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淺談合理使用水泥確保混凝土工程質量

  
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  在目前條件下,為保證混凝土結構的耐久性能,筆者提出以下幾點建議供有關部門參考:
  
  (1)混凝土結構設計及施工在選用水泥方面應有明確規定。據悉,建設部已把“混凝土結構的耐久性研究及耐久性設計”列為國家重點科技攻關項目,并由清華大學、中國建筑科學研究院等單位共同承擔此項任務。參加這一項目的有關人員已拿出“混凝土結構耐久性設計及施工建議”的初稿供討論,估計不久的將來會有相應的規范出臺。在制定這類規范時建議專門增加有關水泥選用的章節,明確規定:某類工程或某結構部位等“須”、“應”、“宜”選用某種類(或標號)水泥。
  
  (2)要盡快健全、完善我國的水泥準用制度。建議建設部會同國家建材局出臺一些法規,規定水泥出廠必須附有“準用證”。該證應明確交代哪些水泥“可”、“不可”用于某類工程或某結構部位等。在水泥包裝袋上也應標明:出廠日期、使用期限、存放條件、使用要求、應用范圍及其它注意事項等,以利建設監理現場檢查。
  
  (3)科研單位要加快各類水泥對硅耐久性影響的科學研究。法規出臺,科研先行。科研不能僅停留在實驗室里,要在各類實際工程中跟蹤調查(因為每個工程的外部環境、施工條件及使用條件均有差異),收集資料,為制定(或修訂)有關規范提供科學依據。
  
  3 重視堿集料反應的研究并制定相應對策
  
  近年來,我國硅工程中由堿集料反應(AAR)產生的破壞事件逐漸引起人們注意。
  
  堿集料反應嚴重損害混凝土結構的耐久性能。對預應力硅結構來說,一旦出現AAR,將引起硅的開裂,直接危及結構安全(處于露天或室內高濕環境中的預應力混凝土構件在設計中是不允許出現裂縫的),必須及時進行加固處理。矽構件在使用階段出現問題將付出極高的代價(對混凝土結構進行加固處理的費用往往比原構件的造價還高,有時甚至是慘痛的代價。早在50年代,AAR對混凝土工程的不良影響就引起國外工程界的高度重視。特別是1974平以來,每隔2年就召開一次關于堿集料反應的國際學術會議。很多國家相繼出臺了一些標準、規范(如美國的ASTMC227---C586等)對一些重要工程的矽含堿量嚴加控制。有的國家(如美國)要求所有進口水泥的堿含量(Na-0當量,下同)必須低于0.696,其理由就是AAR破壞具有潛伏性、突發性,而一旦出現問題又難于補救。與發達國家相比,我國AAR的研究較晚,對由AAR引起的混凝土破壞重視不夠。這主要是因為一般國內制做混凝土所用集料的堿活性較小,加之AAR破壞又不易鑒別,使人們忽視了這一問題。在實際工程中一發現硅裂縫,技術人員首先從外部環境(如溫度應力,不均沉降,超載等)或設計、施工上找原因,很少想到AAR(相當多的質檢、監理人員缺乏有關AAR的知識)。因此,很多由AAR引起的混凝土破壞誤認為其它原因造成的破壞(筆者不否認:硅破壞的原因很復雜,往往是多種因素共同作用)。
  
  我國混凝土工程中的堿集料反應不容樂觀。我國生產的水泥大多為高堿水泥,特別是北方地區生產的水泥,其堿含量多在0.8%一1.0%以上。但施工單位并不排斥(有時甚至歡迎),因為高堿純硅酸鹽水泥配制的硅快硬、早強,有利于提高施工速度。施工單位有時為搶工期或便于冬季施工,常在配制混凝土時摻人Na2S04早強劑及NaNq防凍劑等,前者摻量可達3%,后者摻量可達5%(均以水泥重量計),此時如果采用的是高堿水泥,則混凝土中的含堿總量將高達15kg/m3一20掩/m3,遠遠超3噸/襯--5kg/m3安全堿含量的限值。在這種狀況下,我國混凝土工程中出現大量AAR破壞是必然的,應引起高度重視,否則將貽害無窮。為此筆者提出以下幾點建議。
  
  (1)加大關于AAR的科研力度,編制(或修訂)相應規范。科研、設計部門應在實際工程中進行廣泛的調查研究,針對混凝土中不同的集料和外加劑,不同品質的水泥,不同的環境(溫度、濕度),以及不同的施工條件等做大量實驗,為編制(或修訂)有關規范提供科學依據。筆者認為:我國現行(混凝土外加劑)(GB8076一87)中對“基準水泥”的要求偏低(至少堿含量應規定不得超過0.66),應向目前國際標準靠攏。同時,在修訂《混凝土外加劑應用技術規范》(GBJ119一88)時,應明確規定對水泥(標號、堿含量等)的技術要求。
  
  (2)增加低堿水泥的市場供應,確保混凝土工程質量。國家應從產業政策方面鼓勵低堿水泥的生產。同時,通過“準用證”制度來限制高堿水泥的使用范圍。例如:嚴格規定水利工程、預應力構件以及重要工程的結構關鍵部位等,所用水泥的堿含量不得超過某一限值。
  
  (3)重視關于堿集料反應的知識普及和預防措施的宣傳工作。為使廣大工程技術人員深刻認識堿集料反應對混凝土工程的危害,應加大宣傳教育的力度,出版一些普及AAR知識的教材和預防AAR破壞的技術措施(手冊)等。
  
  4 水泥生產要適應高性能破的發展趨勢
  
  自90年代初國外提出高性能混凝土(HPC)的概念后,各國對HK:的界定標準有所不同,但有一點是共同的:那就是它的高耐久性和較高的強度指標。毫無疑問,高性能混凝土在工程界是極受歡迎的,它是未來硅技術的發展方向。高性能混凝土本身不是本文論題,筆者僅就它對水泥的基本要求提出幾點不成熟的個人看法。
  
  (1)HPC所采用的水泥標號一般不應低于#525,并且必須是質量穩定的優質水泥,使其在較高的可靠度保證下實現高強度。
  
  (2)HPC所用水泥必須保證其高耐久性的要求,因此對水泥熟料中任何不利于混凝土耐久性的化學物質(如堿含量等)應該嚴加控制。
  
  (3)HPC所用水泥應保證混凝土有很好的工作性質。如高流動性、力學性能穩定、低水化熱溫升、體積穩定、早強并有一定韌性(滿足抗震要求)等特點。高性能混凝土的問世及推廣應用對我國水泥行業提出了更高要求。因此,有關部門應及早采取措施,從“可持續發展”的角度調整產業結構,加快科研步伐,以適應21世紀國家建設事業發展的需要。

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