关于建筑材料,材料检测方面的论文1

关于建筑材料，材料检测方面的论文1

在土建工程中，混凝土是用途最广、用量最大的建筑材料之一。近百年来，混凝土强度不断的提高成为它主要的发展趋势。发达国家越来越多的使用

50MPa以上的高强混凝土。有些远见卓识的专家考虑到某些工程的需要，在提

出高强度的同时，也提出耐久性和施工和易性的要求，尤其是近5年，在很多

重要工程中都成功地采用高性能混凝土。

高性能混凝土具有丰富的技术内容，尽管同业对高性能混凝土有不同的定

义和解释，但彼此均认为高性能混凝土的基本特征是按耐久性进行设计，保证

拌和物易于浇筑和密实成型，不发生或尽量少发生由温度和收缩产生的裂缝，

硬化后有足够的强度，内部孔隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀。

一、基于上述特点，高性能混凝土成为我国近期混凝土技术的主要发展方向。

高性能混凝土的核心是保证耐久性。耐久性对工程量浩大的混凝土工程来

说意义非常重要，若耐久性不足，将会产生极严重的后果，甚至对未来社会造

成极为沉重的负担。据美国一项调查显示，美国的混凝土基础设施工程总价值

约为6万亿美元，每年所需维修费或重建费约为3千亿美元。美国50万座公路桥梁中20万座已有损坏，平均每年有150-200座桥梁部分或完全坍塌，寿命不足20年；美国共建有混凝土水坝3000座，平均寿命30年，其中32%的水坝年

久失修；而对二战前后兴建的混凝土工程，在使用30-50年后进行加固维修所

投入的费用，约占建设总投资的40%-50%以上。回看中国，我国50年代所建设

的混凝土工程已使用40余年。如果平均寿命按30-50年计，那么在今后的10-

30年间，为了维修这些建国以来所建的基础设施，耗资必将是极其巨大的。而

我国目前的基础设施建设工程规模宏大，每年高达2万亿人民币以上。照此来看，约30-50-年后，这些工程也将进入维修期，所需的维修费用和重建费用将

更为巨大。因此，高性能混凝土更要从提高混凝土耐久性入手，以降低巨额的

维修和重建费用。

一般混凝土工程的使用年限约为50-100年，不少工程在使用10-20年后，有的甚至使用9年以后，即需要维修。用普通水泥混凝土所完成的工程不能满

足耐久性要求的根本原因，在于混凝土本身的内部结构。

二、影响混凝土耐久性的主要因素大致可以分为以下几点：

(一)、在混凝土工程中为了满足混凝土施工工作性要求，即用水量大、水

灰比高，因而导致混凝土的孔隙率很高，约占水泥石总体积的25%-40%，特别

是其中毛细孔占相当大部分，毛细孔是水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳

及其它有害物质进入混凝土内部的通道，引起混凝土耐久性的不足。

(二)水泥石中的水化物稳定性不足也会对耐久性产生影响。例如，波特兰

水泥水化后的主要化合物是碱度较高的高碱性水化矽酸钙、水化铝酸钙、水化

硫铝酸钙。此外，在水化物中还有数量很大的游离石灰，它的强度极低、稳定

性极差，在侵蚀条件下，是首先遭到侵蚀的部分。要大幅度提高混凝土的耐久性，就必须减少或消除这些稳定性低的组分，特别是游离石灰。

(三)、根据对影响混凝土耐久性的主要因素的分析，就可以找出提高混凝

土耐久性的主要技术途径。如上分析，要提高混凝土的耐久性，必须降低混凝

土的孔隙率，特别是毛细管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但如果纯粹的降低用水量，混凝土的工作性将随之降低，又会导致捣实成型共

所困难，同样造成混凝土结构不致密，甚至出现蜂窝等宏观缺陷，不但混凝土

强度降低，而且混凝土的耐久性也同时降低。目前提高混凝土耐久性基本有以

下几种方法：

三、掺入高效减水剂：

(一)、在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减少

水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅度降低。水泥在加水搅

拌后，会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中，包裹着许多拌和水，从

而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，

就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力

的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成

一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。许多研究表明，当水灰比降低到0.38以下时，消除毛细管孔隙的目标便可以实现，而掺入高效减水剂，完全可以将水灰比降低到0.38以下。

(二)、掺入高效活性矿物掺料：普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性

的不足，是混凝土不能超耐久的另一主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物

的目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料中含有大

量活性Si02及活性Al203，它们能和波特兰水泥水化过程中产生的游离石灰及

高碱性水化矽酸钙产生二次反映，生成强度更高、稳定性更优的低碱性水化矽

酸钙，从而达到改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的，使水泥石结

构更为致密，并阻断可能形成的渗透路。此外，还能改善集料与水泥石的界面

结构和界面区性能。这些重要的作用，对增进混凝土的耐久性及强度都有本质

性的贡献。

(四)消除混凝土自身的结构破坏因素：除了环境因素引起的混凝土结构破

坏以外，混凝土本身的一些物理化学因素，也可能引起混凝土结构的严重破坏，致使混凝土失效。例如，混凝土的化学收缩和干缩过大引起的开裂，水化性过

热过高引起的温度裂缝，硫酸铝的延迟生成，以及混凝土的碱骨料反映等。因此，要提高混凝土的耐久性，就必须减小或消除这些结构破坏因素。限制或消

除从原材料引入的碱、S03、C1-等可以引起破坏结构和侵蚀钢筋物质的含量，

加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生，以提高混凝土的耐久性。

四、保证混凝土的强度：

尽管强度与耐久性是不同概念，但又密切相关，它们之间的本质联系是基

于混凝土的内部结构，都与水灰比这个因素直接相关。在混凝土能充分密实条

件下，随着水灰比的降低，混凝土的孔隙率降低，混凝土的强度不断提高。与

此同时，随着孔隙率降低，混凝土的抗渗性提高，因而各种耐久性指标也随之

提高。在现在的高性能混凝土中，除掺入高效减水剂外，还掺入了活性矿物材料，它们不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游离氧化钙的含量。在大幅度提高混凝土强度的同时，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。此外，

在排除内部破坏因素的条件下，随着混凝土强度的提高，其抵抗环境侵蚀破坏

的能力也越强。高性能混凝土在配制上的特点是低水灰比，选用优质原材料，