国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状

国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状

80 年代后半期， 日本东京大学教授村甫开发了“不振捣的高耐久性混凝土”， 称之为高性能混凝土( High Per for -mance Concr ete) 。1996 年在美国泰克萨斯大学讲学中， 村称该混凝土为自密实高性能混凝土( 以下简称自密实混凝土self compacting concr ete) 。之所以称为高性能， 是因为具有很高的施工性能， 能保证混凝土在不利的浇筑条件下也能密实成型， 同时因使用大量矿物细掺料而降低混凝土的温升，并提

高其抗劣化的能力， 而可提高混凝土的耐久性。

自密实混凝土即拌合物具有很高的流动性而不离析、不泌水， 能不经振捣或少振捣而自动流平并充满模型和包裹钢筋的混凝土。自密实混凝土综合效益显著， 特别是用于难以浇筑甚至无法浇筑的部位， 可避免出现因振捣不足而造成的空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷。强度等级越高， 比常态混凝土费用越低。自密

实混凝土配制的关键是满足良好的流变性能要求。自密实混凝土属于高流动性混凝土的一部分。

1? 国内外自密实混凝土的应用概况

至1994 年底， 日本已有28 个建筑公司掌握了自密实混凝土的技术。从日本1992～1993 年各学会、技术刊物等发表的自密实的高性能混凝土在土木工程中应用实例来看， 自密实高性能混凝土特别适合于浇筑

量大、浇筑高度大、钢筋密集、有特殊形状等的工程。

在西方也有不振捣的混凝土的应用， 如美国西雅图65层的双联广场钢管混凝土柱， 28d 抗压强度115MPa 。混凝土从底层逐层泵送， 无振捣。在美国为了保证混凝土的浇筑质量以保证钢筋和混凝土的整体性， 在密筋的钢筋混凝土和几何形状复杂的结构中， 也使用高坍落度而能自流平的混凝土， 但强调仍需要适当的振捣以确保混凝土的足够密实。近年来由于在日本不断有采用自密实混凝土成功的工程实例，美国也开始注意该项技术。在我国北京、深圳、济南等城市也开始使用自密实混凝土， 从1995 年开始， 浇筑量已超过4 万m 。主要用于地下暗挖、密筋、形状复杂等无法浇筑或浇筑困难的部位、解决扰民问

题、缩短工期等。

2? 自密实混凝土的性能

2. 1?自密实混凝土拌合物的性质

自密实混凝土的拌合物除高流动性外， 还必须具有良好的抗材料分离性( 抗离析性) 、间隙通过性( 通过较密钢筋间隙和狭窄通道的能力) 和抗堵塞性( 填充能力) 。国外大多用拌合物的坍落流动度， 即坍落后拌合物铺展的直径， 作为高流动性混凝土流变性能的量度。日本报道， 坍落流动度一般为50 ～ 70mm 。超过70mm 时， 拌合物易产生离析; 不到50mm 时， 则可能发生充填障碍。拌合物抗离析性可用坍落流动速率来评定。坍落流动速率用拌合物坍落后铺展到直径为50cm 的时间除以流动距离15cm 的值表示。坍落流动速率快时， 流动性好， 但过快时容易产生离析。也有人在一种L 形流动性测定装置的转角处装置传感器测定拌合物流动初始的速率， 来判断拌合物的抗离析性。对于泌水量， 按日本标准JASS A1123 的方法检测时， JASS 5 规定对普通混凝土要求

检测方法， 结合自己的实验， 创造了各具特色的评价方法， 有待于规范化。

一般， 自密实混凝土的凝结时间较长， 可达10h 左右， 尤其是在冷天施工时。但初、终凝时间间隔短， 一旦凝结， 强度很快就会增长; 如果使用低浓度的高效减水剂， 由于NaSO 4含量较高， 会使混凝

土凝结时间缩短， 甚至在夏季还需添加适量缓凝剂。

2. 2?硬化混凝土的性质 32323

? ?( 1) 强度? 自密实混凝土属于高性能混凝土， 可有很宽的强度范围， 即从C25 到C60 以上。我国目前大量使用的是C30～C40。为了保证及时拆模， 成型后在标准条件下24h 抗压强度应≥5MPa。在施工

计划允许、着重长期强度、使用低热水泥等情况下， 可放宽上述要求。

? ?( 2) 弹性模量? 由于粗骨料用量较少， 自密实混凝土比使用同一品种骨料的普通混凝土弹性模量稍低些， 根据JIS 的方法试验， 标准养护28d 时， 降低值小于10%。根据北京二建的测试， 因采用低水胶比， 尽管有所降低， 仍能满足结构设计规范的要求。适当提高配制强度、增加粉煤灰掺量、添加适量合

成短纤维等措施均可提高弹性模量。

?? ( 3) 收缩? 通常， 由于粗骨料用量小， 粉体材料用量大，自密实混凝土的干燥收缩会大些， 容易产生有害裂缝。可根据结构形式、构件尺寸、施工条件、工程性质等的不同， 确定不同的目标。据日本的资料， 标准条件下养护7d 的试件在20± 2℃、相对湿度60± 5%的条件下6个月的干缩为≤ 8×10- 4以下，比同种骨料的普通混凝土收缩增加量

减小收缩，也可提高抗裂性能。

?? ( 4) 抗碳化性? 普通混凝土的碳化速率和水灰比近似于线性关系。掺入矿物细掺料后，在相同水灰比下，碳化速率增加。降低混凝土的水胶比，则可达到相近的碳化速率。混凝土掺用大量混合材料后，碱度大大降低，会加速碳化而不利于对钢筋的保护，但自密实混凝土因水胶比很低，混凝土密实度高，抵抗碳化的能力强。单纯从材料来说， 可以不怀疑其对钢筋保护的作用。实际上，对不同的构件应作不同的考虑: 对主要受压的构件， 如基础、墩柱以及长期处于水下的结构，可不考虑碳化问题; 对受弯构件，如梁、板，则因在荷载作用下产生裂缝是不可避免的，设计时允许受力后受拉区产生宽度不大于0. 2mm( 对预应力钢筋混凝土是0. 1mm) 的裂缝，则碳化问题就应考虑。在此情况下，抗碳化的性能和细掺料的品种、掺量有关。例如掺粉煤灰30%而水胶比为0.35 时，碳化速率约与普通混凝土水灰比为0. 5 时相当；同样效果的

矿渣掺量可达70%；水胶比为0. 4、矿渣掺量达50%时， 碳化速率同普通混凝土的相差无几。 ?? 因此，对用于不同部位的自密实混凝土，可通过配合比的调整来保证其抗碳化的性能。有些矿物细掺料中往往含有一定量的碱， 对保持混凝土中的pH 值是否起作用，需要通过试验来证明。对自密实混凝土的

抗碳化性也需要和构件的裂缝情况结合起来进行试验研究。

?? ( 5) 其它? 掺用一定量的引气剂， 是抵抗冻融， 特别是除冰盐作用的有效措施。日本规范规定， 经冻融循环作用后， 动弹性模量必须保持80%以上， 循环次数最低为200 次， 在冻融循环作用频繁的环境下， 要求300 次; 含气量一般要求为3%～6%， 在冻融循环作用频繁的环境下， 为4%～7%。在日本多使用引气型减水剂( AE 减水剂) 。由于掺入较大量矿物细掺料， 自密实混凝土有很好的抗化学侵蚀和

抗碱骨料反应的能力。矿物细掺料抗碱骨料反应的有效掺量粉煤灰为30%， 矿渣是40%。

?? 3? 自密实混凝土的原材料和配合比

??3. 1?自密实混凝土的原材料

?? ( 1) 胶凝材料? 除要求温升很低的大体积自密实混凝土需要选用中热或低热水泥外， 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥都可选用， 按目前我国标准标号应不低于425 号， 具有较低的需水性， 还应考虑与所有高效减水剂的相容性。掺用矿物细掺料的目的是调节混凝土的施工性能、提高混凝土的耐久性， 降低混凝土的温升。因此矿物细掺料应具有低需水量、高活性。为了保证混凝土的耐久性， 可利用不同细掺料的复合效应。例如， 矿渣比粉煤灰活性高， 而抗离析性差; 粉煤灰比矿渣抗碳化性能差， 但收缩小。按适当比例同时掺用粉煤灰和矿渣， 则可取长补短。由于采用低水灰比， 强度要求较低时， 可再掺用适量填充性细掺料， 如石英砂粉、石灰石粉等， 来保证足够的浆量。因此， 日本的高流动性混凝土普遍采用水泥、矿渣、粉煤灰三组份胶凝材料， 有时加上石粉， 成为四组份。据日本资料， 从活性来说， 磨细矿渣最优的比面积为6000～ 8000cm / g， 但从减小收缩来说， 最好为4000cm /g 左右。 22

??( 2) 骨料? 骨料的粒形、尺寸和级配对自密实混凝土拌合物的施工性， 尤其是对拌合物的间隙通过性影响很大。和泉意登志报道， 用密实体积率为62%的日本青梅碎石， 混凝土拌合物的间隙通过量是用密实体积率为67%的日本鬼怒川卵石时的一半， 因此粗骨料的密实体积率大的好。粗骨料的最大粒径， 当使用卵石时为25mm ， 使用碎石时为20mm ，间隙狭小的部位用15mm 。由于砂率大， 砂子宜选用中粗砂，以偏粗为好。应严格控制砂中粉细颗粒的含量和石子的含泥量。同时要保证0. 63mm 筛的累计筛余大于

70%， 0. 315mm筛的累计筛余为90%左右， 而0. 15mm 筛的累计筛余>98%。

?? ( 3) 外加剂? 即使设计强度等级不高， 也要用高效减水剂。日本杉本贡报道， 对高流动混凝土外加剂性能的要求为:有优质的流化性能， 保持拌合物流动性的性能、合适的凝结时间与泌水率、良好的泵送性; 对硬化混凝土力学性质、干缩和徐变无坏影响、耐久性( 抗冻、抗渗、抗碳化、抗盐浸) 好。为此多采用高性能引气型( AE ) 减水剂。同时， 由于自密实混凝土拌合物往往有离析的倾向， 在日本多采取掺抗离析剂或增稠剂来解决。日本的抗离析剂有纤维素水溶性高分子、丙烯酸类水溶性高分子、葡萄糖或蔗糖等生物高聚物等。其中纤维素醚和甲基纤维素用得最多。但是添加抗离析剂时， 对混凝土的强度有些影响。北京建工集团二建公司使用两种不同原料来源的萘系高效减水剂复合使用， 对自密实混凝土的抗离析性有显

著效果。

?? 3. 2?自密实混凝土的配合比

? 自密实混凝土的配合比应满足拌合物高施工性能的要求， 因此， 与相同强度等级的普通混凝土相比， 有较大的浆骨比， 即较小的骨料用量， 胶凝材料总量一般要超过500kg/m3; 砂率较大， 即粗骨料用量较小， 砂率最大可达50%左右; 使用高效减水剂， 由于胶凝材料用量大， 必须掺用大量矿物细掺料， 细

掺料总掺量一般大于胶凝材料总量的30%。为了保证耐久性， 水胶比一般不宜大于0. 4。

自密实混凝土配合比的确定是以上各参数和混凝土强度、耐久性、施工性、体积稳定性( 硬化前的抗离析性， 硬化后的弹性模量、收缩徐变) 等诸性质间矛盾的统一。例如流动性和抗离析性要求粗骨料用量小， 但粗骨料用量小时硬化混凝土的弹性模量低， 收缩、徐变大; 砂率大， 有利于施工性和强度而不利于弹性模量; 水胶比大， 有利于流动性， 而不利于强度和耐久性等等。因此与普通混凝土配合比设计不同的是，根据上述矛盾的统一确定粗骨料的最合适用量、砂子在砂中的含量。小和村建议作为砂浆和混凝土两个层次的体系考虑自密实混凝土配合比设计。石子最大粒径为20mm ，使用中热水泥和增稠剂。北京建工

集团二建公司建议按混凝土、砂浆、水泥净浆、胶凝材料四层次体系设计， 如图1 所示。

以上步骤均采用绝对体积方法计算。由此可见， 自密实混凝土的浆骨比变化的范围是很小的。混凝土的性

质主要受水泥浆浓度和性质的支配。自密实混凝土配合比的实例如表1所示。

?? 4? 自密实混凝土施工的特点

?? 自密实混凝土的质量对原材料的变动很敏感，制作和施工中各环节的控制要求严格，因此对操作工人的要求低了，而对技术和管理人员的要求高了。由于组成材料多，必须注意搅拌均匀，目前多采用双卧轴强制式搅拌机，搅拌时间比普通混凝土的长1～2 倍，60～180min 甚至更长是必要的。搅拌不足的拌合物不仅因不均匀而影响硬化后的性质，而且在泵送出管后流动性进一步增大，会产生离析现象。投料顺序最

好是先搅拌砂浆，最后投入粗骨料。

?? 一般来说，自密实混凝土适合于泵送浇筑。墙或柱的浇筑高度可在4m 左右。浇筑顺序可参考和泉意登

志在文献中给出的泵管移动顺序，如图2 所示。

?? 用吊斗浇筑时产生离析的可能性大，对配合比要求更严格，难度较大。在必须用吊斗浇筑时，应使出料

口和模板入口的距离尽量小，必要时可加串筒。

?? 柱子和墙浇筑前要严格检查钢筋间距及钢筋与模板间的距离，最好准备一根长钎，以便必要时进行适当

的插捣，排除可能截留的空气。

?? 自密实混凝土的质量对原材料和配合比的变动以及施工工艺都很敏感，因此对施工管理水平要求较高。

每项工程实施前要有严格的施工规程和班前交底，尤其在交接班时，要有具体的措施以免差错。

? ?5? 自密实混凝土应用展望及需进一步研究的问题

??(1) 自密实混凝土由于优异的施工性能，可大大加快施工速率，减小劳动强度，并可避免由于可能振捣不足而引起混凝土的严重质量事故; 低水胶比、低温升和大量矿物细掺料，可保证混凝土的耐久性。但与相同强度的普通混凝土相比，弹性模量稍低，收缩和徐变稍大。此问题可通过适当提高配制强度、掺用膨胀组分或纤维和收缩小的细掺料( 如优质粉煤灰) 等措施来解决。但因掺用大量细掺料，混凝土碱度较低，宜用于主要受压的构件，特别适用于较大体积的基础底板和桩。用于受弯构件时，在目前尚无构件试验的情况下，细掺料掺量以不超过30%为宜。为此需要系统研究用自密实混凝土的主要受弯构件在荷载作用下

的裂缝和混凝土性质的关系、碳化及其对钢筋绣蚀的影响。

??(2) 目前尚未查到自密实混凝土用于预应力钢筋混凝土的报道, 需要进行有针对性的系统研究。 ??(3)自密实混凝土由于一般凝结时间较长, 早期强度较低, 冬季施工时最好不用。但在大体积混凝土中混凝

土温升对掺用细掺料的混凝土强度发展有利, 自密实混凝土可在采取冬施措施的前提下使用。

??(4) 对都可达到自密实的高流动性混凝土并不是所有文献上都称之为“自密实”或其它如“免振”等，如明石大桥的混凝土无论水下还是水上，都是不振捣的; 美国西雅图双联广场钢管柱混凝土也是不振捣的，但都没有称做“自密实或“免振”等，因为在“拥挤的部位”“尽管可得到高坍落度而自流平，但仍需稍加振捣以保证混凝土的足够密实”，也就是说，并非任何工程浇筑的混凝土都能够完全不振捣，需要在施工规程中加以区

别，否则反而会引起质量问题。

??( 5) 自密实混凝土由于质量对原材料和配合比很敏感，要求严格的施工管理制度。实践表明，进行过自密实混凝土施工后，可有力地推动施工管理水平的提高，但在管理水平低、缺少技术人员的工程中不宜采

用。

混凝土及其常见质量问题浅析

一、普通混凝土组成材料及其技术要求。

1、普通混凝土的组成材料.

普通混凝土由水泥、水、粗集料、细集料和外加剂五种材料组成。在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为集料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在集料的表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆与外加剂起润滑作用，赋予拌和物一定和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则

将集料胶结成一个坚实的整体。

2、混凝土组成材料的技术要求。

2．1水泥。

用于配制普通混凝土的水泥，可采用常用的五大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。根据使用场合的不同，各种水泥的适用程度也不

同。

水泥强度等级的选择，应与混凝土的设计强度等级相适应。经验证明，一般以水泥等级为混凝土强度等级的1.5-2.0倍为宜。

2．2混凝土拌合水及养护用水。

凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌制和养护混凝土。但应符合国家标准《混凝土拌和用水标准》（JGJ63-89）中的有关规定。

2．3细集料：

粒径为0.16-5mm 之间的集料为细集料。一般采用天然砂。按其

形成环境可分为河砂、海砂和山砂。 配制混凝土对细集料的质量要求应从以下几个方面考虑： ①砂中泥、黏土块、有害物质含量；

②砂的坚固性； ③碱活性集料；

④颗粒形状及表面特征；

⑤砂的颗粒级配及粗细程度。

2．4面考虑： ①碎石和卵石中泥、黏土块和有害物质含量；

②颗粒形状及表面特征； ③最大粒径及颗粒级配；

④强度及坚固性。

2．5外加剂。

2.5.1加剂）按其主要功能不同可以分类为引气剂、减水剂、缓凝剂、促凝剂、高效减水剂以及其他一些具有特定用途的外加剂。这些外加剂的作用包括改善工作度、提高黏结性能、防止钢筋锈蚀、提高可泵送性等。

2.5.2采用外加剂的主要原因有：减少混凝土浇筑施工的费用，更有效地获得所需的混凝土性能，保证混凝土在不利的搅拌、输送、浇筑、养护条件下仍有所需的施工质量，满足混凝土在施工过程中的

一些特殊要求。

2.5.3掺入外加剂的有效性取决于水泥的品种、品牌及用量，用水量，集料的配比、形状和粒径，搅拌时间，坍落度，混凝土及环境

的温度等。

2.5.4常用的外加剂及其分类:

二、混凝土的强度、变形、耐久性及影响因素.

1、混凝土的强度

1．1立方体抗压强度标准值与强度等级：

按国家标准《普通混凝土力学性能试验法》

（GB/T50081-2002），制作边长为150mm 的立方体试件，在标准条件下（温度20±3℃，相对湿度95%以上），养护到28d 龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度，以f cu 表示，单位为N/mm2或MPa 。

混凝土强度等级：混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准来确定的。采用符号C 表示的混凝土的强度划分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80 1．2混凝土的抗拉强度f st ： 混凝土抗拉强度只有抗压强度的1/10~1/20，且随着混凝土强度等级的提高，比值有所降低，在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标，有时也用它来直接衡量混凝土与钢筋的粘结强度

等。

1．3

①水泥强度与水灰比； ②集料；

③养护温度与湿度； ④龄期。 1．4

①采用高强度水泥和快硬早强型水泥；

②采用干硬性混凝土或较小的水灰比；

③采用级配好、质量高、粒径适宜的集料；

④采用机械搅拌和机械振动成型；

⑤加强养护； ⑥掺加外加剂； ⑦掺加混凝土掺合料。

2、混凝土的变形

主要分为两大类：非荷载型变形和荷载型变形。

2．1非荷载型混凝土变型（物理化学因素引起的变形）：塑性收缩；化学收缩；碳化收缩；干缩变形；温度变形。

2．2荷载作用下的变形：在短期荷载作用下的变形；长期荷载

作用下的变形——徐变。

3、混凝土的耐久性 混凝土的耐久性是指混凝土在所处环境及使用条件下经久耐用的性能。混凝土的耐久性是一个综合性概念，包含很多内容，如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化反应、抗碱—集料反应等，这些性能均决定着混凝土经久耐用的程度，故称为耐久性。

3．1抗渗性：

抗渗性是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。它直接影响到混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。混凝土的抗渗性主要与其

密实度及内部孔隙的大小和构造有关。

混凝土的抗渗性用抗渗等级（P ）来表示。混凝土的抗渗等级分

为P4、P6、P8、P10、P12等五个等级。

3．2抗冻性：

混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。

混凝土的抗冻性用抗冻等级（F ）来表示。抗冻等级F50以上的

混凝土简称抗冻混凝土。

3．3抗侵蚀性：

当混凝土所处的环境中含有侵蚀性介质时，要求混凝土具有抗侵蚀能力。侵蚀介质一般为软水侵蚀、硫酸盐侵蚀、镁盐侵蚀、碳酸盐侵蚀、

强酸与强碱侵蚀等。

3．4混凝土的碳化（中性化）：

混凝土的碳化作用是CO 2与水泥石中的Ca(OH)2作用，生成CaCO3和水。由于碳化引起水泥石化学组成及组织结构的变化，从而对混凝土的化学和力学性能有明显的影响，主要是对碱度、强度和

收缩的影响。

3．5碱一集料反应： 碱一集料反应是指混凝土内水泥中的碱性氧化物（此处专指反应，并在集料表面生成一层复杂的碱一硅酸凝胶。这种凝胶吸水后，会产生很大的体积膨胀（约增大3倍以上），从而导致混凝土胀

裂，这种现象称为碱一集料反应。

三、混凝土产生裂缝的一般原因及处治方法。

1

众所周知，混凝土是由水泥、砂、石、外加剂加水而成，这些松散互不相关的材料在混合成型后的过程中，存在着众多的微孔、气泡、缝隙，结构内部呈现不均匀状态。由于受外界不同环境的影响，

产生和形成裂缝的原因多种多样，归纳总结主要有：

1．1能散发出来，导致结构体内外形成超过25℃的温差梯度，同时受到钢筋及外模的约束，此时形成的应力变形超过混凝土的抗拉强度值

时，就会产生裂缝。

1．2时间内，由于振捣使粗骨料较多下沉，受钢筋（水平筋）抑制或模板影

响等阻碍塑性流动，在停止振动后逐渐沉落，或因模板下沉松动，在终凝前沉陷同钢筋等脱离即发生裂缝。

1．3后表面同自然环境接触，体积变化受到限制约束时，如较大面积场地、两端固定梁、或在原混凝土表面新浇混凝土，都会出现这种裂缝。

这种裂缝有时较宽，个别会贯穿结构件（体），危害较大。

1．4尤其在大风、炎热气候环境下，因混凝土表面失水过快及自身产生的水化热而出现。其裂缝特点是缝的宽度大小不一，深度不尽相同，最深会超过保护层至钢筋，薄板可能会裂穿。分布形状无规律，结构体

表面均可出现。

1．5何约束的物体会随环境温度的变化而自由伸缩；当存在约束时体积变化受到限制，这种限制在混凝土内部即产生应力，混凝土初期抗拉强度较低，容易被温度应力拉裂。挡土墙、混凝土大坝、大型屋架等当突然遇到降温、寒潮袭击、短期降冰雹时产生较大的温差，形成内外

温差应力使结构体开裂。

1．6士的高度重视，它所引起的后果极其严重。其特征是混凝土经拌和，水泥中的碱不断溶解，这种碱液与骨料中的活性氧化硅起化学反应析出胶状的碱——硅胶，从周围介质中吸水膨胀，其体积增大2~3倍，

使混凝土体胀裂，从缝中看到白色胶体状。

1．7 在不同荷载作用下构件会出现不同形状的裂缝。构件在集中或均布荷载作用下，当拉力超过混凝土的抗拉强度时，会出现垂直于构件纵向的裂缝；当构件在荷载作用时产生较大剪应力时，与纵向45°的夹角处主拉应力值最大，容易出现斜向裂缝

向下延伸扩展。

1．8基础不均匀沉降形成的裂缝：当结构的基础出现沉降不均时，结构件会出现强迫变形，此时构件会出现裂缝。随着不均匀沉降

的延续，裂缝也会进一步扩大加深。

1．9境恶劣、保护层太薄、密实性差、氯离子（Cl —）的浸蚀及冻胀使混凝土中的钢筋锈蚀生成氧化铁等。由于氧化铁的体积较原体积增大，锈体膨胀挤压周围混凝土使其开裂。锈蚀裂缝的特点是沿钢筋布设的方向，先锈后裂缝识别较容易。当出现这种裂缝时钢筋已发生较严重腐蚀，且速度加快使钢筋保护层混凝土连片脱落，这种锈蚀对结构耐

久性影响很大。

2、裂缝治理的一般方法措施（略）。

四、地面起砂的症状成因及防治措施。

1、地面起砂的症状：地面表面不光滑，不坚实，面层有松动的水泥及砂粒，或成片水泥硬壳剥落，露出松散的水泥和砂子。

2：

2．1面强度及耐磨性能；砂子粒度过细，增加了拌合物的泌水性，砂子含泥量大影响水泥与砂子的粘结；骨料级配不好，使伴合物产生离析等。

2．2成粗骨料沉淀和砂浆析水；同时，砂浆、混凝土在硬化过程中，多余水分蒸发，形成大量毛细孔，降低了地面的机械强度。水灰比过大，还会推迟地面压光的时间，成了地面起砂的潜在因素。

2．3面密实、光滑，但只有在适当时间进行这道工序，才能收到预期效果，过早或过迟都会引起地面起砂。过早压光，会出现水光（即压光后表面游浮一层水），过迟压光，水泥已终凝硬化，不但操作困难，也无法消除面层毛细孔及抹痕，而且会扰动已经硬结的表面。如果为了进

度，采取洒水或洒水加灰的办法强行压抹，便会破坏水泥石的结构。

上述情况，都是造成地面起砂的重要原因。

2．4水泥地面压光后，应适当浇水养护。浇水过早（终凝前）会冲淡水泥胶质而影响其胶结能力，浇水过迟或根本不浇水（尤其是春季干燥多风或炎夏季节）地面表层水分很快蒸发，水泥缺乏必要

的水作用，致使水泥脱水而粉化。

2．5入其它工序施工，是目前施工安排普遍存在的问题之一，在气温低时尤为突出。经过人员走动、重物拖拉、工具撞击，使使耐磨强度还不够高的表面遭受破坏。地面起砂部位往往发生在门口及房间中部，靠墙处很少起砂，就是这一原因造成。

2．6护不当，很可能使地面遭冻。地面受冻后砂浆表层抗拉强度不能承受

体内冰晶张力，其结构遭到破坏，形成松散的颗粒。

3

3．1硅酸盐水泥，配合比1:2为宜。沙子宜用粗砂或中砂，混凝土面层所用碎石和卵石，其粒径不应大于15mm 和面层厚度的三分之二，骨

料含泥量控制在≤2%~3%。

3．2有效的措施。水泥砂浆标准稠度不宜大于35mm ，混凝土铺设时塌落度不宜大于30mm 。由于水泥拌合物比较干硬，给操作带来一定的困难，应采取相应的措施，如浇浆要充分；冲筋间距最好控制在1.2m 左右，采用短杠刮（找平用长杆），这样可以随装灰随刮平，防止铺设面积过大，造成刮不动拍不实的现象；混凝土面要用平板振捣器振

捣。

3．3三次压光又必须在适当时间进行。第一遍跟得较紧，以压光表面不出现水层为宜；第二遍压光最重要，要达到消除表面气泡、孔隙作用，使表面平整光滑。第二遍压光原则上在水泥初凝后、终凝前完成，但在不同水泥、不同温度、不同稠度等情况下要根据平时积累的经验，掌握适当时机，一般以上人时有轻微脚印但不下陷为宜。第三遍压光主要消除抹痕和毛细孔，时间宜掌握在上人不出脚印或有极细微的脚印为宜，切勿在水泥硬后压光。

3．4时应将外门窗封闭，并应采取热养护，严防受冻。

3．5压光一昼夜后，洒水养护和覆盖不少于10昼夜，最好用蓄水养护。同时适当安排工期，保证地面有足够的养护期。

3．6水泥地面起砂补救办法：小面积起砂，可用磨石机将起砂部分水磨，直至露出坚硬表面。面积较大的起砂可用107胶水泥浆补救。其方法是，先用钢丝刷将起砂部分浮砂清除干净并浇水，保持表面湿润，修补分两层进行，底层胶浆配合比为水泥:107胶:水=1:0.25:0.35，搅拌均匀后涂抹于经过处理的地面上，然后用刮板刮平。在底层初凝后、终凝前再涂面层。面层胶浆配合比为水泥:107胶:水=1:0.2:0.45，面层一般刷2~3道，刷下一道必须在上一道面干情况下进行。修理后的地面，按照水泥地面养护方法进行养护。

五、地面裂缝的症状成因及防治措施。

1、水泥地面裂缝有多种，主要有通常的纵向及横向裂缝，连底裂缝和表面裂缝，不规则水裂、干缩等塑性裂

缝。成因如下：

1．1砂子粒度过细，拌合物泌水，引起收缩裂缝；

因。

1．3过大或搅拌不均匀，造成粗骨料沉淀、砂浆离析，混凝土内水分蒸发形成孔隙，削弱了混凝土的粘聚力，从面降低了其抵抗内在（如水泥收缩、

温度应力）和外来损害的能力。

1．4合比不准、振捣不实甚至不振捣（指用铁锹拍和脚踩）、接槎不严等粗制滥造的现象，大大降低了垫层的强度和作用；有时首层地面素土（或灰土）标高不够，垫以砂石未经认真夯实，或标高超出后减少了

垫层厚度，都会削弱垫层承载能力从而引起面层发生裂缝。

1．5结构变形：如地基下沉、构件挠度过大或错位等，都会引

起地面裂缝。

1．6缝不实、堵头不严等等，往往使预制构件下沉、错位、变形而造成地面裂缝。在有进深梁的预制楼板接头处，由于做完地面后形成整体，

楼板支座处产生弯矩，引起地面的横向裂缝。

1．7收缩不均匀：造成收缩不均匀的因素，如底层不平整，使面层厚薄不匀，产生不等量收缩；新旧混凝土交接处吸水率不同、垫层材料翻新不同以及埋设的管道、预埋件局部高起等，都能导致面层

收缩不均匀而出现裂缝。

1．8温度变形：面积较大的楼地面，由于温度变化而产生较大

的膨胀或收缩变形，引起地面出现裂缝。

2

2．1混凝土（同防止起砂措施）。

接槎严密；施工剩余的混凝土不能随便充作垫层；混凝土垫层厚度一般不小于60mm ；当房间面积大于30m 2时，建议垫层厚度不小于。

2．3基层（垫层）不平时应先处理找平，暖气沟盖板标高应落在垫层以下；首层楼起步处和室内暖气沟填土要认真夯实；预制楼梯段、阳台板等与楼面交接处，要清理干净，表面凿毛，灌缝前浇水润

湿。

2．4于C20，并充分养护，在其强度达到C15以上方可进行下步施工。楼板下垫灰要饱满、平整，并随安随浇浆；空心板堵头要严密。预制楼板横向接头处，应在面层内配置能承受负弯矩的钢筋网片，位置在面层下面，

找平层上面，离面层上表面15~20mm为宜。

2．5设备管道应埋置于垫层内，在特殊情况下，高出垫层时应加

钢丝网处理。

2．62时，应分仓筑打，每仓不超过分格处理。

2．7不得在水泥地面上撒干水泥面压光，一般应撒1:1（体积比）

水泥砂子进行压光。

六、案例

大家知道，混凝土是由水泥、砂、石、水及外加剂组成的，如发现质量问题，施工方首先就要查是否是水泥质量问题，因为水泥是混凝土中最重要的成份，而在水泥没有问题的情况下，那就要查其他各

项材料以及施工过程中的各有关问题。

外加剂

如某搅拌站施工中的混凝土不凝固，后经过一段时间后也凝固，早期强度低，但搅拌站试验室检验我公司的水泥又符合标准，我们与搅拌站技术人员一起分析，查找砂、石没有问题，最后找到的是外加剂的问题，因为外加剂的品种多，有部分外加剂与我公司的水泥适应性不好引起的，那么就要求我们销售人员知道混凝土中各项材料质量要符合要求，使用的外加剂与我公司的水泥适应性要好，以及施工中

要按标准进行操作。

路面裂缝

关于施工中的裂缝问题，特别是浇筑道路表面裂，有一次去某个浇路施工工地，因路面施工压光后，短时间内表面出现裂缝现象，是因为高温天气施工，混凝土表面失水过快及自身产生的水化热，而出现塑性缩裂，我们建议施工方，在高温炎热天气施工时，要注意混凝

土表的保温防护，从而解决高温天气混凝土表面裂缝现象。

混凝土强度低

有一次一用户提到，他所砌的房子浇筑的混凝土柱拆模后数日反映强度低，我们到施工现场后没有发现砂、石等材料有质量问题，我就无意中问中间施工负责人你们浇筑的配合比是怎么配比的，他讲，我们是按标准1:3:5，我一听就知道此配合比是有问题的，按此比例施工出来的混凝土强度是在C10—C15之间，加之柱截面积小，不好施工，混凝土中的石子，比较达不到要求，从而造成混凝土强度低

有关技术要求

一般工程施工中，水泥存放时间超过三个月要进行二次复检，要按照复检的结果进行配比使用，水泥不宜长期保存，保存中要防止受潮，因受潮结块而降低水泥强度，正常工程施工中的配合比32.5级

配C25参考比例为水泥：砂：石子 1:1.8:3.5左右

工程施工中要将现场使用的水泥、砂、石子送检测中心进行试配，按试配的比例进行施工，确保工程施工混凝土达设技要求。

我国混凝土工程发展中的几个问题??

廉慧珍 路新瀛

我国解放前水泥产量仅几十万吨，混凝土技术十分落后，因没有规范而全凭经验。1947年，吴中伟教授提出了“混凝土科学技术”的概念，并在实践中引进国外经验，联系我国的实际，写出了《怎样做好混凝土工程》一书，书中提出的混凝土配合比设计的简易方法后被编入中央重工业部基建司的《混凝土配合比设计》中，自此将我国的混凝土逐步纳入科学化的轨道。50年来，我国水泥和混凝土工业发展迅速，水泥产量从1949年的66万t 到1997年已达5.1亿t 。50年代我国混凝土设计强度平均为15MPa ；70年代平均强度为20MPa ，预应力混凝土仅使用40~45MPa;80年代平均强度提高到25~30MPa；近年来北京地区大量使用的混凝土设计强度已达 30~40MPa；C50以上高强度混凝土已在大城市建设中大量用于预制构件、高层建筑和大跨度桥梁中。高效减水剂的使用，不仅使高强混凝土得以实现，而且大大改善了混凝土的施

工性能，推进了预拌混凝土的发展，减少了混凝土浇筑的缺陷。这是混凝土技术进步的重要标志。 ?? 由于对土木工程结构耐久性的要求，随着科学技术的发展，近10年来出现了高性能混凝土这种新型的混凝土技术。高性能混凝土应用现代混凝土科学技术，可提高混凝土结构安全使用寿命，尽量减少造成修补或拆除的浪费和建筑垃圾; 高性能混凝土可大量利用工业副产品和废弃物，尽量减少自然资源和能源的消耗，减少对环境的污染; 高性能混凝土具有优异的施工性能，便于施工，可节省劳力，减少振捣用电，降低环境噪声等，因此高性能混凝土是混凝土可持续发展的出路，下一个世纪将进入高性能混凝土的时代。但从我国整体来看，目前高性能混凝土尚为“阳春白雪”，预拌混凝土也只在少数大城市中占据主导地位。高性能混凝土的健康发展，不仅是科技人员和施工人员的事，而且需要房地产开发者、设计人员、工程监理人员和政策法规制定者的共同努力。 高性能混凝土技术包含了混凝土制作全过程的优化，并不仅仅是配合比的选择，它还包含对原材料的要求和施工技术。就当前我国这方面的现状而言，还存在若干影响混凝土技术发展的问题。本文就其中一些问题提出粗浅看法，希望引起讨论从而对我国混凝土进步起一些促进作

用。

?? 1混凝土高强不一定耐久

?? 同世界范围的发展趋势一样，近百年来我国水泥与混凝土的发展趋势也是不断提高强度。一方面是由于生产水平的提高，另一方面也是由于使用者的要求。提高混凝土的强度，可以减小构件断面尺寸而增加建

筑物的使用空间，降低配筋率、减轻结构自重而提高抗震性能，降低工程总体造价。

?? 例如，据美国芝加哥地区结构工程师WillianSchmidt 和EdwardSHoffman 计算，为了支撑445kN 的使用荷载，每层楼所需的单位比价:当使用强度为42MPa 的混凝土时为5.2美元，混凝土强度为52MPa 时为

4.21美元，而混凝土强度为62MPa 时则降至3.65美元。费城一高层办公楼底层钢筋混凝土柱，保持用

钢量不变，混凝土强度从41MPa 提高到55MPa 时，柱子断面尺寸从915mm×1170mm 减小到

760mm×760mm ，减小了46%。提高混凝土强度的方法是采用高标号水泥、降低水灰比和增加单方水泥用量，片面提高强度而忽视其他性能的倾向，会造成水泥生产向大幅度提高比表面积和增加硅酸三钙、铝酸三钙的含量发展，增加了水泥中水化热大、收缩倾向大、抗化学侵蚀性差的组分。混凝土中单方水泥用量增加，也造成了混凝土收缩增大和由于内部温升增大、产生温差应力而增加开裂的倾向。因此，混凝土的强度和耐久性虽有一定联系，但高强不一定耐久; 反之，高性能混凝土按耐久性进行设计，高性能也不一定高强，任何强度的混凝土都可实现高性能(考虑适用性和经济性，最好是C30以上) 。然而，有不少人仍然认为高强度才是高性能。为了竞相显示自己的技术力量，不少工程技术人员纷纷配制出C80、C100的超高强混凝土。这种以高强度来标志混凝土科技进步的观念，即从低强度混凝土到中等强度，再到高强度以至超高强度混凝土，长期以来已被公认。这种过分重视强度以致忽视甚至无视耐久性等重要性能的错误

观念，却为水泥基材料的进步和土木工程带来了极大的损失。

?? 混凝土的最大缺点是破坏时呈脆性。这种脆性破坏的倾向随强度的提高而增加，如图1、2的实例所示。 [2][2][1]

?? 由图1可见，混凝土的强度越高，在荷载作用下破坏之前的塑性变形阶段越短。图2为只在受拉区配筋的梁，延性比为梁在破坏荷载下的挠度和使钢筋屈服荷载下梁的挠度之比，ρ'/ρ为配筋率与极限配筋率之比。由图2可见，混凝土强度从26MPa 提高到63MPa 时，尽管受拉钢筋配筋率随之增加。而梁的挠度延性比也随之下降。同样，柱子的抗震延性比亦随混凝土强度的提高而下降。 近年来，由于担心施工单位偷工减料，有些设计人员将混凝土设计强度提高一个等级; 试验技术人员在试配时担心一线施工质量不能保证，又取较大的标准差值，使配制强度又几乎提高一等。对于高强混凝土更是如此，这等于又提高了混凝

土强度等级，进一步增加了脆性。对地震区的结构而言，则是增加了不安全的因素。

?? 对结构而言，构件断面不仅与强度有关，还有刚度的要求。无论强度多高，也要保证最小的断面尺寸，因此对强度的要求也是有限的。像追求体育运动成绩那样追求混凝土的高强度是没有意义的。希望将有限的力量转到提高高强混凝土韧性的研究上，这是高强混凝土研究的难题——表现为其抗拉强度和抗压强度

比、断裂能和结构构件的延性比。

? ?2 什么是高性能混凝土

?? 混凝土高强就是高性能的观点已被高强不一定耐久所否定，但仍有人认为高性能混凝土必须是高强混凝土。从目前已取得的效果以及从工程安全性与安全使用期等要求来讲，高强混凝土必须是高性能混凝土。因此高强混凝土应当包括在高性能混凝土之中，而不是相反。如果强调高性能混凝土必须高强，则必然大大限制高性能混凝土的应用范围。大量使用的钢筋混凝土建筑物和构筑物对强度要求并不高，但应当是耐久的。因此高性能混凝土应不只是高强度，而应包括各强度等级，这样才有广阔的应用范围。提高混凝土

的技术水平和质量，才能成为混凝土的发展方向。

?? 还有人认为，掺用矿物细掺料的混凝土就是高性能混凝土。吴中伟教授对高性能混凝土的定义为:高性能混凝土是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的[3]0

混凝土，是以耐久性作为设计的主要指标的。针对不同用途要求，对下列性能应有重点地予以保证，即耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土配制的特点是低水胶比，选用优质材料，除水泥、水、集料外，必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂 。图3显示了配制混凝土 所采取的措施对达到高性能的影响。其中采用低水胶比的目的是降低混凝土温升、增强硬化前后混凝土的体积稳定性，同时也是掺用矿物细掺料的要求 ;掺用优质矿物细掺料的目的是为了提高施工性、体积稳定性、密实性和抗化学侵蚀性，同时因降低水胶比和混凝土温升而提高耐久性; 使用高效减水剂的目的是

保证混凝土拌合物的施工性; 优异的施工性又保证了混凝土的密实成型而提高了耐久性。

[5][4]

?? 因此，掺用矿物细掺料只是提高混凝土性能的一个措施，而且，矿物细掺料不是简单的掺用，必须根据

工程具体要求选用合适品质的细掺料，有时还需恰当地复合掺用，更不是水泥的简单取代。

?? 还有人希望高性能混凝土是“傻瓜混凝土”“什么人都能做”。这种想法源于对现场一线施工人员素质下降而影响混凝土施工质量的无奈。实际上，任何高技术都是在解放一线工人劳动力的同时，却对技术人员的素质提出了更高的要求。高性能混凝土由于其优异的施工性能，给施工带来方便，可消除由于振捣不匀而造成的缺陷，因此降低了对现场一线工人的要求。但是高性能混凝土的性能对原材料和配合比的变动更加敏感。低水胶比、多细掺料和高效减水剂使拌合物具有不同于普通混凝土的流变特性，要求技术人员和管理人员熟悉这种特性和质量控制的技术。因此高性能混凝土对工人要求低了，而对技术人员和管理人员却要

求高了，仅有合理的配合比是达不到高性能的。

?? 3 现行标准、规程与高性能混凝土的关系

?? 没有规矩不成方圆，任何科学技术在工程上应用都必须依据标准、规范和规程，但科学技术又总是先行的，即标准、规范和规程总是滞后的。如果只是严格执行标准、规范而不考虑科学技术的进步，则势必阻碍科学技术的发展。在高性能混凝土技术的研究和推广应用中，也必然遇到这个问题。例如由于高性能混凝土掺用高效减水剂，使用很低的水胶比，对水泥流变性能的要求高于对强度的要求，按照现行ISO 标准

在水灰比为0.5的条件下进行检验的水泥流变性能，就不能反映水泥在高性能混凝土中的行为[6] 。 ?? 事物都具有两面性。在一定时期、一定的条件下，优点突出的事物，其缺点往往会被忽视。在注意到一种倾向时，必须注意被掩盖的另一种倾向，以免走弯路。例如目前我国修订水泥标准的主要目的是“与国际接轨”，这是WTO 的要求。通过推行修订后的水泥标准，可望提高优质水泥熟料的产量，优化我国水泥生产的结构。按照新标准52.5号水泥必须达到旧标准的625号的强度，也就是说，实行新标准后，现有水泥强度必须提高一个等级。如前所述，目前提高水泥强度的路线主要是提高C3A 和C3S 的含量及水泥的比表面积。其结果是，在强度(尤其是早期强度) 提高的同时，却降低了后期强度增长率、储存的性能和抗化学腐蚀的能力，提高了水化热，增加了收缩，流变性能变差。在高性能混凝土的推广应用中，高效减水剂与水泥相容性的问题也因此而更加突出。因此修改后的水泥标准实施后，是否可以在现行有关标准中增加

如下相应的附加规定。