特页3——水泥与混凝土的适应性与工作性技术要素。

第一篇：特页3——水泥与混凝土的适应性与工作性技术要素。

特页3混凝土与外加剂与水泥的适应性的主要因素

混凝土是人类的重大发明,混凝土的出现开始了人类建筑史的革命。

混凝土外加剂的应用是混凝土生产的重大进步。

混凝土集中搅拌站的出现,使建筑材料混凝土的生产走向了工业化、节能化的道路。

【活化废渣复合粉】是在混凝土中加入等量或规定量的【活化废渣复合粉】微粉，其中有各个级别的废渣复合的无机盐和补充一定量的细集料，可以增强抗硫酸盐侵蚀，减少氯离子扩散。以进一步减少发生碱骨料反应的风险，降低早期温升，减少微裂缝的产生，促进后期强度发展。

1，外加剂与水泥产生不相适应问题的主要因素

混凝土的性能不仅取决于组成材料的性能,更取决于材料之间的适应性及混凝土配合比。

“水”与水化反应：

水泥的水化反应需要不到水泥质量25 %的水,但水泥遇到水会形成絮凝结构将水包裹在里面,为了使水泥水化更完全和提高混凝土施工性能需要加入更多的水,外加剂的加入能够在水泥颗粒表面定向吸附,使水泥颗粒表面带有同性电荷,因斥力作用而分离开来,从而释放出水泥絮凝结构包裹的水份,使更多的水参与水化反应、提高流动性。

水泥颗粒对外加剂吸附性的大小及外加剂作用的损耗大小,反应了外加剂与水泥的适应性好坏。

外加剂与水泥的不相适应性问题是让所有商品混凝土厂家的担心和头痛的问题,而出现问题后,最终总归罪与外加剂,外加剂与水泥的不相适应性有外加剂本身的质量、化学成分的因素,主因却常是水泥及掺合料等的因素有关,无论是普通减水剂、奈系高效减水剂还是第3 代聚羧酸系高效减水剂都会出现与水泥的不相适应性的情况,影响外加剂与水泥的适应性的因素很多,主要有:

外加剂自身的因素：

外加剂(减水剂)的品种不同、结构官能团的不同、聚合度不同、复配组分不同等等因素的影响均会影响与水泥的适应性。不同厂家生产工艺、技术水平、质量管理水平不一样,产品必然有差异。

水泥的碱含量 ：

碱含量过高(碱含量> 0.8 %)的水泥或碱含量过低(碱含量< 0.5 %)的水泥,也容易与外加剂产生不适应。水泥中碱主要来源于所用原材料,特别是石灰和粘土。

含碱量过高或过低的水泥,在某些品种外加剂加入时,会引起水泥中石膏溶解度变化,使水泥矿物成分

C3A 水化速率加快,需水量增大,工作度损失也变快。

这时加入可溶性Na2 SO4 ,能够提高其与外加剂的适应性。

粉煤灰、矿粉的掺入能够与水泥的水化产物Ca(OH)2 发生二次反应,降低混凝土的碱度,使外加剂与水泥的适应性有所改善。

水泥的选择:从外加剂与水泥产生不相适应问题的因素中,可以发现需水量大的水泥,更容易出现与外加剂不相适应问题。

水泥：——C3A 含量6%～8%，总碱量不大于1%，标号大于525 号（42.5）的普通硅酸盐水泥；

砂：符合GB/T14684 要求，细度模数2.6～2.9 的中砂；

石子：符合GB/T14685 要求，级配二级，5mm～10mm占40%，10～20mm 占60%；

水：符合JGJ63 要求。

配合比——水泥用量：（330〒5）Kg/m3；

砂率：36%～40%，掺引气型外加剂时比基准混凝土低1%～3%；

外加剂掺量：按客户推荐掺量；

用水量：应使混凝土坍落度达（80〒10）mm。

混凝土搅拌——采用60L 搅拌机，拌合量不小于15L，不大于45L，搅拌时间3min，出料后再人工翻拌2～3 次。

检测项目——坍落度，凝结时间，泌水率，抗压强度，含气量，抗折强度，劈裂抗拉强度，弹性模量，抗渗性，收缩性，抗冻性，碳化，受压徐变，钢筋锈蚀及抗压疲劳强度等。

第二篇：水泥与混凝土的研究

水泥与混凝土的研究

一种模拟钢纤维钢筋自密实混凝土抗拉行为的完整方法 摘要：目前的工作是继续进行试验和数字的研究。此研究是为了推广一种能够模仿钢纤维钢筋自密实混凝土的抗拉行为的数显工具而进行的。钢纤维钢筋自密实混凝土被视为一种两相材料。其中，自密实混凝土基质的非线性材料行为由一种三维的涂有油漆的一种带裂痕的模具而模拟，而钢纤维则被认为是一种嵌入的短的缆索，并以一种蒙特卡罗的方式分布于自密实混凝土基质中。钢纤维中的内应力是由源于实行的纤维拔出试验的加压与卸载原理来获得的。这种数显方案的效果是通过所做的模拟抗拉行为的实验来评定的。这种数字模拟方法显示出与试验结果很好的吻合。

关键词：钢纤维钢筋自密实混凝土

微观力学

抗拉性能

有限元分析

正文

1、介绍

在钢纤维钢筋自密实混凝土中，SFRC，钢纤维和基质是通过一个微弱的界面联接在一起的，此界面行为对于理解和精确模拟SFRC的一种建模的钢纤维加强拉伸性能综合办法自密实混凝土

V.M.C.F.库尼亚，丙，J.O.A.O.巴罗斯，丙，和J.萨纳-克鲁兹，ç

一ISISE，工程部，科学与技术学院，对重点税源监控操作系统-蒙特斯é奥拓杜罗，维拉真实，葡萄牙UTAD大学

b结构分部，DEP的保护。土木工程，米尼奥，Guimarães的大学，葡萄牙 ç ISISE，可持续性和结构工程学会创新

摘要

目前的工作恢复进行的实验和数值研究为一个数值模拟工具钢纤维拉伸行为能力的发展而加强自密实混凝土（SFRSCC）。SFRSCC假定为两相材料，其中鳞状细胞癌基质非线性材料的行为是由三维弥散裂缝模型为蓝本，并假定钢纤维作为嵌入在SCC的矩阵根据蒙特卡罗方法分布短电缆。在钢纤维的内力取自执行的纤维拉拔试验得出的应力滑法。这一战略的表现被评为数值模拟拉伸试验所进行。数值模拟表明与实验结果相吻合。关键词：钢纤维自密实混凝土;细观力学（c）条;拉伸属性（C），有限元分析

（三）

第三篇：系统动态性与环境适应性

系统的动态性与环境适应性

根据教材，的确分清什么是系统的动态性，什么是系统的环境适应性，有些老师干脆把系统的动态性默认为系统的环境适应性，这就完全错了。

系统的属性，很多，只要你说出来，有道理，都是系统的属性：如层次性、非加和性、多样性、秩序性等等。不同的属性，从不同角度解释系统，针对性有所不同。

动态性，主要是说系统随时间变化的一种属性，有些书把它称“时变性”，一个意思。把电风扇看成一个系统，一方面，这个系统随时与所处的环境存在物质与交换，电风扇的微观结构、组织结构发生变化，如塑料构件的老化、铁质构件的老化，都是动态性的表现；另一方面，系统是有一定功能的，存在一定的输入与输出，电流输入，产生风、热量，在这个过程中，零件之间由于相对运动而产生磨损，与原先的系统，略有变化，这也是动态性。系统的环境适应性，主要是指系统保持和恢复原有特性能力，泛指一个系统在环境中的生存的能力。有些系统，其环境适应能力强，当然有些差。还是电风扇为例，如果制造商使用劣质塑料、劣质钢材，那么这个电风扇的保持原有特性的能力差。

根据上述特点，我们在生产生活中，就有了针对性。如铁质护栏，相对而言，它是稳定的，能够保持原有的特性，在一定的时间内能起到应有的作用，这是它的适应性。但由于铁质护栏长期与空气中的氧、雨水接触，产生微观化学变化，这是动态性，随时间而变。根据这种现象，人们产生一种行为，给铁质护栏上漆。人的行为，不是系统的特性，而在系统思想指导下的行为。

第四篇：水泥与混凝土结构与性能 考试总结

一、水泥诱导期研究的意义，C3S诱导期的形成及结束的主要机理。

（C3S）水化分五个阶段：诱导前期（15min)、诱导期、加速期、衰退期、稳定期。诱导前期：加水后立即发生急剧化学反应，但持续时间较短，在15min.内结束。

诱导期：反应速率极其缓慢，持续2~4h（水泥浆体保持塑性）。初凝时间基本相当于诱导期的结束。加速期：反应重新加快，反应速率随时间而增大，出现第二个放热峰。在达到峰顶时本阶段即告结束（4~8h），此时终凝时间已过，水泥石开始硬化。

减速期：水化衰减期，反应速率随时间下降的阶段（12~24h），水化作用逐渐受扩散速率控制。稳定期：反应速率很低，反应过程基本趋于稳定，水化完全受扩散速率控制。1屏蔽水化物理论（保护膜假说）

C3S在水化初期形成的水化物的Ca/Si高，逐渐在未水化的C3S周围形成一个致密的保护膜层，从而阻碍了C3S的进一步水化，使放热速率变慢，Ca2+向液相中溶出的速率降低，并导致诱导期开始（进入诱导期）。当初始水化物由于相变等原因转化为渗透性较好的二次水化物时(C/S为0.8～1.5、呈薄片状），保护层区的渗透率提高，因而水及溶出离子又逐渐通过膜层而使水化速率加快，导致诱导期结束而进入加速期。

2富硅双电层和Zeta电位理论(Skalny&Young)当C3S与水接触后在C3S表面有晶格缺陷的部位即发生水解，使Ca2+和OH-进入溶液，溶液中的Ca2+被该表面吸附而形成双电层，它导致C3S溶解受阻而出现，在C3S粒子表面形成一个缺钙的富硅层。但由于C3S仍在缓慢水化而使溶液中CH浓度继续增高，当达到一定的过饱和度时，CH析晶，双电层作用减弱和消失，因而促进了C3S的溶解，这时诱导期结束，加速期开始。3CH核晶延迟理论

重要理论之一.Young把Ca 2+浓度随时间的变化与C3S的水化放热曲线相联系，Ca 2+浓度最大值出现时诱导期结束，并和CH 最初发生核晶作用时间一致；当溶液中Ca 2+过饱和时CH结晶，此时Ca 2+ 浓度为饱和时的1.5~2倍。诱导期的产生是由于SｉO4-对CH结晶的干扰，使CH结晶延迟,只有当高度过饱和下才形成CH核晶，此时诱导期结束． 4晶格缺陷理论

Ｍaycok认为水化速率及诱导期长短取决于晶格缺陷的数目（与C3S的活性有关）：即晶格错位，空位等不规则状态，它是活化点并决定了诱导期的长短。5 CSH核晶理论

Fierens认为水在C3S表面进行化学吸附,首先在活化点生成水化核(CSH)并溶解出部分少量C3S，CSH生长并放热，CSH核达到临界尺寸时,诱导期结束.6渗透压理论

Double等认为：C3S加水后生成一半透膜,水可渗入, Ca 2+可渗出,而SｉO4-离子不能透过.因此在膜两边形成浓度差即产生渗透压,当渗透压达一定值时,膜胀破,诱导期结束.半透膜胀破的时间决定诱导期的长短。诱导期研究的争议及焦点

C3S及水泥水化诱导期研究的争议及焦点在于一致溶解和非一致溶解。一致溶解认为C3S 表面的CaO和SiO2溶解一样多，而非一致溶解则CaO多，近来研究认为C3S及水泥水化是非一致溶解。

研究诱导期的意义

C3S及水泥水化诱导期的存在对实际应用有十分重要得意义，因为只有保持一定水化诱导期，浆体才具有流动性，砂浆和混凝土才能成型。

二、水泥主要水化产物种类及其对水泥石或混凝土性能的影响。

水化产物：CH、Aft、Afm、C3S、C2S与C3A（自愿背）【第一阶段：从水泥拌水到初凝为止, C3S与水迅速反应生成饱和CH溶液, 并析出晶体, 与此同时石膏也进入溶液与C3A反应生成细小的钙矾石晶体, 这一阶段水泥浆体呈塑性状态。水产物尺寸细小，数量又少。

第二阶段：初凝到24小时，水泥水化加速，生成较多CH、AFt，同时水泥颗粒上长出纤维状CSH凝胶体，将各颗粒初步联接成网，水泥浆凝结。网状结构不断加强，强度相应增长。

第三阶段：24小时以后，石膏耗尽，AFt转化成AFm，还形成C4(A,F)H13。CSH、CH、AFm、C4(A,F)H13数量不断增加，水化产物数量不断增加,结构更致密，强度提高。】 C-S-H凝胶：纤维状体系，是水泥石强度的主要来源。C-S-H凝胶的凝胶孔结构影响对水的吸收，对水泥石干燥收缩产生影响。水化开始时，C-S-H凝胶形成的覆盖层会减缓水泥的水化作用，一定程度上影响凝结时间。

CH晶体：结晶完好、六方板状、层状晶体，水泥石中最易受侵蚀物质．对水泥石的强度贡献很少。其层间较弱的联结，可能是水泥石受力时裂缝的发源地和侵蚀离子的快速通道。

CH的有利作用：是水泥石的主要组成，是维持水泥石碱度的重要组成，是其他水泥水化产物稳定存在的重要前提。

CH的不利影响：属于层状结构，易于产生层状解理，大量存在于集料与水泥石的界面，影响混凝土的强度和耐侵蚀性能(抗钢筋锈蚀性能、抗碳化性能、抗溶蚀性能、体积变形性能等密切相关)，被视为混凝土中的“薄弱环节”。水化硫铝酸盐

AFt晶体: 六方棱柱状、针棒状晶体、棱面清晰，主要出现在水化早期。AFm晶体: 六方板状、片状晶体，成簇或呈花朵状生成，水化后期。

AFt的形成常常伴随着明显的体积膨胀，水化期间，控制AFt的形成，由此产生的膨胀是补偿收缩水泥的基本原理

水化速度：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S(24h：大约有65%的C3A水化，C3S水化50%左右)放热量：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S(特别是早期)抗压强度： C3S＞C2S＞C3A＞C4AF 在水泥混凝土中作用：C3S早期强度来源；C2S后期强度来源。耐化学侵蚀性：C4AF＞C2S＞C3S＞C3A 体积收缩：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S

三、描述C-S-H凝胶的主要形态、模型及其结构。

形态

Ⅰ型纤维状凝胶粒子：水化早期，刺状、针状、柱状等，典型粒子长约0.5~2 μ m，宽一般小于0.2μm。

Ⅱ网络状凝胶粒子：与Ⅰ型纤维状凝胶粒子同时出现，截面与Ⅰ型纤维状

凝胶粒子相同的长条形粒子，通过端头交叉而连接成三度空间网络。但这种粒子在纯C3S和C2S水化时很少出现。

Ⅲ型不规则等大粒子状凝胶粒子：粒子尺寸一般不大于0.2 μ m，它在水泥石中常以集合态存在，但由于特征不明显而被忽略。

Ⅳ型内部产物的凝胶粒子：在水泥粒子原来边缘形成的内部水化产物，它与其他水化产物保持紧密接触，外观为紧密集合的约0.1 μ m的等大粒子组成的绉皮状集合体。其他人的观点：

Taylor认为：在短龄的水泥石中Ⅰ型纤维状凝胶粒子占主要地位，Ⅱ型网络状凝胶粒子也常有发现，Ⅲ型不规则等大粒子状凝胶粒子要在水化到一定程度后才出现，占重要地位，Ⅳ型内部产物的凝胶粒子则不易见到。C-S-H凝胶模型

①Powers-Brunauer模型 ：C-S-H是粒径大约为14nm的刚性颗粒，形成层状的托勃莫来石凝胶，具有很高的比表面，颗粒间的凝胶空隙率为28%。孔隙口径小于4埃，所以凝胶孔只能容水分子进入。任何没有被凝胶填充的空间称为毛细孔。凝胶粒子由范德华力结合，C-S-H凝胶在水中的膨胀性是由 于单个粒子间存在水分子层而导致粒子的分离。

②Feldman-Sereda模型：微观结构视为硅酸盐不完整层状晶体结构，与Powers-Brunaue模型比较，该模型认为水的作用更加复杂，其中的一部分水在凝胶结构的表面上形成氢键，另一部分则物理吸附于表面上。③Pratt等人采用带湿样池的TEM观察未经干燥的原始试样，建立了早期，中期和后期产物的概念。早期产物又称Ｅ型C-S-H，是薄片形态 ；中期产物又称Ｏ型C-S-H，是无定型凝胶，它可能发展成Ⅰ型纤维状凝胶粒子，也可在以后发展为Ⅲ型不规则等大粒子状凝胶粒子；后期产物是致密凝胶物质，由于此时粒子周围空间已经填满，主要在粒子原来占据的空间生长（它与Ⅳ型内部产物的凝胶粒子接近）。

④C-S-H结构模型：Jenning提出了C-S-H 纳米结构的凝胶模型，该模型认为C-S-H 凝胶最小结构单元(globue 胶束)近似为直径小于5 nm 的球状体。这些球状体堆积在一起形成2 种不同堆积密度的结构，称作高密度水化硅酸钙凝胶(HD C-S-H)和低密度(LD)水化硅酸钙凝胶(LD C-S-H)。这两种堆积形态大体上与 “内部水化产物”和 “外部水化产物”形貌相对应。在C-S-H 中含水的区域包括层间空间、胶粒内孔(intra globule pores，IG，尺寸≤1nm)、小凝胶孔(small gel pores，SGP，尺寸为1～3 nm)和大凝胶孔(larger gel pores，LGP，尺寸为 3～12 nm)。

四、混凝土中孔的作用，孔与混凝土强度、收缩、抗冻性、渗透性的关系。

1孔的作用

有利作用: 水化通道、水化产物空间;特殊形状的孔对抗渗、抗冻有利;特殊环境需要孔，如保温、吸声、隔热、轻质等;为某些工艺提供条件。

不利作用: 孔隙率提高，强度下降;孔中水运动，产生干缩或湿胀;粗大的孔容易产生碳化、抗渗性下降;大孔中水饱和，抗冻性下降;孔多钢筋易锈蚀;孔中进水，热工性能下降等。—孔是混凝土性能劣化的主要内因之一。

2孔结构与性能的关系

强度：不同孔径的影响略有差别，总的来说，孔结构的存在使混凝土的强度降低。收缩：孔径分布的不同对混凝土收缩影响程度不同，小孔径比例增大，收缩会有相应的增加

抗冻性：孔结构能很好的改善混凝土的抗冻性，引入微小球形气孔是提高混凝土抗冻性的重要技术途径。渗透性：孔的类型决定了不同孔结构的影响不同，对于通孔，会使混凝土的渗透性增加，对于闭孔，孔隙率高低不影响渗透性。

测孔方法：光学显微镜、压汞法、吸附法、SEM,小角度X衍射，氦流法、核磁共振等。引入的气孔作用机理：

a水压很高，可使毛细孔间的水泥石破坏； b引入的气孔可以释放水压，避免高压水的产生； c大量的空气泡减小了水释放的平均距离； d引入的微小球形气孔有利于抗冻害性能的改善。

五、水泥石与集料界面区的特征、形成机理、改善措施。水泥石与集料界面区的特征：1）水泥石-集料界面并不一个“面”，而是一个有一定厚度的层（0~100μm）。2）由于从水泥石向集料表面方向形成水灰比梯度而产生；3）从水泥石本体向集料表面，水灰比逐渐变大，有利于结晶体形成、长大。

过渡区典型特征：1）W/C高；2）孔隙率大；3）CH和钙矾石结晶颗粒大、含量多；4）CH、AFt取向生长。界面区形成机理：

1）集料表面带电使浆体中的水分子强烈定向，并使集料表面附近水膜变厚；

2）只有阳离子Ca2+受电场作用，活动度较大，易迁移到集料表面附近，故此处的Ca(OH)2达到饱和浓度，首先在集料表面上结晶，形成Ca(OH)2结晶——产生取向排列。

3）由于在集料与水泥浆体接触区水灰比局部升高，扩散到这里的Ca 2+浓度较低，因此晶体生长速度大于成核速度，所以晶体粗大。AFt相和Ca(OH)2晶体的富集现象出现—孔隙率增加。改善措施

1）调整配合比：其一是调整用水量，尽可能降低水灰比，减少用水量。其二是调整水泥用量。

2）选择合适的集料：集料与水泥的相容性考虑：相近为好。集料的几何性质对界面性质的影响不容忽视：一是集料的粒径。二是集料的表面形状。

3）水泥裹砂（石）工艺；预热集料工艺；压蒸工艺；掺加聚合物；掺入火山灰质混合材；加晶种；掺入膨胀组份；超塑化剂的影响

一、新拌性能：主要内涵、相关流变概念、影响因素及改善措施； 主要内涵：

混凝土的工作性，也成和易性，是指混凝土混合料易于各工序施工操作，并获得质量均匀、结构密实的混凝土的性能。包括流动性、粘聚性和保水性。

流动性：混合料在自重或机械振捣作用下，能流动并均匀密实地填满模板的功能。它主要反映混凝土混合料的稠度，关系施工振捣的难易和浇筑的质量。

粘聚性：混合料各组分材料之间具有一定的凝聚力，在运输和浇筑过程中不致发生分层离析现象，使混凝土保持整体均匀的性能。

保水性：混凝土混合材具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象。保水性差，混凝土内部易形成泌水通道，降低混凝土的密实度和抗渗性，使硬化混凝土的强度和耐久性受到影响。

综合来看，上述三种性能在某种程度上是相互矛盾的。通常情况下，粘聚性好则混凝土在保水方面表现较好，但如流动性增大，则其保水性和粘聚性往往变差，反之亦然。工作性良好的混凝土指既具有满足施工要求的流动性，又具有良好的粘聚性和保水性。良好的工作性既是施工的要求也是获得质量均匀密实混凝土的基本保证。

1、变形与流动

变形—实际包含三种含义：对弹性体—称为应变；对塑性体—称为永久变形；对液体—称为流动。

流动—在不变剪切应力下，材料随时间产生的连续变形。

流动：塑性流动（塑流）-材料内部的抗剪应力与流速无关的流动。

粘性流动（粘流）-应力随流速增加的流动。

固体“流动”—其产生应变的大小。不决定于作用力大小，而决定于作用时间长短产生的应变。

变形的产生只有在剪切力的作用下才有可能-才会使不同物体产生不同的变形（弹性应变、塑性永久变形或粘性流动）。

2、弹性、塑性与粘性

弹性：当超过物质弹性极限时，物质就失去弹性，产生的若不是断裂，就是塑性变形。

塑性：为非可逆变形。从微观结构分析-是由沿晶体滑移面发生剪切应力而引起的。发生塑性变形的条件是不同时出现断裂现象。

粘性：是包括气体和液体在内的流体，其内部结构阻碍相对流动的一种性能。

在流动的液体中，若在平行于流动方向分成不同流速的若干层，则相邻两层间所产生的与平面平行而与流向相反的阻力即为粘性，或称为摩擦。

粘性对温度敏感。液体升温时粘度减小，而气体升温时粘性增大。

3、强度：在应力作用下，当符合胡克定律的固体物质的应变无限增加时，会出现两种可能：

如该物体具有塑性，则在超过屈服值后呈圣维南体变形，即在应力不变下，塑性变形无限制地发展；

如该物体属于脆性体，则在达到某一应力值时，即出现脆性断裂。

出现以上两种后果时的应力，都称为该物质的强度。常称其力学强度（以区别其他光、声等强度）。

所谓破坏强度-是物体承受变形的极限。它决定于物体吸收弹性势能的能力，即弹性极限。

强度与弹性同样与荷载速度及持续时间存在密切关系。

4、脆性：在外力作用下，直到破碎前不出现塑性变形而仅出现弹性变形，或在出现塑性变形前即告断裂的性能。脆性材料的强度不可能超过弹性极限。

5、延性：是与脆性相反的性能。是材料在破碎前所能承受塑性变形的能力。

6、韧性：在外力作用下，材料在塑性变形的过程中吸收能量的能力。或者说，材料在达到断裂前，单位体积内所需消耗功的总量；韧性实际是强度和延性的综合。水泥混凝土从结构改性来说，主要目的是从脆性改向韧性（既是提高其“断裂功”）。

7、结构粘性：一种悬浮分散系统的粘性液体，静止状态下形成的是比较致密的复杂结构，显示有较大粘度。当加以搅动时，结构随剪切力的增加而变得松弛，阻力减小，粘度降低。但搅动停止后就很快恢复致密结构。这种可变粘度的现象称为结构粘性。

8、触变性：材料经历“在剪切力作用下表面粘性降低，紧接着当剪切力移开时逐渐恢复；其影响是随时间变化的”。真正的触变性流体显示一个完全可逆的过程。

其与结构粘性的主要不同是：可逆转变极慢，而前者是瞬间互变。

水泥浆体结构形成的初期具有触变性，但在一定阶段后即告消失。因此，触变性可作为水泥浆体结构形成和发展的标志之一。

9、弹性后效：某些材料在外力持续作用下会产生发展十分缓慢的变形，当外力移走后，变形消失也十分迟缓，这种现象称为弹性后效（或弹性滞后）。

一般弹性变形在物体中的传递都是按声速发展或消失的，而弹性后效则已非常慢的速度传递。一般高分子材料（如橡胶等）具有极大的弹性后效，故常称其为高弹性材料。

10、徐变（蠕变）：从流变学考虑，混凝土的徐变主要是一种弹性后效的表现。

11、应力松弛：在外力持续作用下发生着变形的材料，在总变形值保持不变下，由于徐变渐增，弹性变形相对渐减而引起材料内部应力随时间延续而逐渐减少。从热力学观点分析，材料受外力作用而长期保持着一定的变形，则贮存在材料中的弹性势能必将逐渐转变为热能。这种从势能转变为热能的过程，即能量消散过程，就是应力松弛现象。影响因素：拌合物的水含量、水胶比、集料性质（数量、粗细集料相对比、外形与特征、内部孔隙率等）、时间和温度、水泥的性质、外加剂、混合材料

改善措施：

二、离析与泌水的现象、影响因素及改善措施；

1、离析：新拌混凝土成分的析出-形成不均匀拌合物。通常指砂浆和粗集料产生分离。影响因素：

集料颗粒尺寸，较大的最大颗粒尺寸（大于25mm）和大颗粒比例 粗集料的密度，粗集料的密度比细集料高

粗细集料比例，混凝土中较细集料数量的减少（砂或水泥）

集料形状及表面特征，不是光滑、匀称的颗粒，而是形状不规则，粗糙的颗粒 混合物的湿度，太干或太湿的混合物

改善：掺加引气剂和级配好的混合材料—可降低混凝土的离析

2、泌水：混凝土体积已固定，但还未凝结前，水分的向上运动。泌水是混凝土离析的一种特殊形式。影响因素：同离析。或：http://wenku.baidu.com/link?url=z9_TmAA3zWWzmjXvKPzjt2olcDJrAFdcMbjgkOwWQIlf8OUCp3cG76oVhkO7AIVzwZGzisfYncMAaQuf-6oIAMD9C9UULVTIs3VmvceeJCm

改善措施：

增加水泥细度或使用火山灰和微细矿物外加剂； 增加水泥的水化速度，或是使用含有高碱成分和高C3A成分的水泥（可能会产生其他不好影响）。或使用CaCl2（可能会有不好影响）； 使用引气剂（非常有效）；

保证满意工作性前提下，减少水含量。

三、正常及反常凝结的表现与影响。

正常凝结：混凝土的凝结是新拌混凝土具有硬度的开端。凝结是真正的流质态到真正的固化态之间的状态过渡期。

反常的凝结行为：

假凝结：混凝土可能会在混合完成后的短时间里快速变硬。重新搅拌又恢复流动性，且混凝土会继续进行正常的凝结。该现象通常是由石膏结晶引起的，也称石膏凝结。是无害的。也可能是混合完成不久形成过量钙矾石引起的。表面电荷反常集中可能引起浆体絮凝和高度的触变性。瞬间凝结（闪凝）：若水泥中C3A活性很高-可能发生闪凝（也称快速凝结）；是由于单硫型水化硫铝酸钙大量形成和其他的铝酸钙的水化引起的。其是不能被进一步混合所终断的快速凝结，意味着混凝土已产生了一定的强度。因此，闪凝是一种比假凝结更严重的情况。目前，闪凝对硅酸盐水泥来说，已通过使用石膏控制C3A水化而消除了。偶尔使用外加剂可能会增加C3A水化而发生闪凝。C3A和石膏含量高时，钙矾石的形成也可能引起闪凝。

*反常凝结的防止：改用另一种适当的外加剂；不使用外加剂；改变水泥中石膏含量；外加剂加入前少量水泥的预水化（主要是C3A）

四、力学性能：界面过渡区与力学性能的关系；

目前还没有标准试验方法测量ITZ强度及更为重要的集料颗粒与ITZ间的粘结强度。浆体-集料粘结强度增大，混凝土抗压、抗拉、抗折强度也增大，增加幅度约为5%~40%，且抗拉强度的改善程度大于抗压强度。目前改善界面过渡区最有效的方法—加入硅灰（水泥质量的10%~15%）。其他技术包括加化学试剂（表面活性剂或水玻璃）也开始研究。

对于普通混凝土：界面过渡区的改善不一定导致混凝土行为较大的改变。质量较好的浆体-集料粘结使混凝土强度少许的增加在很大程度上会被所获得的材料脆性增大所抵消。

对高性能体系：改善界面过渡区而获得高粘结强度是比较重要的。

五、抗压强度的相关概念、破坏机理、影响因素及改善措施； 抗压强度的相关概念：混凝土

立方体抗压强度标准值：以150mm边长的混凝土立方体试件在20±2℃，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护28天，用标准实验方法测得具有在95%保证率的抗压强度，用fcu，k表示。C30表示混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k＝30N/㎜².破坏机理：混凝土的破坏过程大致认为有5个阶段：Ⅰ-界面裂纹无明显变化；Ⅱ-界面裂纹增长，无明显砂浆裂纹；Ⅲ-出现砂浆裂纹和连续裂纹；Ⅳ-连续裂纹迅速扩展,汇合,贯通； Ⅴ-裂纹缓慢增长；Ⅵ-裂纹迅速增长

影响因素：材料：水泥、集（骨）料、水、外加剂、掺合料等;配合比：水灰比、单位水泥用量、骨料用量、浆骨比等;施工和养护：搅拌、运输、浇灌、捣固等方法,养护温度、湿度、龄期等;试件形状和尺寸、加荷速度、试验方法等

改善措施：采用干硬性混凝土或较小的水灰比；采用高强度等级水泥或快硬早强型水泥；采用级配好、质量高、粒径适宜的骨料 ；采用机械搅拌和机械振动成型；加强养护；掺加外加剂；掺加混凝土掺合料。

六、其它力学性质评定的主要目的；

抗拉强度：因为在拉伸荷载下裂缝容易扩展。在路面、水槽等设计中抗拉强度是重要参数，为减少因主拉应力、干缩和温度变化而发生的裂缝，增大抗拉强度是行之有效的。对于拱坝等产生复合应力的结构物，抗拉强度也是重要参数。

抗弯强度：是道路、飞机跑道等混凝土工程设计中的重要参数。

抗剪强度：工程实践中，混凝土单纯因剪应力使其发生破坏的情形几乎是不存在的，一般是由剪切应力和正应力合成的主应力使其产生裂缝而破坏。

支压强度：桥墩、构件锚固部分的混凝土等，在整个结构断面上，只有一部分支承压力。

组合应力下的强度：但实际结构物中的应力状态是非常复杂的，不单是在一个方向上有应力，而是处于二向应力或三向应力的组合状态。当各种主应力彼此都相当大，对于混凝土强度又有相当大的影响时，应当考虑组合应力状态的强度才比较合理。

疲劳强度：混凝土受到反复应力作用时，即使在较小的应力（低于静力强度）下也会发生破坏。

冲击强度：混凝土的破坏强度受到加荷速度的影响，冲击作用下加荷比静止状态下加荷反应出的强度有所增大。

粘结强度：埋入混凝土中的钢筋，抵抗其拉出滑动量。

七、强度预测的目的及加速测定主要方法。

目的：随建筑技术的改善，混凝土结构的浇筑施工更为迅速，就要求对早期强度和质量进行检测。因此，混凝土强度和质量的早期评估对经济安全的建筑施工是绝对安全必要的。

方法：已有标准用于混凝土加速测定的方法：1）基于高温养护条件下强度加速增长的圆柱体试件的测定：加速养护法：热水法养护，自养护，蒸煮法养护。2）通过成熟度由早期强度预测后强度：成熟度法。

7、混凝土塑性收缩的基本特征机理、影响因素以及预防措施。

在混凝土浇筑数小时后，其表面开始沉降，常出现水平的小裂缝，这种在塑性阶段出现的体积收缩常称为塑性收缩。

机理：塑性收缩只要是由于两个方面的作用：一方面，混凝土浇筑密实后，由于混凝土原材料存在的密度、质量、形状等差异，沉降和泌水同哦你是进行，对于大水灰比或明显泌水的混凝土，上表面的水分蒸发后，混凝土的体积比发生沉降和泌水前的体积有所减少；另一方面，混凝土表面失水速率过快，形成凹液面，产生毛细管负压力，混凝土尚未硬化，弹性模量很低，开始出现塑性收缩。同时若混凝土表面的抗拉强度低于限制收缩导致的拉应力时，开始出现塑性收缩。影响因素：导致塑性收缩的原因很多，包括泌水或沉降、基础或模板或骨料吸水、水分的快速蒸发、水泥浆体积的减小、模板的肿胀或沉陷等。

预防措施：可通过遮挡混凝土表面等措施降低其表面的蒸发量，达到控制塑性收缩的作用。防止塑性收缩的方法就是对混凝土进行养护，覆盖湿布、洒水、包裹塑料薄膜、喷洒养护剂等。

8、干燥收缩（包括自收缩、碳化收缩）

影响收缩的因素：①集料对混凝土收缩的抑制取决于：集料的数量、集料的刚性、粗集料的最大尺寸。

②试件几何形状，由于其决定试件失水速率，因此也将决定干燥收缩的速率和数量。

（1）自收缩及影响因素。

当水灰比w/c（﹤0.3）时，拌合时加的水用于水化，水化放热，温度升高，体积收缩，且由于掺入活性火山灰而收缩增大。该现象称为自干燥并以自收缩的形式出现。

影响因素：

①水泥：水泥水化是混凝土产生自收缩的最根本原因，水泥水化产生化学减缩，而水化反应消耗水分产生自干燥收缩。

②矿物掺和料：一般硅灰掺量越大，自收缩越大；粉煤灰、石灰石粉、憎水石英粉，随其掺量的增大，自收缩减小。

③胶凝材料含量：单位体积水泥用量越多，混凝土各龄期的自收缩就越大。④水胶比：混凝土自收缩随水胶比的减小和水泥石微结构的致密而增加。⑤养护条件：养护温度和湿度。（2）碳化收缩及影响因素。

碳化收缩：已硬化的水泥浆体与二氧化碳发生化学反应。空气中所含CO2的数量（约0.04%）只有在一段很长的时间内才足以与水泥浆体起显著反应，然而，此反应伴有不可逆收缩，故称为碳化收缩。

影响因素：碳化速度取决于混凝土结构的密实度、孔洞溶液pH值和混凝土的含水量，以及周围介质的相对湿度与二氧化碳的浓度。

在高湿度下，由于孔隙大部分被水充满，CO2不能很好地渗透到降体中，所以碳化很少； 在50%RH左右时碳化收缩最大。

在很低湿度下，由于没有水膜，故碳化速度较低； 若干燥以后发生碳化，则碳化收缩最大

9、硬化混凝土在长期荷载作用下的变形特征（徐变）、产生原因、影响因素及主要作用。徐变：恒定荷载作用下与时间有关的非弹性形变。

（1）产生原因：水泥石中凝胶粘性流动向毛细孔移动的结果，以及凝胶体内吸附水在荷载作用下向毛细孔迁移的结果。

（2）影响徐变的因素：

1）施加的应力：加载龄期愈小，水泥的水化愈不充分，混凝土的强度愈低，混凝土的徐变也愈大。2）水灰比：水灰比越大，水泥石含量及毛细孔数量越多，徐变越大。3）养护条件：养护温度提高，基本徐变和干缩徐变都减小。

4）温度：如在荷载作用期间，混凝土保持在较高的温度下，则其徐变量会增加到超过保持在室温下混凝土的徐变。

5）湿度：自由水的存在是发生徐变的必然条件。徐变是混凝土中可蒸发水量的函数，当不存在可蒸发水时，徐变为零。

6）基体成分：水泥用量与成分；化学外加剂；集料。

7）试件几何形状。随构件体表比的增大，混凝土的收缩和徐变较小（3）在混凝土中的作用：

1）有利作用：可消除应力集中，使应力重分布，从而使局部应力集中得到缓解；对大体积混凝土工程，可降低或消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力。

2）不利作用：在预应力混凝土中，将会使钢筋预应力值受到损失。

11、与普通混凝土比较，高性能混凝土的变形特点？

1）自收缩大-主要发生在早期；

2）温度收缩大-出现时间提前； 3）化学收缩、干燥收缩相对较小-但其实测值（包括部分自收缩值）并不一定小，即其自收缩与温度收缩较大。

4）高性能混凝土早期收缩大、早期弹性模量增长快、抗拉强度并无显著提高、比徐变变小等因素—导致高性能混凝土（特别是高强混凝土）的早期抗裂性差。

5）高性能混凝上的徐变较普通混凝土要小，因为水胶比低，硬化浆体刚性大。

12、耐久性：主要包括内容及其评价目的

混凝土结构耐久性：混凝土结构及其构件在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而能够长期维持其所需功能的能力。

包括：混凝土抗渗性；混凝土抗冻性；钢筋锈蚀与防护；混凝土碳化；混凝土碱-集料反应 评价目的：

对已有结构物进行耐久性和剩余寿命评定，以选择正确合理的处理维修、加固方法； 对新建结构进行耐久性和使用寿命设计，确保工程结构在设计寿命期内正常工作。

13、碱集料反应的主要类型、条件、破坏特征及预防措施。

主要类型：（1）碱－硅酸反应（2）碱－硅酸盐反应（3）碱－碳酸盐反应

（1）碱— 硅酸反应(ASR）：骨料中的活性二氧化硅与碱发生化学反应生成膨胀性碱硅酸凝胶，导致混凝土膨胀性开裂。

（2）碱－硅酸盐反应:反应机理与碱－硅酸反应机理类似，只是反应速度较缓慢。

（3）碱— 碳酸盐反应(ACR）：某些骨料中的碳酸盐矿物与碱发生的化学反应引起混凝土的地图状开裂。碱骨料反应的基本条件：1）（碱）活性矿物集料；2）碱性溶液（KOH、NaOH）；3）足够的潮湿度（RH>80％）。破坏的主要特征：①时间范围：5~10年；②体积变形：整体膨胀 ；③表面裂缝：网状开裂；④表面析出物：透明或淡黄色凝胶；⑤内部特征：内部凝胶，沿界面开裂，骨料周围反应环 ；⑥外界条件：潮湿环境 预防措施：1）采用低碱水泥 ；2）使用非活性集料；构的施工及使用条件．5）其它方法）使用掺合料降低混凝土的碱性；4）改善混凝土结

第五篇：水泥混凝土路面病害防治与研究

水泥混凝土路面病害防治与研究

摘要:水泥混凝土路面因具有强度高，耐久性优良。水泥来源广等特点而在全国范围内得到迅速发展，路面里程不断 增长，但在现代交通以及自然作用下，路面早期病害不断出现。本文主要分析水泥混凝土路面常见病害的产生原因并提出处理措施。

关键词:水泥混凝土路面；病害；处治 ；维修 ；

前言

随着国家对高速公路建设投资力度的加大.我国的公路工程建设十分迅速对国民经济和社会发展起着至关重要的作用。水泥混凝土路面损坏可分为:断裂类、竖向位移类、接缝类和表层类四种类型。断裂类主要指纵、横、斜向裂缝和交叉裂缝、断裂板等;竖向位移类主要指沉陷和胀起;接缝类主要指裂缝的填缝料损坏、唧泥、错台和拱起等;表层类主要指坑洞、露骨、网裂和起皮、粗集料冻融裂纹、修补损坏等，对路面病害进行了分类，并分析了各种病害的产生机理。从设计，施工和养护等环节。提出水泥混凝土路面病害的防治措施，以及对水泥混凝土裂缝、局部、破碎板块等进行补修的防治措施。病害产生的成因

目前产生的病害,原因有以下五种;一是水的防治不够,路基土质差及路基地下水位高;二是路基不均匀沉降;三是路面基层,面层强度不足;四是超重荷载的作用;五是设计和施工缺陷。

1.1水的防治不及时,是产生病害的主要原因

水泥路面的横向缝都是采用沥青灌塞,纵缝为施工缝不灌沥青。路肩盲沟排水设置基本没有。经过多年的行车作用,路面板块间相互挤压,原路面横缝的填缝料失效,地表水通过裂缝渗入基层,而又无法从路肩排出,造成基层软化。在车辆载荷的重复作用下,产生唧泥现象将基层细料冲走,导致板边缘的基础部分失去支撑能力,端脱空、路面板块松动、错台、板角冒浆,最后开裂断板破碎。1.2路基不均匀沉降造成板断裂和破碎

这种病害大部分布在路基填挖交界段,高填方路段及路面与桥涵等构造物交接路段。因为路基的不均匀沉降造成路面的沉陷,在车辆高速冲击作用下造成错台渗水、唧泥导致断裂和破碎板。

1.3路面基层和面层强度不足特别是强度不均匀也是造成破碎板的原因

作为混凝土路面基层,首先要求强度高,整体性和水稳性好。从现场观察到的二灰基层来看,其强度本身不是很好,加上基层施工拌和不均匀,压实不够等原因造成基层不板结,局部地方还有松散现象,基层强度难以满足设计要求。在行车荷载作用下,混凝土板底的拉应力增大,甚至车辆超载超限,致使混凝土板可能产生过大的荷载应力而造成强度破坏。另外,由于原混凝土路面施工局部地段厚度及混凝土配合比达不到设计要求,在荷载强作用下,混凝土路面无法承受荷载带来的竖向剪切力,从而导致路面断板、破碎板。

1.4超重荷载的作用也是造成混凝土路面断板、碎板的主要原因

随着经济的发展,车流量不断增加,加上绝大部分车辆进行改装,加高车厢,加厚大梁等,超载现象屡禁不止,造成混凝土板块疲劳,形成断裂和破碎。防治措施

2.1裂缝修补

水泥混凝土路面裂缝型式多样,处治时要根据具体情况采用相应的技术措施。缝宽不足0.5mm的非扩展性表面裂缝,采用压注灌浆法;局部性裂缝,且缝口较宽时,采取扩缝灌浆法;对贯穿全厚的裂缝,采用条带罩面法。对裂缝宽度大于3mm的裂缝,用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。2.2接缝修补

接缝施工时,为保证清缝质量,对杂物充填较多的纵缝,必须用切缝机切割,其它缝也应用铁铲对杂物和老化的填料进行清理,然后用高压气体吹净。对加热型填缝材料,按规定进行熔化,使其具有较好的流动性,加热温度不宜过高、过低,时间不宜过长,以避免材料老化或流动性较差。用黄油枪或扁嘴铁壶沿缝方向均匀浇灌加热后的填缝料至缝填满为止(不宜过高或过低),灌缝深度至少应大于1.5cm。灌缝应在路面干燥及路面板下没有积水时进行,保证填料与缝壁粘接牢固且不被高压水剥离、挤出。根据填缝料性质,做好施工交通控制工作,待填缝料冷却后开放交通(一般需30min),以免其被行车粘掉。坚持周期性养护,根据填料有效使用寿命,对全部构造缝进行全面清缝和普灌,其后每年入冬和雨季之前进行补灌,保证构造缝全部密封。2.3局部修补

对出现错台的板块,先采用压浆调整,恢复平顺,调整后仍有高差,且错台量小于10mm,可用建筑磨平机打磨掉高出的部分或人工凿除高出部分,凿除(打磨)宽度一般为10～30cm。错台量大于10mm的,在低的一侧用沥青砂或细粒式沥青碎石衬平,衬补长度按高差的1～2%,也可用聚合物水泥砂浆薄层修补。修补前应用钢丝刷将原路面清理干净。大面积麻面、露骨、平整度差等结构性病害,常采用沥青混凝土罩面处理,处理厚度应大于2.5cm,罩面前要对破碎板及整个路面进行修补和压浆处理。一般的麻面可不作处理,只对露骨严重部分作整段处理,可用聚合物砂浆作薄层处理。2.4破碎板块修补

采取换板方式处理水泥混凝土路面严重破碎板,即挖除整块破碎板,然后浇筑水泥混凝土,板厚与原面板厚度一致,但一般不宜小于24cm,否则可采用钢筋混凝土进行修复。板角断裂等破损采用局部修补方式,即对板角断裂的部分渐除成正方形或矩形,在原板壁上加装传力杆后,在凿除位置浇筑混凝土。其具体工艺流程为:板块破碎、凿除→基底清理→补设拉杆、传力杆→混凝土拌和及运输→钢筋网制作→混凝土浇筑→接缝设置→养生。2.5脱空板块处治技术

路面使用期间出现的裂缝、破碎板儿乎都与板底脱空有关。即使一些当时看来既没有破碎又没有裂缝的板块,其板底仍可能存在脱空,这种病害较隐蔽,但其危害性却非常之大。在路面修复中,若脱空板不处理,即使加铺层达到20cm以上,也无法防止反射裂缝的出现。板底脱空可使用钻孔压浆法处理,此法是借鉴后张法预应力构件的孔道压浆原理,在混凝土面板底部有脱空处钻孔,通过孔洞利用高强压力将流质材料压入脱空空隙,流质材料凝固后产生一定的强度,对面板产生均匀承托的作用,进而达到稳固板块的目的。2.6加铺沥青层

加铺沥青层是旧水泥混凝土路面有效的补强措施之一,不仅提高了路面的承载能力,消除了原有接缝处易产生卿泥、断裂、脱空等多种病害的不利影响,同时也提高了路面平整度和抗滑能力,改善了路面使用性能,提高了路面服务水平,目前在城市道路水泥混凝土路面维修工程中逐渐推广应用。

旧水泥混凝土路面沥青加铺层的施工主要环节为:处理破碎板:将原路面严重破碎板、严重裂缝、板角断裂等破碎板块挖除,用早强混凝土或早强钢筋混凝土进行修补至与原路面齐平,原路涵洞盖板铺装层出现破碎的也应一并处理。稳定原路面板:对唧泥、脱空的混凝土面板及轻微、中等裂缝的面板进行板底压浆处理,使混凝土面板处于稳定状态。对使用时间较长,原路面基层为石灰土等水稳定性不良结构的路段,为保险起见,可对全部原有的混凝土面板进行压浆处理。提高原路面防水能力:对所有缩缝、纵缝、裂缝清缝后,用填缝料灌缝。然后在原混凝土路面上加铺土工布隔离层或加铺1.5～2.5cm沥青混和料隔离层,不做隔离层的应洒布粘层油,以减少路表水下渗并提高加铺层与原路面的结合能力。加铺沥青层:在隔离层(粘层)上加铺沥青混凝土面层一般应分为二层,下面层较厚(厚4～8cm),采用热稳定性较好的开级配粗粒式或中粒式沥青碎石或沥青混凝土,上面层较薄(厚2～4cm),采用防水性能较好的密级配细粒式或中粒式沥青混凝土。原水泥混凝土路面横坡较小时,通过沥青面层调整路面横坡不小于1.5%。碾压时,选择压实机具吨位应考虑沥青层的厚度,防止过振引起沥青混合料二次细粒化。为防止沥青层渗水导致混凝土路面加铺后再次唧泥问题,可在旧板与沥青层间铺筑玻璃纤维布隔离层。

3结语

公路建设是一项基础建设，是我国经济发展的标志之一，从近几年全国建成通车的高速公路来看，“质量”这个概念已被人们所接受，并逐步认识到了它的重要性。一条高质量、高标准公路的修建，不仅离不开一支具有高素质的施工队伍，同样必须有一支高水平、责任心强的监理队伍和具有科学头脑的管理队伍。

参考文献

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