13 由一起质量分析说起——学科是相通的

我做培训时候，总引用这张图，配上几句话：死其实并不可怕，可怕的是，死了都不知怎么死的。质量缺陷就是这样，如果不找到根本原因，寄希望偶然好了，下次还会犯，还是不知怎么犯的。没有无因之果，只是你找准没找准，找到没找到而已。

我前段把我培训PPT课件简本发到群里，但主要是以照片为主，基本没有解说，估计能看懂的人不多，这些都是我处理鉴定的质量问题，从数百个案例里挑选了几十个有代表性的，经验丰富的朋友可能看出几个原因，很多应该是看不出的，没有文字解说就很晦涩，主要是我太懒。这段时间，简要整理下，就些案例做些说明，与大家分享，也请大家批评指正。

去年，我去某项目去做质量缺陷鉴定。

起因是省质检站去工地检查，发现有几片梁黑乎乎的，而旁边的梁却没这问题，见下图：左边的发黑，右边的发白。

这些问题质检站从未见过，或是以前见过没引起注意，这次注意了。他们担心的问题是：这几片梁感觉上吸湿性大，什么原因引起？会不会诱发钢筋锈蚀？因为地处沿海，本来锈蚀的可能性就大。

专家组由几位工程经验丰富的老专家和我组成，开始讨论问题的原因，我们去看了现场，了解些背景：表面发黑的梁是去年同时期浇筑的，旁边发白的梁是两月前浇筑的，检查那几天也赶上雾霾天，潮气大，就显出了颜色差异，天气晴朗的时候并不明显，既然质检站有担心，必须说清楚，给回复意见，要说明两个问题：第一，为什么会这样；第二，这几片梁能不能用。

几位老专家强调，要好好查一下当初的原材料，已经过了一年，也很难从材料上找原因，查阅了当时的原材料检验报告，都正常，怀疑时候因为外加剂或那种材料含盐碱高了，盐碱具有吸湿性，可能引发这个问题。

老实说我也是第一次注意这个问题，但我提出了我的意见。第一，引起这个现象的主要问题是这几片梁经过一年的时间，经历了雨水和潮湿环境的自然养护达一年，表面混凝土的毛细孔不断细化，表面能不断提高，从空气之中吸取水分的能力也越来越大，特别在潮湿空气里。而旁边的梁才三个月，相对而言毛细孔粗大，表面能低，所以吸湿能力差。

这个问题的理论支撑是：

根据表面化学，由于表面张力的存在，液体表面会产生一个附加压力Δp，  附加压力的方向，总是指向曲面的曲率中心。

液面附加压力示意图

如液体对毛细管润湿，根据表面化学，用开尔文公式表达如下关系：

P为毛细管内曲面液体的蒸气压，P0为平面上液体的饱和蒸气压

ρ液体密度， M为分子量，R为气体常数，γ为表面张力，θ为液体与固体表面接触角。

      通过以上论述，可以得出结论：

1）凸面蒸气压>平面>凹面。

2）凹面上蒸气压低于平面上蒸气压。从而出现毛细管凝结现象，曲率半径越小，也就是毛细管越细，毛细现象、吸水现象越明显，如下图，出现的页面高差压力即为附加压力。

吸湿是因为表面毛细孔不断细化造成

第一个问题得以回答。

第二，由于毛细孔不断细化，表层孔基本都是不联通的，水分不会渗到内部，不会诱发钢筋的锈蚀。

        1 混凝土   2 封闭孔  3 开孔

理论依据：

经过养护后的混凝土渗透系数是非常小的，即使总孔隙率高时，其渗透系数与低孔隙率的岩石同级。因此可总结为水并不能顺利通过细小的胶孔，其渗透性受互相连通的毛细孔网络所控制。如继续水化，则由于C-S-H凝胶的形成而堵塞了互相连通的孔，使毛细管网络变得愈加扭。达到出现完全不连通毛细孔所需要的养护时间是W/C的函数，下表是不同水胶比的混凝土形成不连通所需要的时间。

混凝土梁的水胶比在0.30，可以推断，混凝土表层的毛细孔应该都是开孔，不会连通，虽然梁体表面吸湿性大，不会影响耐久性，梁可以继续用。

为了验证前述观点，专门设计了实验。

用28d的C30和C50混凝土，模拟不同毛细孔的吸水状况，可以肯定的是，C50混凝土的毛细孔要小于C30混凝土。

实验第一步，用压力机劈开混凝土试块后，放入烘箱，105度温度下烘干1小时，两者混凝土表面都处于干燥状态。然后一起放入标养室，每小时观察一次，经过5小时后，发现C30混凝土变化不大，C50混凝土吸湿明显。

C30混凝土

C50混凝土

当然，这个实验可以做的更细，比如测定不同龄期混凝土的毛细孔分布等，上升到一个层面，而不只是停留在表面，感兴趣的朋友如果做类似实验来阐述这个问题，希望将成果能让我拜读学习！

此处只是抛砖引玉。

特别感谢天水华建雷榕提供模拟实验及照片。

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自闻宝联科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-1152260-1076029.html

上一篇：琐忆，教师节致我的老师们
下一篇：关于混凝土-我的几点感悟（十）