1、混凝土工程有關技術問題探討,總承包公司 2010年12月16日,一、混凝土、鋼筋混凝土、預拌混凝土 混凝土： 廣義的混凝土是以膠結料、粗、細骨料按比例配制成 的人造石材。 依其膠結料不同而分為不同品種的混凝土，冠以膠結料的名稱，為“某 某混凝土”通常說的“混凝土”是指以水泥為膠結料的混凝土。 自混凝土面市以來，因其材料易得、有較好的強度，可以塑造成需要 的形狀，認為它有較好的耐久性，從而得到了廣泛的應用。隨時間的進 程，由于混凝土技術的發展、環境的劣化，漸漸暴露出混凝土在耐久性 方面并沒有們想象的優良，混凝土的耐久性成為人們關注的熱點,混凝土和鋼筋共同工作 混凝土是一種脆性材料，它有較大的抗壓

2、強度，常用的強度等級從 C15C80乃至更高、而抗拉強度相對較小，變動在抗壓強度的1/8 1/16范圍。,素混凝土結構不具備抗拉、抗彎的承載能力；鋼筋有大的抗拉強度。 鋼筋與混凝土組成鋼筋混凝土結構，就能夠充分發揮了材料的長處，有 較好的抗壓、抗拉、抗彎的承載能力。 鋼筋和混凝土共同工作的前提條件 混凝土對鋼筋的握裹力。 握裹力是由以下條件來保證的： 混凝土與鋼筋的粘著力和混凝土與變截面鋼筋的機械嵌固；鋼筋 表面必須清潔； 有足夠的保護層和錨固長度，保證握裹力的傳遞。 混凝土與鋼筋有相當接近的線膨脹系數，不會因溫度變化而破壞。,鋼筋和混凝土共同工作,在內力比較小時，構件的的拉應力小于混凝土的抗

3、拉強度，沒有荷載裂 縫。當拉應力達到混凝土的抗拉強度時，結構邊沿出現荷載裂縫，此時鋼 筋的應力并不大；隨著荷載加大，裂縫向上延伸，裂縫部位的混凝土退出 工作，拉應力由鋼筋承擔受壓區的混凝土承擔壓應力，直至破壞。之 就是鋼筋混凝土結構的承載能力極限狀態。,予應力鋼筋混凝土結構： 預應力混凝土結構充分發揮了鋼筋的 抗拉強度優良的特性，充分利用了混凝土 的抗壓強度。 在施工過程中，通過對混凝土結構（構 件）予應力鋼筋張拉、松張，使予應力鋼 筋與混凝土錨固（或粘著）、通過預應力 鋼筋的彈性回縮，對混凝土施加一定的予 壓力，使混凝土結構在進入工作狀態之前 截面內即已存在壓應力，以抵消或減小荷 載作用產生

4、的拉應力，達到控制裂縫、減 小撓度的一種結構形式；并不增加結構的 承載能力。,予拌混凝土： 水泥、集料、水以及根據需要摻入的外加劑、礦物摻合料等組分按一 定比例，在攪拌站經計量、拌制后出售的并采 用運輸車，在規定時間內 運至使用地點的混凝土拌合物。 與予拌混凝土相對應的是現場攪拌的混凝土。 商務部、公安部、建設部、交通部于2003年10月16日以商改發（2003）341 號文 發出：商務部、公安部、建設部、交通部關于在城市城區交通部限制禁 止現場攪拌混凝土的通知，規定“北京等124個城市其他?。ㄗ灾螀^）轄市城 區從2003年12月31日起禁止現場攪拌混凝土，從2005年12月31日起禁止在全國

5、 省轄市以上城市現場攪拌混凝土?！?文件還規定：“ 未經建設行政主管門批準的混凝土生產企業不得向社 會 供應予拌混凝土“?！皬氖掠璋杌炷辽a企業要建立完善的質量控制體 系，在標準化管理、計量管理、工序控制、質量檢驗等方面嚴格執行有 關規定，確保予拌混凝土的質量” 。,預拌混凝土分為通用品和特制品： “通用品 粗集料最大公稱粒徑為20mm、25.mm31.5mm或 40mm，無其他特殊要求的予拌混凝土。” “特制品任一項指標超出通用品規定范圍或有特殊要求的予拌混 凝土。 在 “標準”的4.1.2特制品應規定混凝土強度等級、坍落度、粗 集料的最大公稱粒徑，除通用品規定的范圍外，還可在下列范圍選

6、?。?強度等級：C55、C60、C65、C70、C75、C80。 坍落度：大于180mm； 粗集料最大公稱粒徑：小于20mm，大于40mm。,二、混凝土 2.1、混凝土的材料組成 傳統的混凝土是由水泥、水、砂、石四種材料組成 混凝土中的用水量除了滿足水泥水化的需要，還有一部分是保持混 凝土有必要的流動性，滿足混凝土施工需要，這部分水如果過多，會使 混凝土拌合物離析、分層；在硬化過程中逐漸蒸發，形成毛細孔，使混 凝土的性能劣化 。 混凝土的內分層外分層如下圖示,2.2、高性能混凝土（higf performance concrete） 是指以耐久性為基 本要求并滿足工程其他特殊性能和勻質性要求、

7、用 常規材料和常規工藝制造的水泥基混凝土。 這種混凝土按照右圖所示的技術途徑進行配合 比設計，其特點是選用粒形好、級配合理空隙 率低的優質骨料；用較大摻量的磨細礦物粉或 復合礦物粉料取代水泥，減少水泥用量并改善 混凝土的性能；用高效減水劑減少每m3混凝土 的用水量，降低水膠比和水泥用量，改善混凝 土的孔結構和毛細孔數量，并在制作上通過嚴 格的質量控制，使其達到良好的工作性、均勻 性、密實性和體積穩定性。混凝土具有高性能、 高耐久性是保證混凝土結構耐久性的必要條件 之一。,2.3、現代混凝土的組成材料 2.3.1、水泥：常用的水泥品種有硅酸鹽水泥（P、P）、普通硅 酸鹽水泥（ PO ）、 礦渣硅

8、酸鹽水泥（ PS ）、 粉煤灰硅酸鹽水泥 （ PF ）復合硅酸鹽水泥（）五大品種。常用的強度等級有42.5、52.5， 32.5已經用得不多了。相同品種、強度等級，不同廠家生產的水泥，因 其配料和生產工藝的差異、摻和料的差異，不能混用。選用水泥必須 滿足技術規范的要求，除了注意強度指標，還必須注意水泥的安定性、 凝結時間、細度等指標。根據工程的需要，必要時還應注意水泥的堿 含量、水化熱等指標。 2.3.2、外加劑：是摻量不多，對混凝土性能有明顯影響、具有高技術 含量的材料。 減水劑是外加劑中最常用的品種。最初利用減水劑是為 了減少拌合水，達到降低水泥用量或提高混凝土強度的；或者是保持 水泥、水

9、用量不增加的情況下，增大混凝土的流動性。七十年代以來 逐漸得到廣泛的應用減水劑根據需要可以有減水、保塑、緩凝、引氣 等功能，根據需要還可以有抗凍、早強、微膨脹、抗滲、推遲水化熱 峰值、提高混凝土耐久性等多項作用，成為了混凝土組分中不或缺的 第五種材料,2.3.3、礦物粉細摻合料；常用的有粉煤灰、磨細礦渣粉、磷渣、沸 石粉、偏高嶺土粉、硅粉等。礦物粉細摻合料在混凝土中不僅是起 到填充、分散的作用，更重要的是參與水化，改善混凝土拌合物的施工 性能、提高混凝土的耐久性的重要作用。是當代混凝土的不可或缺的重 要組成成分。可以摻入一種，也可以是兩種以上按一定比例配合的復合 摻合料。 2.3.4、水：混凝

10、土拌合用水的質量、數量對混凝土性能影響極大， 混凝土拌制用水宜用飲用水，當采用其他水源時，應取樣檢驗，水質應 符合混凝土拌合用水標準（JGJ63）的規定。配筋混凝土不得采用 海水水中的氯離子含量宜不大于200mg/l?，F場不得自行往混凝土中加 水，加水會使混凝土劣化。,2.3.5、粗細骨料：宜用非堿活性骨料。應有良好的級配 。 砂：常用的是河砂，在特定條件下，經過技術處理也有用山砂、 海砂、人工砂。 碎石或卵石：粒級和級配合乎要求，粒形良好。（小的空隙、針片 狀少）,和易性良好的混凝土,、裹漿不良的混凝土,2.4、對混凝土的基本要求 混凝土必須在滿足設計要求的強度等級、抗滲等級、耐 久性等指標

11、的前提下，具有良好的施工性能。由于影響混凝 土質量的因素多、變化較大，必須經過試驗試配，才能得出 優化配的合比設計。 混凝土結構的耐久性是當前的熱門話題，混凝土本身的 耐久性是混凝土結構耐久性的根本。 混凝土的耐久性首先是沒有堿骨料活性反應、氯離子 含量嚴格控制在允許范圍、有良好的體積穩定性（失水收縮 ?。?、良好的抗凍性和抗化學腐蝕(氯離子和抗硫酸鹽腐 蝕）。,2.4.1、混凝土、鋼筋混凝土結構的耐久性 混凝土結構自19世紀末期開始應用，因其材料易得、有較好的強度， 可以塑造成需要的形狀，而且我們認為混凝土有較好的耐久性，從而得 到了廣泛的應用。 我們就認為混凝土有好的耐久性，是因為早期的混凝

12、 土工程劣化較少，得到這種看法是因為： 早期工程數量少，劣化過程又需較長時期才能發現 早期水泥強度低，混凝土強度不高，水灰比低，施工養護期長，后期 強度發展及耐久性能優良 碳化環境下，鋼筋有足夠的保護層厚度 凍融環境下，40年代末期起就采用引氣劑，有一定的抗凍性,很長一段時間，人們普遍認為混凝土是一種具有良好耐久性的材料。 隨著時間推移，水泥生產工藝的改變和組成成分的變化、外加劑的應用， 促進了混凝土技術有了很大的發展，特別是水泥生產廠家為了追求水泥高 強、早強，水泥的細度大為增加，使混凝土的強度發展加快、收縮加大。 更由于環境的劣化，混凝土結構的耐久性并不如人們早期的認識那樣理 想，有的混凝

13、土結構建成后不長的時間即已發生開裂、剝落。甚至更為嚴 重的損壞，危及到結構的安全，不得不花費大量的人力、財力進行加固、 甚至拆除?；炷两Y構的耐久性引起了工程界的關注。 50年代開始，二次世界大戰后的重建和資本主義國家經濟高速發展，混凝土結構開始大量應用，包括近 海橋梁和海洋港工結構。60年代初，發達國家交通運輸大發展，開始在冬季下雪的道路上噴灑除冰 60年代末期開始，始料未及的氯鹽引起鋼筋的嚴重銹蝕，開始在發達國家大量出現。20世紀的混凝土結 構未能滿足可持續發展的要求,耐久性是指結構及其構件在可能引起材料性能劣化的各種作用下，能夠 長期維持、其原有性能的能力。荷載作用與環境因素的長期作用都

14、有可 能引起材料、性能的劣化1。 荷載長期作用下的材料性能劣化主要是由于工作應力過高或反復加載 的作用，引起結構的變形、開裂，損壞到混凝土結構的耐久性；這種情 況應在結構設計中予以考慮。 環境作用下混凝土結構的耐久性，是指環境因素（溫度變化、干濕交 替、凍融循環以及環境中水、氣、鹽、酸等）的作用引起的材料劣化。 混凝土結構耐久性表現在混凝土的腐蝕、開裂、剝落；鋼筋的銹蝕,環境作用引起混凝土結構材料的性能劣化,鋼筋銹蝕,碳化引起： 二氧化碳、水分、氧 氯離子引起： 氯鹽、水分、氧 氯離子從外表侵入 近海環境、除冰鹽環境 氯離子從原材料帶入海砂、防凍鹽,混凝土凍蝕 （凍融破壞）,主要與混凝土飽水程

15、度有關，凍融循環使飽水程度增加，到臨界飽和度后很快破壞。,堿骨料反應,混凝土腐蝕,與骨料的堿活性、環境或混凝土中的堿、水有關,混凝土的硫酸鹽、酸、軟水侵蝕,2.4.2、混凝土結構的耐久性設計 在 混凝土結構耐久性設計規范（GBT504762008）第3.1.2條規 定了耐久性設計的內容 1、結構的設計使用年限、環境類別及其作用等級； 2、有利于減輕環境作用的結構形式布置和構造； 3、混凝土結構材料的耐久性質量要求；* 4、鋼筋混凝土保護層厚度；* 5、混凝土裂縫控制要求； 6、防排水等構造措施； * 7、嚴重環境作用下合理采取防腐蝕附加措施或多層防護策略； 8、耐久性所需要的施工養護制度與保護

16、層厚度的施工質量要求；* 9、機構使用階段的維護、修理與檢測要求。,三、混凝土在不良環境下的損壞情況 3.1、堿骨料活性反應： 水泥中的堿（Na2O+K2O ）與砂石中的活性硅的成分發生化學反應 堿硅反應（ASR）（ AAR ）或與某些碳酸鹽骨料發生堿碳酸鹽反應 （ACR ），在骨料界面生成膨脹性的產物，引起混凝土開裂。堿骨料 反應是從內部發生，是一個長期的進程，一般需要若干年才能發現，發 現時往往已經嚴重到無法修復的程度了。 混凝土需要對粗細骨料進行堿骨料活性檢測，有輕微活性的骨料 應使用低堿水泥并控制混凝土的總堿含量。使用足夠分量的粉煤灰、 沸石粉、偏高嶺土粉、礦渣、硅粉等礦物摻合料對堿骨

17、料反應有抑 制作用。,3.2、混凝土保護層不足在干濕交替環境下的損壞 天津某冷卻塔建成17年的情況（干濕交替、凍融、氯離子滲透等綜合因素的、影響下 保護層剝落的損壞情況）,3.3、不良環境條件下混凝土的腐蝕天津某廠管道支架的鹽堿腐蝕(20多年),3.4、干濕交替、沖刷、不良環境、施工質量低下的結構腐 蝕 天津某冷卻塔在使用一年半后的損壞情況（凍融、沖刷、環境腐蝕及混 凝土質量低劣）,3.4、近海環境下的腐蝕情況 山東利民橋建成10年后 的損壞情況,海洋環境下的腐蝕情況,3.6、耐久性對混凝土的基本要求 混凝土結構的耐久性是當前的熱門話題，混凝土本身的耐久性是混凝 土結構耐久性的根本。 混凝土的

18、耐久性首先要保證材料本身的耐久性，水泥、外加劑、要符 合要求，骨料沒有堿骨料活性反應。原材料的質量是保證混凝土質 量的底線。 耐久性混凝土必須是高性能混凝土，它是在滿足設計要求的強度等級、 抗滲等級、耐久性等指標的前提下，具有良好的施工性能。由于影響混 凝土質量的因素多、變化較大，必須經過試驗試配，才能得出優化配的 合比設計。 混凝土的耐久性首先是氯離子含量嚴格控制在允許范圍、有良好的體 積穩定性（失水收縮?。?、良好的抗凍性和抗氯離子、抗硫酸鹽的腐蝕 性；要有良好的施工性能。,四、混凝土施工 在現場大量使用的是預拌混凝土，特殊情況下使用的是自拌混凝土無 論預拌還是自拌，供應的混凝土都是施工的半

19、成品，只有經過施工現場 澆筑成型、養護，才是成品混凝土結構或構件。 運到現場的混凝土拌合物的施工性能隨時間而變化，從坍落度損失直 至初凝；我們需要在它施工性能處于良好的狀態澆筑成型。在此過程 中，一定要對混凝土拌合物做好交貨驗收。這首先是要我們的混凝土的 施工質量符合要求，然后做好交貨驗收。 特別是預拌混凝土，交貨驗收是商品質量和數量的交接。,4.1、混凝土供應 簽訂混凝土供應合同時，不但要了解混凝土的強度等級、需用數量， 談妥銷售價格；還需了解混凝土的用途和對耐久性的要求，結構特點，澆 注方法以及有無其他特殊要求。這些情況應該如實的反饋到技術部門，以 便在確定配合比時，綜合考慮上述因素，配合

20、比最大限度的優化、也能有 對施工現場高水平的服務。 例如我們供應的現場泵送混凝土就要了解泵送的距離、高度、要求的 總供應量和供應的速率。如果有用塔吊吊運的混凝土，就需要了解他的吊 運周期，不了解這些特點就有可能影響施工。 對于有特殊要求的混凝土，就更需要把握它的特點區別于常規供應。 例如我們曾經經常遇到“C50的混凝土，要求3d40Mpa”之類的要求，如 果不加區別，不但高強度等級的混凝土低賣了，而且影響質量整體的評定。 ,4.2、混凝土的施工性能 混凝土的施工性能是指和易性（包括坍落擴展度、粘度）、凝結時 間等。,和易性良好的混凝土,、裹漿不良的混凝土,流動性良好的混凝土 流動性不好的混凝土

21、 U形箱通過試驗 （自密實混凝土要求）,4.3、混凝土要及時澆注 混凝土澆筑前要及時、并穩妥地布置好澆注管道，做好準備后通知 開盤或供應混凝土。不可將混凝土運到現場等待澆筑。 混凝土的施工性能會隨時間增長而劣化 到場的混凝土要在規定時間澆注，混凝土在施工性能良好時，能方 便的入模、振搗。延遲了入模時間，坍落度 / 擴展度損失，會影響混凝 土澆筑甚至無法澆注。 在混凝土供應時，要做到不積壓混凝土運輸車輛，避免因坍落擴展 度損失使混凝土施工性能劣化；還要做到不待車，保證混凝土的及時供 應不出現冷縫。 保持規定的入模坍落度，不得隨意加水十分重要，隨意加水不但會 使混凝土施工性能劣化，更會降低混凝土的

22、強度和耐久性。,3.4、混凝土供應和施工的責任劃分 混凝土施工過程中在保證供應的混凝土質量、做好交貨驗收和前臺 服務的前提下，也要注意責任的劃分。往往有這種情況: 1、現場的混凝土強度達不到要求，應該提醒和幫助施工單位做好現 場試件和及時的養護。 2、區分供應的混凝土取樣的數量，是按統計還是非統計方法評定強 度等級，給以區別對待。 3、某個水下澆注的混凝土超長樁，抽芯取樣時，發現強度沿樁長離 散很大，如果供應時混凝土沒有發生異常，應該是在灌注樁的操作上找 原因。 4、用導管澆注的某個工程，出現了斷樁的情況，是因為中途停頓， 需要判斷停頓的原因和混凝土的施工性能來區分責任。按理嚴格的交驗 就是對

23、混凝土施工性能的判斷。 ,4.5、關于超緩凝高保塑自密實混凝土 對于一些水下澆注的工程，無法振搗，體量相對大一些、澆灌時間 相對較長，而且出不得差錯，規范規定了混凝土的初凝時間應長于混凝 土的澆注時間，需要超緩凝。 有的混凝土遇到有澆注下料困難、振搗的困難不能正常澆注；或水下 混凝土有拔導管困難甚至出現斷樁的情況，造成了很大的損失。都需要 混凝土有高保塑自密實特性。 在武漢地鐵中南站工程中，開發了超緩凝高保塑自密實混凝土。這種 混凝土在要求的時間內保持了要求的坍落度損失超緩凝高保塑，而 且混凝土有良好的粘聚力可以保證混凝土澆入后不需振搗達到自密 實。此項技術水下澆注混凝土的正常進行。對于類似工

24、程保證工程質量 和生產的正常進行有重要的意義。,五、混凝土裂縫的防治： 混凝土結構裂縫出現受到環境、設計、材料、施工等多種因素綜合的 影響，是當前工程界的一項重大技術難題。在混凝土結構耐久性設計 施工技術指南指出了根據環境的作用條件按耐久性設計應考慮的相關 指標。除去環境作用的影響以外，影響裂縫出現的因素有： 、設計因素結構體系、結構構造、配筋率。 、材料因素應用高性能混凝土，混凝土配合比優化； 、施工因素連續澆筑不出冷縫，作好二次振搗，作好早期保濕養 護或保濕蓄熱養護，控制施工荷載。 裂縫控制是一項系統工程，需要綜合治理。,施工期間混凝土結構出現非荷載裂縫，混凝土材料是可能引起原因之 一，因

25、此混凝土在配合比選擇時要注意降低混凝土的水化熱溫升、推遲 溫度峰值出現的時間；供應的混凝土應盡最大可能降低出機溫度并要求 施工單位做好蓄熱養護控制降溫速率。 混凝土失水會出現收縮，對于梁板等平面結構新澆混凝土面暴露在空 氣中，大量失水導致表面開裂；在天熱風大的季節尤為嚴重。會出現表 面已開裂、內部尚未凝固的“結皮” 情況，這種裂縫用壓抹等手段是無法 彌合，需要加漿壓抹，甚至會作為裂縫待混凝土硬化后再作處理。 保濕養護的必要性 2006年6月12日中午，在環境溫度3135、 相對濕度40%左右時，用裂縫框進行混凝土 低齡期收縮裂縫試驗，試件是在太陽照射的 露天制作。試件一振搗抹平后直接暴露，未 加任何遮蓋；試件二在振搗抹平后，立即用 塑料薄膜嚴密覆蓋。晴熱高溫環境中的試件 一約在四小時左右表面結皮、開裂，在同環 境中的試件二，因有塑料薄膜覆蓋，只有極 少量細微裂縫出現。 ，,關于大體積混凝土的裂縫控制 當混凝土的水化熱溫升和混凝土的收縮（主要是干縮）的影響亦不可 忽略時，此混凝土結構應按大體積混凝土結構控制溫度收縮裂縫的要求 施工。 歷來重視混凝土的水化熱溫升一般認為采用大流動性泵