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1、1混凝土材料的思维方法和观念的转变正确的技术决策取决于正确的观念正确的观念取决于正确的思维方法在思维方法上，思维定势有三种：传统思维(或习惯性思维)、从众思维和机械思维。而辩证思维、创新思维才是科学的思维。如果不转变思维定势，就不可能接受新技术；即使道听途说了某些技术，也不能科学地运用。工程案例1南方某个工程地下的混凝土墙，遵照现行混凝土规范中 “拆除模板后要及时浇水养护” 的规定，施工人员在混凝土浇 筑两天拆除了模板后，立即向墙面浇凉水，但是 同时却听见混凝土开裂的声音，发生了严重的开裂。案例分析因为施工人员只考虑在混凝土具有一定的强度后就可以拆除模板，也 注意到必须及时养护；却没有分析应当
2、 “及 ”什么 “时 ”，没有想到，现在的混凝土由于早期强度高， 浇筑后两天正值温升最高， “及时 ”浇凉水使表面温度骤然下降。产生很大的瞬时应力而开裂。工程案例2为了防止混凝土板的早期裂缝，目前普遍采取的养护技术就是浇筑后立即覆盖塑料膜，然而，如果是在炎热的日射 环境下用于基础底板，这种覆盖就会造成 “暖房效应 ”而促使混凝土内部温度升高，反而引起混凝土板的过早开裂。2孤立地看这两个例子中的养护技术都不能是错的，但是恰恰错在没有 “具体问题具体处理 ”的思维方法，因循了一种思维定势。交流内容传统思维对混凝土技术进步的影响从众思维对混凝土技术进步的影响混凝土工程中的分解论和整体论材料性能检测中
3、的思维方法及观念的转变传统思维对混凝土技术进步的影响传统思维环境和条件都在在变化，生产技术都在不断发展，如果思维方法毫无变化或变化甚微，就不可能取得技术的进步。目前对混凝土技术进步影响最大的传统思维是 “强度第一（甚至唯一）”。传统思维之一以强度高低作为水泥和混凝土“好”、“差”之分，认为“抗压强度高的混凝土，其他性能都好”；“早期强度高的水泥和混凝土是好的水泥和混凝土”。这种思维方法使人们对不断提高混凝土强度，尤其是早期强度，孜 孜以求。甚至单纯追求什么 “超高强 ”、 “特超高强 ”。3因此，对于混凝土材料来说，高强不一定耐久，也不一定安全；抗压 强度高其他性能未必也高。为了某种目的而超过
4、工程的需要任意提高混凝土抗压强度是有害的。传统思维之二主张“高强混凝土必须用高强度水泥”，“建议取消32.5水泥”。传统观念认为： “水泥强度宜为混凝土强度的1.5 2倍 ”。直到今天，仍有人坚持这个观念，是因为他们的思维定势是把 “强度 ”当成了绝对值，而不了解或忘记了无论水泥还是混凝土，强度都是在一定条件下用一定水灰比和配料，成型为一定尺寸的试件，在一定条件温度和湿度下，养护到一定龄期所检测的。同一种材料，条件不同时所测出强度值必然不同。4水泥的强度是按标准在固定水灰比下检测的。 70年代检测的 500#使用的水灰比大约是 0.36（依标准稠度用水量和掺和料而变化），现行水泥标准修订前检测
5、水泥强度使用的水灰比是 0.44，而当前使用的是 0.5。混凝土的水灰比是根据需要而改变的。如果混凝土的水灰比减小到低于检测水泥所用的水灰比，则混凝土强度就有可能超过水泥的强度。由于高效减水剂的使用，混凝土的强度不再受水泥强度的制约。水泥标准修订后对水泥强度要求高了，水泥厂多采取提高C3A和C3S以及比表面积的措施来提高水泥的强度，同时带来另一方面的结果则是水化热增大、流变性能变差（和外加剂的相容问题）、抗化学腐蚀性下降、收缩增大、开裂敏感性增加。而且早期强度高而后期强度增长率减小，甚至会倒缩（见图 5所示）由于现行水泥国标对水泥的强度和比表面积只规定下限而不规定上限（西方国家标准中是有规定的
6、），有的水泥厂的 产品实际强度比标称强度高出许多，被大多数用户认为是 “好水泥 ”。因此单纯以强度评价水泥和混凝土的 “好 ”“坏 ”是传统思维造成的误区。应当把这种观念转变成：水泥强度的高限比低限还重要；抗裂性比强度更重要；最重要的是质量均匀；好的混凝土是具有满足工程特定要求的各项性能和具有最大匀质性，体积稳定而不开裂。5传统思维之三“纯的水泥混凝土是真货，掺用掺和料的是假冒伪劣的；硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥是正品，其他都是次等产品”对许多人来说，由于对矿物掺和料的本质、特性和使用技术的不了解，排斥矿物掺和料的思维定势仍在影响着混凝土技术的进步。事实是，在当前水泥强度不断提高的情况下，如果没
7、用矿物掺和料，混凝土结构耐久性的问题将无法解决。工程案例在距离美国西部大陆约 4000km的太平洋上一个安静的小岛上，要使用从印度进口的手工精雕细刻的梁、柱，建一座美丽的庙宇。为了保证1000年的使用寿命，在软地基上 36171m的筏型基础混凝土采用了 C3S为 14%、 C3A为 %的水泥，粉煤灰掺量近 60%。因附近岛屿都没有粉煤灰，必须从美国西海岸的火电厂运来，费用是每吨约 200美元，是硅酸盐水泥价格的 3倍。该混凝土已于 1999年浇筑了 760m3。当 2000年 7月发表介绍文章时，仍未发现任何裂缝。矿物掺和料对混凝土的贡献能补偿硅酸盐水泥的劣势，如降低混凝土温升 、提高抗化学腐
8、蚀的能力、后期强度的持续增长，以及粉煤灰的抗裂性。正确使用矿物掺和料不仅无任何假冒问题，而且对于性能得到很大的改善的混凝土何谈伪劣！对多数混凝土供应商来说，使用矿物掺和料主要的出发点是降低成本，前提是不降低强度。尽管比表面积超过 400m2kg的矿渣自收缩随其掺量而增大，并且在目前多数人能接受的掺量下（例如 30%，最多 40%）并不降低混凝土的温升，但提高强度和降低成本对搅拌站的诱惑是很大的。当细的矿渣掺量大于 75%以后，混凝土的自收缩和温升才会随掺量的增加而减小。6显然，用是否用掺和料来评价水泥质量的等级是由于不了解水泥标称强度和水泥对混凝土强度的贡献是两回事。关键是当前水泥的生产和检测
9、与混凝土性能根本没有关系。一旦水泥厂按混凝土的需要生产，并按混凝土的规律检测，二者才会发生关联。有人主张取消水泥标准，而用混凝土来检测，这又走向了另一个极 端。任何产品都必须有标准，否则无法控制产品质量的均匀。传统思维之四“石子越多混凝土强度越高 ”， “石子只是填充材料，只要强度高就行 ”这又是一个 “强度唯一”的传统思维定势，以为骨料作为混凝土的骨架， 就是起强度作用。这是一种误解。传统观念认为骨料粒径大的混凝土的强度高，事实恰好相反，由于界面的影响，混凝土强度随石子粒径的增大而下降，水灰比越低，影响越大 (图 6)，混凝土渗透性随石子粒径的增大而增大 (图 7) 7图7 石子粒径对混凝土
10、渗透性的影响骨料是混凝土中比例最大的组分，至少大骨料是混凝土中比例最大的组分，至少大于于 65%， 起骨架作用，抑制收缩，防止开裂起骨架作用，抑制收缩，防止开裂 。骨料的品质对混凝土的重要意义长期不骨料的品质对混凝土的重要意义长期不被重视，直接影响了混凝土的性能，制约了被重视，直接影响了混凝土的性能，制约了高性能混凝土的推广和应用。高性能混凝土的推广和应用。为什么把砂石称为骨料？为什么把砂石称为骨料？在传统观念中把砂石叫做骨料的原因是在传统观念中把砂石叫做骨料的原因是 认为骨料认为骨料起强度作用而作为混凝土的骨架，这是一种误起强度作用而作为混凝土的骨架，这是一种误解。解。骨料的骨架作用主要是稳
11、定混凝土的体积而不是骨料的骨架作用主要是稳定混凝土的体积而不是强度。强度。 纯的水泥浆体硬化后收缩过大，无法用于纯的水泥浆体硬化后收缩过大，无法用于结构，必须有骨料对水泥浆体的收缩起约束作结构，必须有骨料对水泥浆体的收缩起约束作用，而且骨料在混凝土中必须占据大部分体积。用，而且骨料在混凝土中必须占据大部分体积。鉴于混凝土的体积稳定性是混凝土质量的重要性质，则尽量减小混凝 土的浆骨比就成为提高混凝土质量重要的重要措 施。砂石含泥量的影响远不如混凝土拌和物浆骨比的影响更大。决定混凝土强度的不是骨料决定混凝土强度的不是骨料对混凝土的强度其决定作用的对混凝土的强度其决定作用的是是 混凝土的水灰比（水胶
12、比），所混凝土的水灰比（水胶比），所以目前用强度很低的轻骨料（陶粒以目前用强度很低的轻骨料（陶粒）已能配制出）已能配制出 C50的泵送混凝土。的泵送混凝土。骨料骨料 混凝土体积稳定性混凝土体积稳定性混凝土体积稳定性主要取决于骨料，尤其是混凝土体积稳定性主要取决于骨料，尤其是粗骨料在混凝土体积中所占的份额。粗骨料在混凝土体积中所占的份额。 骨料的骨料的质量越高（粒形和颗粒级配好），单方混凝质量越高（粒形和颗粒级配好），单方混凝土中的胶凝材料用量越少，体积稳定性也越土中的胶凝材料用量越少，体积稳定性也越好。好。我国与发达国家混凝土质量的差别主要源于我国与发达国家混凝土质量的差别主要源于骨料，尤其是
13、石子的质量。骨料，尤其是石子的质量。8我们应该重视骨料的品质从骨料性质来说，影响混凝土强度的不是骨料强度，而是骨料的形状和表面特征。骨料的颗粒形状骨料的颗粒形状西方发达国家的石子根本不存在针、片西方发达国家的石子根本不存在针、片状颗粒的问题，状颗粒的问题， 而我国砂石标准中规定石子而我国砂石标准中规定石子针、片状颗粒最大的可达针、片状颗粒最大的可达 25% 骨料的颗粒形状骨料的颗粒形状我们希望使用较规则外形的骨料。英国我们希望使用较规则外形的骨料。英国BS812标准将骨料形状分为：立方体（球形）标准将骨料形状分为：立方体（球形）、不规则、非常不规则、扁平、细长几类。、不规则、非常不规则、扁平、
14、细长几类。相对而言，扁平或片状骨料以及非常不规则相对而言，扁平或片状骨料以及非常不规则的骨料粒形对的骨料粒形对 HPC是不利的。是不利的。骨料的颗粒形状骨料的颗粒形状在欧美扁平、片状骨料以及非常不规则的骨在欧美扁平、片状骨料以及非常不规则的骨料一般不超过料一般不超过 20%， 而我国有时高达而我国有时高达 80%骨料粒形不好对混凝土和易性、强度和耐久骨料粒形不好对混凝土和易性、强度和耐久性都产生不良影响。性都产生不良影响。 且直接导致水泥用量增且直接导致水泥用量增多。多。9石子的强度越高越好吗？石子的强度越高越好吗？对石子如果控制了风化对石子如果控制了风化 (软弱软弱 )颗粒、含颗粒、含泥泥
15、(细粉细粉 )量量 ,对强度不必要求太高对强度不必要求太高 ,则破碎后的则破碎后的粒形好粒形好 ,等径状颗粒多等径状颗粒多 ,针片状颗粒少针片状颗粒少 ,对混凝对混凝土强度影响很小。土强度影响很小。 因为相对于混凝土的强度来因为相对于混凝土的强度来说说 ,天然岩石的强度是足够的。即使是强烈风天然岩石的强度是足够的。即使是强烈风化的低强度花岗岩化的低强度花岗岩 ,其岩石抗压强度也达其岩石抗压强度也达 80-100MPa。石子的强度越高越好吗？石子的强度越高越好吗？由下表的实例可见由下表的实例可见 ,所用石子中深康风化所用石子中深康风化粗粒花岗岩强度低粗粒花岗岩强度低 ,但粒形好但粒形好 ,混凝土
16、的水胶混凝土的水胶比为比为 0.31时时 ,拌合物施工性能好拌合物施工性能好 , 28d抗压强抗压强度达度达 71.3 MPa;乌石谷致密石灰岩的强度很高乌石谷致密石灰岩的强度很高,但不仅针、片状颗粒多但不仅针、片状颗粒多 ,多数是不够针、片多数是不够针、片状标准的长条状和扁状颗粒状标准的长条状和扁状颗粒 ,水胶比为水胶比为 0.33时时拌合物坍落度也只有拌合物坍落度也只有 148mm,此时混凝土此时混凝土 28d强强度为度为 68.8MPa。石子的强度越高越好吗？石子的强度越高越好吗？这说明混凝土性能对水胶比要比对石子强度敏感这说明混凝土性能对水胶比要比对石子强度敏感 ,而石子的粒形对混凝土施工性的影响则更重要而石子的粒形对混凝土施工性的影响则更重要 。石子对混凝土强度的影响主要是界面。石子对混凝土强度的影响主要是界面。 当石子和当石子和混凝土弹性模量差别很大时混凝土弹性模
