混凝土的及表面处理

混凝土的质量控制措施及表面处理

混凝土的质量控制措施及表面处理

影响混凝土性能的因素很多，自缩、渗透及表面都会出现质量问题，就混凝土的自缩控制、强度与渗透性关系和表面缺陷处理措施浅要探讨。

1混凝土的自缩及控制

高效减水剂和矿物掺和料在混凝土中的广泛使用，使混凝土水灰比大幅度降低，小于0.40的低水灰比的混凝七有较高的强度和低渗透性，在无製缝情况下的耐久性是很高的。但在低水灰比情况下激烈的水化会使混凝土中毛细管快速向内推进和湿度下降很快，在混凝土中出现自干缩现象。混凝土的自干燥必然引起混凝土宏观体积的缩小，这种现象被称作混凝土的自缩。在低水灰比情况下混凝土在凝结的早期就产生很大的自缩，在实际工程中混凝土又不可避免地受到约束，在受约束的情况下这种混凝土发生开裂的可能性大大增加。由于混凝土的自缩与混凝土的早期开裂现象关系密切，因此有必要分析混凝土自缩的原因和减少自缩的措施。

(1)混凝土自缩产生机理

混凝土的自缩主要指硬化阶段在恒温与外界无水分补充的条件下混凝土宏观体积的减小。自缩与干缩不同。它在混凝土体内相当均匀的发生，而不仅在混凝土表面上发生。

一般认为混凝土的自缩是混凝土中水泥水化形成的混凝土内部空隙产生的毛细管张力造成的。其大体过程是：水泥和水发生水化作用时，所形成的水化产物体积小于水泥和水的体积，在混凝土具有较大流动性时，混凝土通过宏观体积减小来补偿水泥水化产生的体积变化，随着水泥水化的进行混凝土的流动性逐渐降低,混凝土不能依靠宏观体积的减小来补偿水泥水化产生的体积变化，这时混凝土通过形成内部空隙和宏观体积减小两种形式补偿水泥水化产生的体积变化。随着水泥水化进程的加快混凝土的强度也在提高,这时混凝土主要通过形成内部空隙来补偿水泥水化产生的体积变化，在混凝土终凝以后虽然水泥水化产生的体积变化主要通过形成内部空隙来补偿,但由于内部空隙的形成而产生的毛细管张力使混凝土宏观体积收缩。在水灰比较大时混凝土内部的毛细管较粗。由于内部空隙的形成而产生的毛细管张力很小，混凝土的自缩值也小。但在水灰比很低时混凝土的毛细管很细，内部空隙的形成产生的张力很大,混凝土的自缩值也大,早期强度很低时混凝土的自缩发展速度也较快。

(2)影响混凝土自缩的因素

1)水泥对自缩的影响：不同品种的水泥净浆的自缩是不同的。铝酸盐水泥和早强水泥的自缩值较大，而中性、低热水泥的自缩值较小，矿渣水泥后期的自缩值较大。水泥的细度对自缩值也有影响，较细的水泥在早期表现出较大的自缩值。

2)外加剂对自缩的影响：掺入高效减水剂增加流动性时,高效减水剂可微量降低自缩性,但不同掺加量的高效减水剂对自缩的影响作用特别小。干缩减少剂可减小自缩值50%,这与干缩减少剂可减小毛细水的表面张力有关。膨胀剂对自缩的作用取决于它的种类，某些氧化钙型的膨胀剂可以减小自缩；其他类型的膨胀剂虽然在早期有膨胀,但以后的收缩速度与空白混凝

土相同，引气剂对混凝土的自缩没有影响。

3)掺和料对自缩的影响：在混凝土中掺入表比面积400m3/kg以上的矿渣时，其120d的自缩值随矿渣的掺量增加而增大(不大于70%)。而水泥中加入表比面积为的矿渣时,其120d的自缩值不随矿渣掺量改变而增大。在水泥中掺加硅灰将使混凝土自缩值增大，硅灰的掺量越大水泥浆自缩值越大。混凝土的自缩值随粉煤灰掺量的增加面降低,特别是早期自缩值降低得更明显。掺加粉煤灰3d龄期混凝土的自缩增长速度高于空白混凝土，但粉煤灰摇量超过20%时减小自缩的效果不明显。在水泥中加入经过防水处理的粉末，可以减少自缩。防水处理的硅粉末取代量为10%时，对自缩的减小作用明显且能保持较长时间。

3)其他因素的影响:温度对水泥浆体的自缩影响也很大，在20〜400C范围内水泥浆体的自缩值和自缩速度随温度的增加而增加。水灰比对自缩值的影响也较大，随水灰比的减小混凝土的自缩值和自缩速度增大。随养护龄期的增长自缩值遂渐增大，早期自缩值增加得很快以后发展较缓慢。骨料的含量对混凝土的自缩值影响也大,随着骨料含量的增加混凝土的自缩值会减小。骨料的品种对混凝土的自缩值也有影响，人工轻骨料混凝土的自缩值比普通混凝土小，且轻骨料混凝土的自缩值随轻骨料含量和干密度的增加而减小。若在混凝土中掺入6%体积的钢纤维,可以降低自缩值20%左右。

2自缩的控制措施

混凝土自缩值的大小受原材料的种类、配合比、环境因素的较大影响，综合水泥、掺和料对自缩的影响，可将影响分为材料的活性和材料的细度两个方面。

1)材料的活性：在使用材料活性相近的情况下，同样龄期时较细的材料引起的自缩值较大，如较细的水泥或矿渣产生较大的自缩。这是由于较细的材料水化较快,产生对水的较大需求；较细的材料使毛细管细化，较细的毛细管失水时产生较大的张力。

2)材料的细度：在材料细度相近的情况下，在相同龄期时活性较高的材料引起较大的自缩。从不同品种的水泥看，铝酸盐水泥和早强水泥的活性较普通硅酸盐水泥大，其自缩值也较大；中热低热水泥的活性较普逋硅酸盐水泥小，其自缩值也较小。

3)掺和矿物料:从掺和的矿物料来说，硅灰属于特细的材料其自缩值较大，从比表面积相近的矿渣和粉煤灰掺和料来说，矿渣的活性要大干粉煤灰，因此摻入粉煤灰可以减少自缩，而掺入矿浲则不能减少自缩。由于矿渣水泥中矿渣的粒径较粗、活性小，因而矿渣水泥的自缩值小于普通硅酸盐水泥的自缩值。加入经防水处理的粉末能减少自缩值，由于这种憎水物质的活性很低，相当掺入惰性材料减少活性，同时还会使毛细管变粗。

从上述对原材料、配合比综合考虑控制混凝土的自缩方法，减少自缩途径大致是：避免和减少使用髙细度的水泥和矿渣；硅灰和矿渣的掺量要小；掺入粉煤灰作为矿物掺和料；掺入千缩减少剂或经防水处理的硅质粉末；采用可吸水性的人工或天然骨料,并在使用前浸泡水；情况允许时加大骨料用量等。

3混凝土强度与渗透性关系

混凝土的强度通常系指在外力作用下抵抗玻坏的能力。而渗透性是指气体、液体或离子通过

混凝土的易难程度。混凝土的耐久性与渗透性十分关联，如混凝土出现硫酸盐腐蚀破坏的必要条件为有水及腐蚀性离子进入混凝土中;发生碱骨料反应破坏也要有水浸入；钢筋锈蚀需有氧气、含氯离子的水；碳化反应需有CO2。习惯认为混凝土的强度越髙其滲透性越低耐久性越好。这种认识是考虑到混凝土强度较高时其水胶比自然会低，因而渗透性低耐久性好。这二者之间的关系并非同等关联。

(1)强度与渗透性关系

图1中给出了混凝土 28d抗压强度和空气渗透的关系示意，表明随抗压强度的增加渗透性有所降低的趋势。混凝土的渗透性对早期湿养护的变化很敏感，但从单独的强度值不能用以评价混凝土的渗透性。强度和渗透性仍然是混凝土质量的主要方面^有些认为如同类的纯水泥混凝土比较髙，髙性能混凝土的强度也不能反映出其渗透性。说明了混凝土材料在强度和渗透性的表现不一致，因混凝土原材料不同引起的孔结构不同的影响也不相同。

(2)孔隙和渗透关系

孔隙结构对渗透性和强度的影响，用孔隙结构和渗透之间的关系示意图 (图2)来说明。强度和滲透性的测量值之间的差异可以解释为：孔隙的连通性和渗透路径的曲折性对渗透性的影响很大，然而这些因素对抗压强度却没有任何影响；与此相反的是抗压强度和总空隙率之间有线性关系,而渗透性与总空隙率没有直接关系。以空气渗透为例，孔隙尺寸的影响可简单计算，渗

图1空气渗透性与28d抗压强度的关系