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止于至善

有混凝土的地方,就会有我

 
 
 

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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学、河北工大、北京交大硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员、混凝土耐久性专业委员会委员,全国混凝土标准化技术委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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关于混凝土-我的几点感悟(四)  

2017-08-02 10:18:44|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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8 关于外加剂

从1824年阿思普丁取得水泥专利,至今已经快200年了,但回过头来看,这快200年时间里,水泥无论从配料到生产,并无革命性的提升与变化,但混凝土却有了翻天覆地的变化,最主要的原因在哪里?——外加剂!

外加剂的出现推动了混凝土的发展,是我们可以根据需要选用不同的外加剂来实现相应的性能。比如冬季施工用防冻剂、引气剂解决施工期间混凝土抗冻问题和硬化后耐久性问题,夏季施工的缓凝剂克服高温带来的坍损快的问题,后浇带或地下室采用膨胀剂解决抗收缩问题,海工混凝土通过掺用阻锈剂抑制钢筋锈蚀、喷射混凝土掺用速凝剂快硬等等等等!可以说,没有外加剂就没有混凝土的进步!

但是在外加剂应用中,最基本的概念和观念一定要有,而不能盲从盲目,我还是再强调一下:一定要加深对最基本概念的了解和理解!!!比如膨胀剂,做混凝土的人都知道,混凝土硬化过程也是个收缩过程,难免产生裂缝,一旦开裂,又造成很多安全性和耐久性的隐患!因此,掺用膨胀剂是惯用的做法!现在的膨胀剂一般是双膨胀源:硫铝酸盐和氧化钙!下面公式是反应膨胀的机理,从这里可以看出氧化钙与水生成氢氧化钙,体积膨胀,硫铝酸盐与氢氧化钙、硫酸钙和水又生成带32个结晶水的水化硫铝酸钙,也就是钙矾石,水泥水化物的一种。

这个公式回答了两个问题:

1)膨胀剂内掺(计入胶凝材料总量)还是外掺(不计入胶凝材料)

既然有水化作用,产生水泥石,当然是内掺!!!

2)高强度等级混凝土是否要掺入膨胀剂

一般而言,很难听强度等级越高,自收缩越大,那么,掺入膨胀剂就是很自然想到的!但是,高强度等级肯定要低水胶比,比如都在0.35以内,理论上,水泥能完全水化再加上胶凝孔毛细孔内的水分,水胶比为0.38,所以冯乃谦先生要求高性能混凝土的水胶比要低于0.38,从公式里可以看出,膨胀剂药发生膨胀反应,就要大量的水,高强混凝土里,自身水化反应的水都不够用,哪还有水让你去膨胀?

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另外,加了膨胀剂,更要加强养护,否则裂得更厉害,这里道理不再细讲,会专门有文章详细介绍!

下图是加入膨胀剂后的混凝土与普通混凝土就养护制度不同,收缩量的一个对比!

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补偿收缩混凝土与普通混凝土的长度变化特性

从这张图很清楚看到,加了膨胀剂,养护不到位一样收缩!!!不要以为加了膨胀剂就万事大吉!

2000年左右,我在天津滨海大道做沿海高速技术支持工作,其间,很多朋友给我介绍防腐剂,设计图纸也设计要加入防腐剂(主要是桩基),因为沿海地区腐蚀严重,各方都很重视!

但防腐剂当时并无标准,没这个提法!我便问材料经销商,防腐剂的机理是什么,他回答不上来。我说那我来讲吧,对钢筋混凝土,无非是防混凝土劣化或钢筋锈蚀。对混凝土而言,防混凝土腐蚀,在滨海环境下,通过减水剂降低水胶比、通过掺入掺和料消纳水化产生的石灰,提高密实性就可以做到,对于抑止碱-骨料反应,理论上锂盐可以,但没听说大规模工程院用。剩下就是钢筋,钢筋防什么?锈蚀!桩基是绝氧环境,基本不会锈蚀!后来他告诉我,实际就是阻锈剂!

沿海地区主要的腐蚀因素就是硫酸盐、氯离子、镁离子等,对有碱活性骨料,还要考虑加钾离子和钠离子。其中,让大家最关注的就是氯离子对钢筋的锈蚀作用,下面示意图说明了钢筋在氯离子作用下的锈蚀过程::

从这个和公式可以看出:

氯离子在反应的前后不发生变化,氯化亚铁络合物只是中间产物,最终产物还是氯离子,也就是说氯离子参加反应只是起到个搬运工的作用,在氢氧根离子作用下产生请氧化亚铁。

对钢筋锈蚀,则必须有氧气和水才能发生!

作为桩基,根本就不具备这个反应前提!这就像非给三亚人们每人发一套防寒服!穿了还中暑呢!!!

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也就是说,桩基根本就没有掺阻锈剂的必要,而且只有害处没有好处!我后面一篇《沿海地区桩基防腐与相关问题探讨》专门讨论了这个问题!

很有意思,大概2000年左右,有个专门针对桩基防腐的研讨会,邀我去做报告!我就这个专题做了发言,上台之前,台下好多朋友与我打招呼:闻博士,来了啊......我热情洋溢地讲着讲着,发现有点不对头了,台下掌声没了最后讲完,主持人很尴尬宣布有请下一位,我灰溜溜下台了,稀稀拉拉的掌声都没有了,包括会议主办方,包括台下嘉宾,大多卖阻锈剂!

后来有次中建培训,培训间隙,我与清华大学冯乃谦老师提到以上两个问题,他很认可:对呀,就是这么回事,怎么很多人会不理解呢?

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