混凝土用水對混凝土強(qiáng)度的影響
一、混凝土中水的存在形式及重要性
水在混凝土中是必不可少的,但是,水在混凝土中卻有三種存在形式。種就是以化學(xué)結(jié)合水的形式存在于混凝土中,而且含量要有嚴(yán)格的限制,并可以與水泥結(jié)合成晶狀固體?;瘜W(xué)結(jié)合水的形成是要經(jīng)過外界壓力而強(qiáng)制結(jié)合成的,因此,它對混凝土與外界之間的任何化學(xué),物理作用都不參與,而且不改變混凝土的性質(zhì),作為一個微小的獨(dú)立體自生變形。第二種形式是物理-化學(xué)結(jié)合水,這種結(jié)合水與化學(xué)結(jié)合水不同,它對含量并沒有嚴(yán)格要求,而起,它的存在形式也不是獨(dú)立的,而是作為一種膜狀的結(jié)構(gòu)依附在混凝土上。而且,這種結(jié)合水能夠細(xì)膩過程堿性的水膜,促進(jìn)水泥的溶解,同時這種膜狀結(jié)構(gòu)為了免除蒸發(fā)而在混凝土與外界進(jìn)行相互作用時進(jìn)行積極的參與。第三種是單獨(dú)的以物理結(jié)合水的形式存在于混凝土的晶格中,而且以這種形式存在的結(jié)合水是處于游離狀態(tài)的,因此也被稱為游離水,而且游離水的含量不穩(wěn)定,并且性質(zhì)不穩(wěn)定,容易被水分蒸發(fā)而破壞它與其他物質(zhì)的結(jié)合,因此,這種結(jié)合水也對混凝土的反應(yīng)積極參與。
此外,在混凝土中的水也是實(shí)現(xiàn)混泥土強(qiáng)度的必要條件,尤其是混凝土用水,它們也結(jié)合水的形式存在于混凝土中,為水泥顆粒的水化提供了可能。盡管水在混凝土中的存在形式不同,而且參與度也不同,但是它們在混凝土中卻可以促進(jìn)水泥顆粒的擴(kuò)散,完成必要的水化反應(yīng)。其中,物理-化學(xué)混合結(jié)合水的作用是da的,而單純的化學(xué)和物理結(jié)合水的作用則相對較小,既不能使水泥顆粒完全溶解也不能夠使它們發(fā)生水化反應(yīng),所以,它們在混凝土中可以降低混凝土的強(qiáng)度。尤其是物理結(jié)合水,它會促使物理-化學(xué)結(jié)合水發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而降低它在混凝土中的含量,所以,在三中結(jié)合水中,物理結(jié)合水對混凝土的影響是da的。
所以,為了加強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度,就要選擇物理結(jié)合水的含量少的水來進(jìn)行混凝土的配比。
二、混凝土用水對混凝土強(qiáng)度的影響
混凝土用水對混凝土強(qiáng)度的影響是通過水中所表現(xiàn)的特性和水中的物質(zhì)表現(xiàn)出來的,如混凝土用水的PH值、氯離子的含量、硫酸根離子的含量以及堿含量,這些都會影響混凝土的強(qiáng)度。
,混凝土用水的PH值?;炷劣盟腜H值不是直接影響混凝土的強(qiáng)度,而是通過水的酸堿度來影響混凝土的強(qiáng)度,按照混凝土用水關(guān)于PH值的原規(guī)定,應(yīng)為4.0,我們都知道這一范圍的水已經(jīng)顯強(qiáng)酸性,而且能夠?qū)炷猎斐梢欢ǖ母g性,但是,作為混凝土用水,這種顯酸性的水可以被混凝土自身所含有的強(qiáng)堿性平衡,不會破壞混凝土的強(qiáng)度。盡管這樣,目前對混凝土強(qiáng)度的要求也較過去高很多,所以對于混凝土用水的PH值也進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定,尤其是用于修建公路橋梁結(jié)構(gòu)的混凝土。根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定,混凝土用水中應(yīng)選用水的PH值不大于5的酸性用水,但是根據(jù)混凝土的種類及用法的不同,混凝土用水的PH值也有特殊規(guī)定。例如,現(xiàn)在在建設(shè)行業(yè),預(yù)應(yīng)力工程的使用年限也有所增長,100年以上的期限已經(jīng)屬于常見,所以,在規(guī)范中對預(yù)應(yīng)力的混凝土用水的要求也由原來的4.0提高為5.0,而且根據(jù)混凝土的種類劃分的鋼筋混凝土和素混凝土的混凝土用水的PH值也有所提高,即提高為4.5。
因此,在選擇混凝土用水時,要對水的PH值進(jìn)行嚴(yán)格的檢測,以免因?yàn)榛炷劣盟腜H值過低而降低混凝土的強(qiáng)度。
第二,混凝土用水中氯離子的含量。通常情況下,混凝土中的水都是顯堿性的,所以,鋼筋表面會形成一種三氧化二鐵的薄膜,而且這種惰性的薄膜可以保護(hù)鋼筋,防止它被腐蝕。所以將混凝土放置在氯鹽的環(huán)境中時,它的堿性就會降低,當(dāng)降低到一定的程度時,鋼筋外部的保護(hù)膜就會受到波壞,進(jìn)而空氣和水對鋼筋產(chǎn)生腐蝕。據(jù)試驗(yàn)調(diào)查,氯離子對混凝土性能的影響通常有三種機(jī)理。種就是混凝土中的氫氧化鈣被酸寢室,使得鈣離子被析出。因?yàn)槁入x子的擴(kuò)散速率很高,所以為了維持混凝土的電中性,氫氧根離子就要被排斥,向反方向運(yùn)動,使得水泥的水化產(chǎn)物被溶解。第二種機(jī)理為被氯離子侵入所形成的氯化鈣等物質(zhì)形成的膨脹化合物,這些物質(zhì)通過它們自身的膨脹性能夠產(chǎn)生裂紋,進(jìn)而破壞混凝土的強(qiáng)度。第三種機(jī)理是滲透壓。氯離子對混凝土的侵蝕首先要通過水泥的收縮,同時因?yàn)闈B透壓使得混凝土中的水化凝膠體變得緊密,而氯離子就會通過收縮所產(chǎn)生的裂縫進(jìn)入到水泥漿體的內(nèi)部。在產(chǎn)生的裂縫中會發(fā)行堿性氯化鎂物質(zhì),而且它的晶體會使水泥漿體收縮變小,但是因?yàn)槟z體的存在,水泥漿體會繼續(xù)收縮,進(jìn)而對氯離子的擴(kuò)散造成了阻礙。同時,鎂離子也會形成相應(yīng)的膨脹化合物,所以在收縮與膨脹的雙重作用下,對混凝土造成了損害。
正是因?yàn)槁入x子對混凝土造成的這些損害,規(guī)定混凝土用水中氯離子的含量不應(yīng)超過每升1200毫克。而且對于使用年限長的結(jié)構(gòu)性混凝土,規(guī)范中也有相應(yīng)的規(guī)定,氯離子的含量不得超過0.06%,這個值與預(yù)應(yīng)力混凝土用水的規(guī)定相同,所以,原規(guī)定的限值也不滿足目前對混凝土強(qiáng)度的需要,對混凝土用水中的氯離子含量要求有所降低,為每升500毫克,同樣的,與預(yù)應(yīng)力混凝土用水是相同的值。同時,對鋼筋混凝土的規(guī)定,我國的氯離子含量每升1200毫克與國外的標(biāo)準(zhǔn)有所不容,歐洲規(guī)定混凝土用水中的氯離子限值為每升1000毫克,而我國的鋼筋混凝土卻比歐洲的每升高出200毫克。此外,因?yàn)榭紤]到其他原材料,所以,將混凝土用水中的氯離子含量規(guī)定有所下降是必要的,因此,我國采用了歐洲的標(biāo)準(zhǔn),即每升1000毫克。
第三,混凝土用水中的硫酸根離子的含量。在混凝土中,硫酸根離子會與水泥發(fā)生水化反應(yīng)而對混凝土的穩(wěn)定性造成影響,同時,硫酸根離子顯酸性,也會對鋼筋造成腐蝕。在原來對混凝土用水的規(guī)定中規(guī)定鋼筋混凝土和素混凝土的混凝土用水中具有相同的值,既每升2700毫克,但是,由于現(xiàn)在對混凝土的強(qiáng)度及耐久性等性能的要求的提高,而且混凝土建筑工程的使用年限也有所提高,對這兩種混凝土用水規(guī)定相同的硫酸根離子的含量有欠妥當(dāng)。所以,我國對混凝土用水中的硫酸根離子的含量的規(guī)定采用了歐洲的標(biāo)準(zhǔn),即為每升2000毫克,較原來的標(biāo)準(zhǔn)硫酸根的含量每升降低了700毫克,這就意味著混凝土用水中的酸性降低了。
第四,混凝土用水中的堿含量。現(xiàn)在對混凝土中堿性集料的越來越重視,但是對混凝土用水中的堿含量卻沒有明確的規(guī)定,而且對于混凝土中的堿含量的測定及方法也缺乏,這種情況對提高混凝土強(qiáng)度的技術(shù)的發(fā)展造成了阻礙。但是,并不是任何情況下都對混凝土用水的堿含量進(jìn)行規(guī)定,如果運(yùn)用非堿活性集料就可以免去這一檢驗(yàn)過程。即使這樣,為了保證混凝土用水具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),所以,對混凝土用水的堿含量相關(guān)內(nèi)容的規(guī)定要進(jìn)行補(bǔ)充和完善,為混凝土用水的選擇提供依據(jù)。除了我國,歐洲對這方面具有明確的規(guī)定,其值為每升1500毫克,這個值也就相應(yīng)的成為了我國的堿含量限值。而且對它的試驗(yàn)方法也有相關(guān)規(guī)定,而且這種方法類似于我國的水泥檢測方法。
正是因?yàn)榛炷劣盟械母鞣N物質(zhì)對混凝土強(qiáng)度具有影響,所以,我們要對混凝土用水中含有的物質(zhì)含量進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定,進(jìn)而提高混凝土的強(qiáng)度。
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