisory Board开展了一项调查,关注建于1940年后的桥面板。结果为,253000座桥面板正在劣化过程中,一些寿命不到20年,且以35000座每年的速度增长。

  负责调研的Krauss 和 Rogalla根据调查结果,得出了一个令人意外的结论:由于美国1970年中期后集中发生的桥面破坏案例,与1974年AASHTO 规范修改有着时间上的重合,因此认为规范的修改错误,是导致这些破坏的主要原因。

  在1931~1973这40多年里,AASHTO规范规定桥面板混凝土28天平均强度达到20.7MPa,最大水灰比0.53。这种混凝土被指出是低弹性模量,高早期徐变,容易发生温度和干缩裂缝。考虑到桥面板的特殊性,AASHTO希望加强抗渗透性。因此1974年规定最大水灰比0.445,最小水泥用量362kg/m3,28d强度达到30MPa。这似乎是倡导使用更小的水灰比,但这样反倒使得混凝土耐久性反而差。

  Krauss 和 Rogalla还提到,混凝土强度的提高,除了配合比的因素以外,就是水泥的影响,对于强度不同的水泥,除了细度和C3S含量,其他几乎没有区别。

  1980后,减水剂蓬勃发展,可以使混凝土有更低的水灰比和更好的工作性能。特征为28d强度达到50~80MPa、低渗透性的高性能混凝土随之出现。然而,1996年Krauss 和Rogalla再次进行了调研,结果显示:美国和加拿大的200000新建桥梁,超过100000混凝土桥面板建设不久后就发现裂缝。Krauss 和 Rogalla指出,高性能混凝土可以在早期达到很高的强度和弹性模量,但这样一来就减少了其徐变潜力,使混凝土变得更脆,因而容易产生裂缝。

  Virginia, Kansas,Texas, and Colorado的现场勘察结果也证明了Krauss和Rogalla的结论。1974年,弗吉尼亚大量报道桥面裂缝时,也是对强度要求从3000增长到4000 lb/in2的时候。相似地,1995年堪萨斯州29座桥梁出现裂缝,也是对强度要求在44MPa的时候,在丹佛,高强混凝土还没施工完成就裂了。裂缝的原因是因为采用了较高的水泥用量(水灰比=0.31)以及快速水化反应的Type II 水泥,导致了热收缩+自收缩,细度391m2/kg, C3A-plus-C3S含量占到72%。

  面对问题如何解决?

  P.K.Mehta教授总结了过去近一个世纪的经验,指出了水泥细度的变化给混凝土性能带来的巨大影响。如今的高性能混凝土(HPC)具有水泥用量大,早期强度高的特点。这样由于更高的热收缩、干缩、弹性模量,导致裂缝容易产生。规范中对于强度的要求过高,容易导致耐久性问题。

  实验室得到的混凝土耐久性试验数据,由于存在试件尺寸、边界以及受力条件与实际结构相差较大,导致其可靠性不是很高。

  因此,P.K.Mehta教授建议首先在规范方面,应该强调若结构有耐久性要求,混凝土配合比需要以耐久性要求为准。且水泥用量不宜过大,单位用水量不宜过大,还可以添加矿粉、粉煤灰等矿物添加剂,来降低水化热、强度、早期弹性模量。这是为什么当掺入矿物外加剂(如50%粉煤灰)的混凝土在控制裂缝和保持较好抗渗性上做的较好。

  需要注意的是,在现有材料和施工方法条件下,建造质量好,强度高,耐久性也好的建筑简直是神话——因为现代工业要求施工进度,快速施工下注定对耐久性的考量无法周全。我们目前使用的建筑材料、快速施工方法,都是20世纪之后才有的,这些都是新问题,也都是有待解决的重要问题。提高混凝土结构的耐久性,必须从材料选择、混凝土配合比,以及施工方法等多方面一同努力才可能最终解决。

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2021-01-29 09:25:52

今年6月国家出台《海南自由贸易港建设总体方案》,并且分阶段建设。海南的“自贸区”向“自贸港”转变,随着海南“自贸港”战略定位强化,今后对海南的商混行业带来哪些机遇?

2020-06-15 09:37:17

江西省自然资源厅、省住房城乡建设厅等7部门联合印发了《关于促进机制砂推广应用的实施意见》(以下简称《意见》),全面推广机制砂生产和应用。

2019-10-16 09:44:13

投入使用后几分钟至1小时内快速凝固,早期1至3小时内强度超过40MPa,产品性能稳定。后期强度可达到60至100MPa!

2019-10-16 08:58:41

是当年的国家“七五”重点建设项目,是我国自行设计、主机设备国内制造、采用国际先进的窑外分解技术、第一个同时拥有2条日产2000吨新型干法生产线的大型现代化水泥企业。

2019-10-15 09:15:08

为坚决保卫夏季以来空气质量持续改善的治理成果,有效发挥秋季大气污染减排效益,河北省生态环境厅自9月10日起,在全省范围内组织开展蓝天保卫月环境执法攻坚行动。

2019-10-14 09:16:11

临汾市2019-2020年秋冬季工业企业错峰生产管控方案,水泥行业完成标准化车辆冲洗平台建设并正常使用,运输使用国五及以上(含燃气)标准的车辆并严密封闭。

2019-10-12 10:19:16

9月份至春节前,是水泥需求旺季。紧紧抓住水泥旺季来临的机遇,支持水泥企业开足马力、满负荷生产。

2019-10-09 10:02:05

其中,大气环境质量管控措施实施期限自2019年10月13日0时起至10月28日24时止。生态环境部门可以根据空气质量保障的需要,要求部分行业或者企业提前采取相关措施。

2019-10-09 09:03:45

70年间,有哪些时刻将被历史铭记?哪些项目对行业的发展起到至关重要的作用?不少被行业津津乐道的新技术又是从何时在水泥行业应用的?结合行业著作《中国水泥发展史》和中国水泥网近二十年丰富史料,小编选出几个行业关键时刻和项目,也欢迎行业同仁补充!

2019-10-08 09:09:57

国庆佳节已至,在这举国欢庆的时刻,曾经水泥行业风光一时的“名角”---P.C32.5水泥也正式退出了历史舞台,无论身前荣誉几何,争论未休,P.C32.5都已是落幕的英雄,再无立足之地。

2019-09-30 08:59:54

国家取消P.C32.5R等级,初衷是要通过改变品种生产结构,逐步淘汰低端水泥产品,鼓励中高端水泥产品生产,实现提高产品品质、化解过剩产能等目标,助力经济高质量发展。

2019-09-29 16:09:15

目前,唐山有装配式建筑预制混凝土生产厂5家,共13条生产线,年设计产能69万立方米;钢结构生产龙头企业10家,共38条生产线,年设计产能87.5万吨

2019-09-26 10:15:30

23日,生态环境部已向北京、天津、河北、山西、江苏、安徽、山东、河南省(市)人民政府发函,通报空气质量预测预报信息。要求各地根据实际情况,及时启动相应级别预警,切实落实各项减排措施,缓解重污染天气影响,最大限度保障人民群众身体健康。

2019-09-25 09:16:59

晋城今晚启动重污染橙色预警!水泥企业(含粉磨站)停产!

2019-09-24 16:50:13

全市停止建筑拆迁(拆除)施工,停止开挖、回填、场内倒运、掺拌石灰、混凝土剔凿等土石方作业(应急抢险和经市政府批准的重点民生工程除外),裸露场地应当增加洒水降尘频次。

2019-09-24 13:47:59

生态环境部今日(23日)向媒体通报,9月25日起,京津冀及周边地区将出现一次区域性大气污染过程,影响范围包括京津冀大部分地区、河南全境、山东大部分地区以及江苏、安徽北部部分城市。

2019-09-24 09:11:20

9月19日,由湖北省企业联合会、企业家协会联合举办的第二十届“双优”表彰大会在武汉举行,华新水泥总裁李叶青荣获优秀企业家(金牛奖)称号。李叶青已连续多次获此殊荣。

2019-09-19 17:21:23

目前,塔牌集团600万吨水泥项目可比水泥综合能耗为每吨水泥80千克标煤,比国内先进的90千克标煤低10千克;人均劳动生产率可达28000吨/年水泥,是国内先进的日产5000吨熟料水泥生产线项目人均劳动生产率水平的2.8倍左右。

2019-09-19 09:08:58

取消P.C32.5已成定局,且各大水泥企业、粉磨站也已推出M32.5水泥,当下最为重要的就是如何去正确使用M32.5水泥。

2019-09-18 09:09:50

10月1日水泥国标新规来临之际,作为水泥行业龙头企业之一的华新水泥股份有限公司于9月12日在武汉举行“新产品、新包装、新价值”品牌升级发布会,正式推出P.C42.5精品结构水泥,推广精品装修水泥“华新师傅”,以实际行动践行水泥国标新规,助力水泥行业高质量发展。

2019-09-17 16:28:55

家住西安市长安区万科城润园小区的业主发现部分楼层安全通道楼梯台阶的水泥层存在“豆腐渣”现象,稍微用硬物敲击,台阶的水泥层,就掉渣严重。该楼盘开发商向华商报解释,是由于冬季施工,保温未做好,出现了局部水泥空鼓情况。目前已着手排查、修复、排除安全隐患。

2019-09-17 09:06:14

十余省市大面积停工停产来啦!

2019-09-14 15:08:27

9月10日,由世界水泥协会、上海市水泥行业协会主办,海螺集团协办,中联水泥、中国水泥网联合承办的“2019第三届世界水泥大会暨第二届全球气候变化论坛”在中国上海正式拉开帷幕。

2019-09-12 10:10:55

日前,天津市生态环境局发布《天津市重污染天气应急预案(征求意见稿)》称启动重污染天气响应后实施工业企业减排措施。

2019-09-11 09:58:19

水泥窑协同处置废弃物是世界公认最有效、最安全的垃圾处置方式,可以消纳城市生活垃圾、市政污泥、危险废弃物等。作为国内水泥窑协同处置领军企业,海螺创业自主研发的利用水泥窑协同处置城市生活垃圾、固废危废技术达到了国际先进水平。为进一步加强公众对水泥窑协同处置废弃物认知,记者实地采访了海螺创业董事长郭景彬先生,为大家深度解惑。

2019-09-05 10:22:15

2019年8月30日上午10时,市场监管总局召开专题新闻发布会,介绍《禁止垄断协议暂行规定》《禁止滥用市场支配地位行为暂行规定》《制止滥用行政权力排除、限制竞争行为暂行规定》等三部《反垄断法》配套规章有关情况。

2019-09-03 09:11:18

总体而言,P.C32.5水泥被取消之后,行业内M32.5等一系列水泥产品大行其道,核心原因在于P.C32.5水泥作为一种已经实践证明过符合市场需要的水泥产品并不会因为标准的取消而消失;但在利益面前,M32.5水泥是否能理想化的作为P.C32.5的替代品仍值得考量。

2019-09-02 09:29:36

为贯彻执行《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》和《河南省大气污染防治条例》等法律法规,加强对河南省工业炉窑大气污染物排放的监督管理,减少工业炉窑大气污染物排放量,促进环境空气质量改善,制定本标准。

2019-08-30 11:46:47

当前各行业均有小道消息开始疯传,如北京将限制货车通行、京津冀周边水泥企业开始制定国庆停产检修计划等等。

2019-08-30 09:08:13

从近期国内各大水泥企业的“客户告知书”中我们可以看到,P.C32.5R水泥取消之后,随之而来的替代品主要是P.C42.5水泥和M32.5水泥,还有部分企业也表示将转产P•S•A32.5、P•P32.5、P•F32.5等水泥。今天,笔者就取消P.C32.5R水泥后的品种调整谈一谈自己的浅见。

2019-08-30 09:04:44

临汾市2019年10月1日—2020年3月31日实施差异化生产管控,

2019-08-28 09:36:17

近日,湖北省预拌混凝土协会和武汉混凝土协会均接到江夏区会员单位湖北瀚翔工贸有限责任公司、武汉鑫宏林水泥制品有限公司、湖北驰骋建材有限公司、武汉和聚商砼有限公司的报告,报告事项为该四家单位与湖北中地建设工程有限公司所签署的供货合同遭遇中地公司严重拖欠款项,且中地公司涉嫌金融欺诈的相关事宜。

2019-08-28 09:09:06

上半年,集团水泥熟料销量1.703亿吨,同比增长5.9%;商品混凝土销量4920万立方米,同比增长17.1%;骨料销量2390万吨,同比增长68.4%。

2019-08-26 17:56:56

王燕谋提出,当前破解水泥耐海水难题的基本方法是推广铁铝酸盐(特种)水泥,取代当前世界各国海洋工程中都采用的掺各种混合材和外加剂的硅酸盐水泥。

2019-08-26 09:09:45

据中国水泥网不完全统计,2019年至今全国新建水泥熟料生产线44条,总计熟料年产能6370.1万吨(另有600万吨水泥年产能)。

2019-08-25 14:53:37

贵阳国际金融中心双子塔1号楼79层高401米,2号楼54层高275米,为目前国内最高的全钢筋混凝土楼盖结构高楼。不言而喻,将混凝土泵送到逐层加高的高楼上是整体工程的重点和难点,那么,施工单位是如何攻克的?

2019-08-23 15:53:27

海螺水泥公布2019上半年业绩,公司实现营业收入为716.44亿元,较上年同期增加56.63%;归属于上市公司股东的净利润为152.60亿元,较上年同期增加17.91%;每股盈利2.88元,较上年同期上升0.44元/股。

2019-08-23 09:29:07

8月16日,“2019中国水泥智能化高峰论坛暨第十一届国际粉磨峰会”继续在宁举行。

2019-08-16 21:12:55

金沙江是中国最大的水电基地,整个流域规划了20多座水电站。一个正在四川和云南交界的金沙江下游河道上建设的超级水电站——乌东德水电站,它是我国第四座、世界第七座跨入千万千瓦级行列的超级水电站,建设中更是运用了很多智能“黑科技”,致力于打造世界上最聪明的大坝。

2019-08-14 09:23:54

2016年以来,随着非法采砂入刑和“长江大保护”渐趋深入,一批盘踞长江多年的“砂耗子”被绳之以法。仅长江航运公安机关就破获案件3000多起。

2019-08-12 09:22:44

大企业跑步入场,砂石骨料或将成为水泥企业盈利的重要增长极。而多家水泥企业也率先布局,进一步拓展上下游,在砂石骨料业务的扩展上业绩亮眼。

2019-08-12 09:08:19

小编认为为了防止假水泥造成的危害,最好也是最简便的方法就是在选购水泥时,不能只看价格,应该选择一定品牌知名度的厂家水泥产品。为此,小编特为大家整理出目前国内前50强水泥集团旗下的主要水泥品牌,供大家参考。

2019-08-09 09:05:59

“眼见他起高楼,眼见他成烂尾”

2019-08-05 09:58:38

近日,位于腊山河北路附近几个小区的居民反映,腊山河边上的一家水泥搅拌站彻夜施工,送石料的大卡车和水泥搅拌车通宵运行,噪音让他们连觉都睡不好。一位居住在御水山庄小区的居民表示,“那个搅拌站整晚都在干,噪音非常大,我们连窗户都不敢开。”

2019-08-05 09:36:28

综合市场反馈意见,塔牌集团在原已经生产P·P32.5R(火山灰质硅酸盐水泥)基础上,于近期逐步向市场推出M32.5(砌筑水泥)及P·C42.5(复合硅酸盐水泥)。

2019-08-05 09:18:42

美国、日本、英国在1970年散装水泥使用率就已经超过了70%,尤其美国、日本,分别达到了90.8%和82.7%。这意味着目前散装水泥的使用率与美国、日本的差距至少50年。

2019-08-05 09:12:09

金隅集团作为市属大型国有控股产业集团,2009年7月29日,金隅股份在香港联交所上市,2011年3月1日回归A股。上市10年来,金隅集团始终坚持首都国企定位,坚持党的全面领导,坚持新发展理念,坚持稳中求进工作总基调,主动服务北京“四个中心”建设,深度融入京津冀协同发展大局,借力资本之翼,持续做强做优做大主业,经济运行质量和效益显着提升,营业收入、资产总额、净资产、利润总额和扣除非经常性损益后的净利润分别为上市前的9.4倍、10.4倍、9.3倍、3.6倍和6倍,成为市属国企改革发展的排头兵。2019年上半年,金隅集团主要经济指标再创同期历史新高。

2019-07-31 10:15:44

其实早在10多年前,建材专家就《“凝石”能替代水泥吗?》的问题进行深入讨论,中国水泥网也曾召开《凝石高峰论坛》,现在就跟小编一起来了解一下这段历史...

2019-07-31 09:22:41

然而,P.C32.5水泥被取消已经是不争的事实,在后P.C32.5时代,国内水泥企业会如何应对呢?国内部分龙头水泥企业纷纷推出M32.5水泥(砌筑水泥),很好的回答了上面的问题。

2019-07-28 19:58:17

Recently, due to the persistent cost pressure in the south, the price of concrete has risen slightly with the raw materials, but the growth of market demand is limited, and the overall quotation is still stable. From October 31 to November 6, the national concrete price index closed at 112.47 points, up 0.31% annually and down 10.11% year-on-year.