混凝土,簡稱為“砼(tóng)”:是指由膠凝材料將骨料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱。通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝材料,砂、石作骨料;與水(可含外加劑和摻合料)按一定比例配合,經(jīng)攪拌而得的水泥混凝土,也稱普通混凝土,它廣泛應(yīng)用于土木工程。
近日,在某省協(xié)會關(guān)于混凝土的質(zhì)量控制和病害案例分析的培訓(xùn)會上,專家聞寶聯(lián)就怎么認(rèn)識混凝土的生命與大家做了交流。他首先從人的生命、人體生長發(fā)育的幾個年齡階段與特征方面做了簡單講解。然后從人的生命延伸到混凝土是有生命的,要用對生命的敬畏對待混凝土!
人的生長發(fā)育過程
(1) 胚發(fā)育并形成胎兒期:從受精卵開始分化,直至大體成形,形成內(nèi)胚層、外胚層、中胚層三層組織。從妊娠8周至胎兒出生形成,此期以組織及器官的迅速生長和功能漸趨成熟為特點。
(2) 新生兒期:從胎兒出生開始至生后28天。全身各系統(tǒng)的功能從不成熟轉(zhuǎn)到初建和鞏固是此期特點。
(3) 嬰兒期:指生后至1周歲,嬰兒期的特點是生長特別快。1年內(nèi)體重是出生時的3倍,身長可達到出生時的2倍。此期必須加強營養(yǎng)要素,才能預(yù)防營養(yǎng)不良及消化不良。否則易發(fā)生佝僂病等。
(4) 幼兒前期:1-3歲,此期體格生長速度比嬰兒期漸變緩慢,在斷奶后如對營養(yǎng)供應(yīng)不加重視,往往可引起身高不增或少增。
(5) 幼兒期:3-6歲,相當(dāng)于目前"幼兒園"階段。此期的特點是生長發(fā)育變慢。
(6) 童年期:6-10歲,此期特點是腦的形態(tài)結(jié)構(gòu)基本完成,智能發(fā)育進展較快,能較好地綜合分析、認(rèn)識自己。此期要保證足夠的營養(yǎng),加強體育鍛煉。
(7) 青春發(fā)育期:約10-18歲,這是童年過渡到成年的發(fā)育階段。
相對應(yīng)著,混凝土的生產(chǎn)與服役過程可以歸納為:
(1)混凝土生產(chǎn):按規(guī)定的下料順序和時間間隔下料后,按照攪拌工藝要求在攪拌機里進行攪拌,將各種材料拌合分散開,這個過程形成相對均勻的分散體系。
(2)出料、入模:出機運送到現(xiàn)場,結(jié)合工程特點采用相應(yīng)的澆筑方式并進行振搗、復(fù)振、表面抹壓后,經(jīng)歷初凝、終凝,這時混凝土還要經(jīng)歷混凝土內(nèi)部沉實、泌水、逐漸形成強度過程。
(3)混凝土澆筑養(yǎng)生7d:這時候相對28d強度,7d可以達到80-90%以上強度值,很多工程由于進度的要求,往往也根據(jù)7d強度的大小決定是否進行下一道工序,比如箱梁或T梁的張拉。而這一周內(nèi)的養(yǎng)護狀況,對混凝土整個生命歷程中強度的發(fā)展至關(guān)重要!養(yǎng)護不到位后期強度大幅度損失!(圖1)
(4)混凝土澆筑7d-28d:這個階段混凝土強度的發(fā)展大概在10-20%左右,強度發(fā)展開始變慢,但這個階段如果不重視養(yǎng)生,強度可能不增長或增長緩慢!
(5)澆筑28d-56d:,這個時期強度發(fā)展明顯變緩,但仍在增長,對于大體積混凝土或大摻量礦物摻合料混凝土,往往以56d強度作為依據(jù)。
(6)混凝土工程驗收:這一般在1年后進行,這個階段混凝土的強度、性能、表觀質(zhì)量等基本都已穩(wěn)定,滿足了工程整體或分部驗收要求。
(7)竣工驗收以后,混凝土工程正式進入運營階段,這個時期的重點是養(yǎng)管維護,使之長期穩(wěn)定發(fā)揮作用。
圖1 不同養(yǎng)護方式對混凝土強度的影響
我們?nèi)藶榘鸦炷恋纳鼩v程與人體進行對應(yīng),找到其共同點!對人體而言,嬰幼兒時期的營養(yǎng)和環(huán)境至關(guān)重要,影響整個人生。特別是早期營養(yǎng),嬰幼兒時期正是長身體的時期,充足合理的飲食是兒童成長的基礎(chǔ),如果早期不注意,到了30歲以后再怎么補,也只能長胖而不會長身高!
人在環(huán)境溫度為20℃左右時最舒服,因為在這個環(huán)境溫度中,機體的新陳代謝、生理節(jié)奏和生理機能,均處于最佳狀態(tài)。廣西巴馬是著名的長壽之鄉(xiāng),年平均氣溫正為20℃左右。因此科學(xué)家說,巴馬壽星之所以多,得益于最佳環(huán)境溫度,得益于人和自然的和諧相依。
我們再看看混凝土對于溫度的敏感性(圖2),圖2時不同養(yǎng)護溫度下對混凝土28d強度的影響。不難看出,混凝土最適宜的溫度也是20度,與人體恰好一致!
圖2 養(yǎng)護溫度對混凝土強度的影響
對于人均壽命,看一看營養(yǎng)與人均壽命的關(guān)系。從圖3可以看到,隨著我國經(jīng)濟實力的不斷發(fā)展,人民生活水平不斷在提高,我國的人均壽命也不斷在增長!
圖3 我國平均壽命變遷
對混凝土而言,它的營養(yǎng)就是水分和溫度!
混凝土的強度主要源自水泥的水化反應(yīng),這個反應(yīng)要在一定的溫度和濕度保障下才能發(fā)生!
在混凝土加水拌合后,進入初始反應(yīng)期,由于水化物尚不多,包有水化物膜層的水泥顆粒之間是分離著的,相互間引力較小。隨著進入潛伏期,凝膠體膜層圍繞水泥顆粒成長,相互間形成點接觸,構(gòu)成疏松網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使水泥漿體開始失去流動性和部分可塑性,這時為初凝。之后進入凝結(jié)期,凝膠體膜層破裂,水分滲入膜層內(nèi)部的速度大于水化物通過膜層向外擴散的速度 而產(chǎn)生的滲透壓,水泥顆粒進一步水化,而使反應(yīng)速度加快,直至新的凝膠體重新修補好破裂的膜層為止。最終進入硬化期,形成的凝膠體進一步填充顆粒之間空隙,毛細孔越來越少,使結(jié)構(gòu)更加緊密,水泥漿體逐漸產(chǎn)生強度而進入硬化階段。
前段我去某省處理早期混凝土回彈強度偏低問題,業(yè)主和監(jiān)理單位總提出要更換水泥,調(diào)整配比。我看了看水泥檢測報告,原材料檢測報告和配比,指出沒有更換的必要,沒有任何意義!回彈強度不高的主要原因并非材料和配比原因,關(guān)鍵在于養(yǎng)護!最關(guān)鍵的是早期養(yǎng)護!
現(xiàn)場一大批構(gòu)件都回彈不合格,質(zhì)檢站要求報廢,建設(shè)方焦頭爛額!這將面臨重大損失!我與他們講,趕緊搭棚并且噴濕,保溫保濕養(yǎng)護,越早養(yǎng)越好,就像給小孩子加營養(yǎng)期望長高,晚了就沒用了!混凝土構(gòu)件放時間太長了再養(yǎng)也無濟于事了,建設(shè)方按建議養(yǎng)生,一周后全部合格!
在植物學(xué)家眼里,只要保障陽光和營養(yǎng),植物生長時自然的事,不用干預(yù)!
在混凝土工程中,只要保障溫度和水分,強度增長性能提高是自然的事,不必?fù)?dān)心!
混凝土是有生命的,要用對生命的敬畏對待混凝土!