混凝土強(qiáng)度異常波動(dòng)的幾大因素及對(duì)策

0前言

預(yù)拌混凝土以其施工便捷、質(zhì)量可靠而在我國城鄉(xiāng)迅速發(fā)展。隨著預(yù)拌混凝土使用的普及，近年來，因預(yù)拌混凝土質(zhì)量問題而造成的工程質(zhì)量事故屢見不鮮，諸如強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)等級(jí)、異常龜裂等，給工程各方造成了較大的困擾。

混凝土的強(qiáng)度受水灰比影響顯著，若混凝土中水或水泥、礦粉、粉煤灰某個(gè)組分一旦發(fā)生波動(dòng)，將造成混凝土強(qiáng)度的波動(dòng)。由于混凝土的質(zhì)量驗(yàn)收是以其28天抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)的質(zhì)量反饋具有較大滯后性，因而生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制就尤其重要。目前攪拌站一般是通過配合比試配，取得一定水灰比下對(duì)應(yīng)的混凝土坍落度，在生產(chǎn)過程中，通過控制混凝土的出機(jī)坍落度達(dá)到確定水灰比的目的。而事實(shí)上，通過對(duì)砂、石、水泥等原材料性能的大量試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)混凝土的坍落度有時(shí)并不能真正反映其實(shí)際用水量或水灰比大小。日常生產(chǎn)中，經(jīng)常出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，混凝土的坍落度控制的很好，同時(shí)水泥28天膠砂強(qiáng)度也很穩(wěn)定，而混凝土強(qiáng)度卻仍然有大幅波動(dòng)。通過多年的實(shí)踐總結(jié)和大量的試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度的波動(dòng)與下列因素緊密相關(guān)：

1水泥標(biāo)稠用水量或礦粉及粉煤灰需水量比變化

水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量反映了達(dá)到同樣的稠度所需要的拌合水量。從水泥的生產(chǎn)工藝來說，沒有哪一種水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量是穩(wěn)定不變的，其隨著礦物組成，摻加的混合材品種、摻量及比表面積的變化而變化。當(dāng)水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量從26%變化到27%時(shí)，即標(biāo)準(zhǔn)稠度用水從130g增加到135g，此時(shí)雖然水泥強(qiáng)度沒有明顯變化，但水泥膠砂的流動(dòng)度卻明顯減小了。對(duì)于配比用水量為150kg、水泥用量300kg的混凝土來說，要達(dá)到同樣的坍落度，其實(shí)際用水量就將增加30000/500×5=3000g，該混凝土的水灰比從0.5增大到0.51。事實(shí)上，同理，如水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增加2%時(shí)，將導(dǎo)致混凝土實(shí)際用水量增加6kg/m3。

目前常用的礦粉和粉煤灰的需水量比變化對(duì)混凝土的實(shí)際水灰比造成了較大的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)?shù)V粉或粉煤灰的需水量比從98%增加到100%時(shí)，要保持混凝土的坍落度不變，則其實(shí)際用水量至少增加3.5kg/m3（以配比設(shè)計(jì)礦粉＋粉煤灰＝120kg/m3為例）。而實(shí)際上這種變化時(shí)常發(fā)生，有時(shí)更大。

此類問題的解決方法，一是材料驗(yàn)收時(shí)將稠度（需水量）指標(biāo)作為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)之一，超出則拒收；二是保持配比用水量不變，即通過增加外加劑摻量來增大混凝土的坍落度。

2減水劑與水泥等膠凝材料適應(yīng)性的改變

根據(jù)GB8076—2008《混凝土外加劑》標(biāo)準(zhǔn)，用于混凝土中的減水劑的減水率驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是該減水劑相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)水泥的減水率而判定的。但實(shí)際生產(chǎn)中由于不同廠家、不同批次的水泥成分差別很大，同一減水劑相對(duì)不同廠家或批次的水泥常常會(huì)得出不同的減水效果，這就是外加劑與水泥的適應(yīng)性問題。

近年來，由于水泥廠對(duì)各種工業(yè)廢渣的開發(fā)利用，外加劑與水泥的適應(yīng)性問題愈來愈突出。比如今日進(jìn)庫的一批水泥檢測其凈漿流動(dòng)度達(dá)到180mm，而明日另一批水泥檢測凈漿流動(dòng)度僅有130mm，并且還伴隨著坍損增大。經(jīng)試驗(yàn)，對(duì)同批次同摻量外加劑而言，水泥的凈漿流動(dòng)度每下降10mm，則拌制的混凝土坍落度將減小15mm左右，而要保持混凝土的坍落度不變，需要增加混凝土的用水量3kg左右。另一方面還應(yīng)特別關(guān)注粉煤灰與外加劑的適應(yīng)性。經(jīng)檢驗(yàn)，粉煤灰中的碳含量對(duì)外加劑的減水率有著較大的影響。因各電廠所用煤質(zhì)和燃燒工藝的不同，粉煤灰中的礦物成分也時(shí)有波動(dòng)，因而，在檢測外加劑的適應(yīng)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)檢測與進(jìn)廠粉煤灰的適應(yīng)性變化，一旦發(fā)現(xiàn)粉煤灰與外加劑適應(yīng)性異常，應(yīng)立即采取處理措施。

此類問題的解決方法，一是選擇相互適應(yīng)性良好的外加劑或水泥、粉煤灰，二是要求外加劑廠家密切配合，針對(duì)該品種水泥或粉煤灰進(jìn)行研發(fā)，改善外加劑的適應(yīng)性，一旦發(fā)現(xiàn)適應(yīng)性有異常時(shí)，必須能迅速通過增加外加劑摻量或添加阻滯成分進(jìn)行解決。

3砂、石吸水率的影響

對(duì)砂石含水率的檢測，相信多數(shù)攪拌站都很重視，但對(duì)砂石的吸水率檢測，卻常常被忽視。實(shí)踐中，同樣是含水率6%的砂，拌出來的混凝土坍落度可能會(huì)相差30～40mm，就是因?yàn)樯笆奈什煌?。其?shí)，從外觀上也可觀察到，表面粗糙、孔隙較多的砂石，其吸水率往往較大。筆者曾經(jīng)為生產(chǎn)C60的HPC混凝土而試拌過多種不同產(chǎn)地的砂石。結(jié)果就發(fā)現(xiàn)，兩種細(xì)度模數(shù)相同、含水率也相同的砂所拌制的混凝土結(jié)果卻相差很大：一種坍落度270mm、擴(kuò)展度達(dá)700mm；而另一種坍落度和擴(kuò)展度分別只有220mm和500mm，同時(shí)還很粘滯。經(jīng)過仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，前者砂顆粒表面光滑致密，幾乎沒有孔隙，而后者表面粗糙，細(xì)小孔隙較多。進(jìn)一步檢測其吸水率，后者比前者要高出1.5%左右。經(jīng)試驗(yàn)，拌制同樣坍落度的混凝土，后者必須要多加5kg的水，拌出的混凝土強(qiáng)度也低約4MPa。

此類問題的解決方法，一是砂石進(jìn)廠驗(yàn)收時(shí)要注意鑒別，分類堆放；二是適當(dāng)提高外加劑的摻量，以保證混凝土的坍落度。

4砂石顆粒級(jí)配的變化

日常生產(chǎn)中，品管人員往往對(duì)砂石的粒徑及含泥量等指標(biāo)很重視，而對(duì)砂石的粒徑分布卻重視不夠。實(shí)踐證明，同樣細(xì)度模數(shù)的砂，級(jí)配良者相比級(jí)配不良者（典型的如由粗細(xì)砂混合而成的混合砂），拌出的混凝土坍落度要大30～50mm左右。

而石子級(jí)配對(duì)混凝土的影響就更明顯。筆者曾經(jīng)多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)**粒徑和最小粒徑均相同的同一品種石子，若拌制相同和易性、坍落度的混凝土，斷級(jí)配石子需增加2%～4%的砂率及5%左右的拌合水量，原因就是因、石子級(jí)配差、空隙大需要更多的砂漿來填充，導(dǎo)致用水量大幅增加。

此類問題的解決方法，一是將砂石的顆粒級(jí)配指標(biāo)也作為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；二是通過合理摻配補(bǔ)足所缺粒級(jí)，使其粒徑分布符合標(biāo)準(zhǔn)。

5結(jié)束語

日常生產(chǎn)中，當(dāng)嚴(yán)格按配合比設(shè)計(jì)要求控制好混凝土的出機(jī)坍落度時(shí)，還要時(shí)刻注意原材料性能變化對(duì)坍落度的潛在影響。一方面應(yīng)根據(jù)材料變化情況，經(jīng)常通過試驗(yàn)來驗(yàn)證生產(chǎn)配合比，積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；另一方面，一旦發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度或強(qiáng)度出現(xiàn)異常，要及時(shí)全面檢測分析原材料的性能變化，并根據(jù)檢測結(jié)果采取相應(yīng)的處理方案，最終確?；炷恋膶?shí)際水灰比符合設(shè)計(jì)要求，從而穩(wěn)定混凝土質(zhì)量。