混凝土經過近幾十年的發(fā)展,無論是配合比還是生產工藝都較為成熟,但原材料的良莠不齊、波動頻繁而混凝土配合比調整不及時或不到位引起混凝土質量問題頻發(fā),是當前混凝土質量控制的難點。例如,混凝土拌合物骨料包裹性差、離析、泌水或坍落度經時損失大等原因造成的堵管現象層出不窮。原材料波動造成的混凝土試塊強度不能滿足設計要求或者強度離散大等問題引起工程質量不合格的問題屢見不鮮。隨著環(huán)保力度加大,原材料質量不穩(wěn)定已成為常態(tài),了解當前混凝土原材料現狀,實現混凝土生產適應原材料性質波動、提高混凝土質量具有重要的顯示意義。
01
水泥
現今,混凝土企業(yè)對生產混凝土所用的水泥反映的問題只要集中在水泥細度細(比表面積大),熟料中中C3A和C3S含量偏高,早期強度高,堿含量高,混合材添加混亂、超摻、品種不明等現象。(1)水泥混合材摻加混亂混凝土生產企業(yè)使用多的水泥是普通硅酸鹽水泥(P·O42.5),《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)為了水泥中混合材超摻規(guī)定普通硅酸鹽水泥中混合材的摻量限值不超過20%,并規(guī)定了混合材的品種。但水泥企業(yè)處于經濟性考慮,在早強組分或堿激發(fā)礦渣組分外加劑作用下,混合材摻量超過現行規(guī)范規(guī)定的范圍,混合材品種更是五花八門,成分與礦物組成混凝土企業(yè)無從知曉。如果水泥生產企業(yè)能夠告知混凝土企業(yè)技術人員水泥混合材的品種及摻量,混凝土技術人員通過調整配合比完全可以配制出滿足工程要求的混凝土,并不會對工程質量造成不良影響。現今的實際情況是水泥企業(yè)技術人員不告知水泥中混合材的品種及摻量,混凝土企業(yè)技術人員無法采取針對性措施,這是混凝土企業(yè)對水泥品質不滿意的重要原因之一。(2)水泥早期強度高混凝土技術人員對水泥企業(yè)不滿的另一個原因是,水泥早期強度高,后期強度增長率不高、停滯增長,甚至強度出現倒縮現象。其實,水泥和混凝土的唯強度論是施工企業(yè)為縮短拆模周期,提高模板周轉率,片面追求高早期強度,使得這一錯誤觀念由施工單位傳遞到混凝土企業(yè)再傳遞給水泥生產企業(yè)。水泥企業(yè)為了滿足工程這一要求,采用添加早強劑、堿激發(fā)、磨細等手段提高早期強度。早期強度偏高的水泥有以下共同點:①熟料早期水化速率(強度)高;②水泥熟料中含偏細(<3μm)顆粒含量高;③水泥中石膏的形態(tài)和數量沒有很好與熟料礦物成分匹配;④水泥中堿含量高。水泥早期強度強度高,造成水泥早期水化快,水化熱集中釋放,增加早期收縮、提高減水劑摻量、增加坍落度損失。毋庸置疑,半個多世紀以來混凝土耐久性劣化,很大一部分原因源于水泥強度特別是早期強度提高、細度變細。(3)水泥早期水化速率快水泥技術的發(fā)展顯著提高熟料的煅燒強度,使得熟料中C3S含量超過60%,使得熟料水化反應速率增加。這些都使熟料早期水化速率顯著加快。粉磨技術的進步以及助磨劑的使用,使得水泥中熟料的比表面積增加,水化速率難以降低。(4)水泥堿含量高環(huán)保壓力作用下,窯系統(tǒng)粉塵排放量顯著減少,使得水泥燒制過程中燃料帶入的堿無法排出,幾乎全部留在熟料中。(5)其他由于天然石膏的短缺,很多水泥廠家使用脫硫石膏代替天然石膏,導致水泥與外加劑相容性變差。水泥供應緊張,許多企業(yè)生產的水泥陳化時間短,水泥表面溫度高,活性大,使用時用水量增加,外加劑用量大,有時混凝土坍落度損失亦增大等。混凝土企業(yè)技術人員在選擇水泥品牌時盡量選擇大廠水泥,避開粉磨站。加強水泥批量檢測,對水泥強度穩(wěn)定性進行統(tǒng)計分析,設計配合比時采取“就低不就高”的原則設計配合比,降低混凝土質量風險。
02
粉煤灰
粉煤灰是一種被廣泛使用的礦物摻合料,但目前市場上品質優(yōu)良且穩(wěn)定的Ⅰ級原狀灰并不多見。不僅如此,II級灰也時常出現這樣那樣的質量問題,如假粉煤灰、脫硫灰、脫硝灰、浮黑灰等。
(1)假粉煤灰隨著粉煤灰的廣泛應用,及供應緊張的影響,價格一再上漲,常常會遇到“假粉煤灰”。所謂的“假粉煤灰”有兩種,一種是質量造假,以次充好;另一種是成分造假,即:一些供應商將石灰石、煤矸石、爐渣等材料粉磨摻入粉煤灰中或直接冒充粉煤灰銷售。這種“假粉煤灰”由于成分復雜,對混凝土質量的影響很難評估。對于“假粉煤灰”的分辨,有時很難依據標準進行檢測,有經驗的混凝土企業(yè)根據實踐情況總結一些方法,如利用顯微鏡看顆粒形狀、顏色,配合燒失量、需水量比以及活性等進行判斷。(2)脫硝灰、脫硫灰環(huán)保壓力下,電廠采用脫硫、脫硝方法減少廢氣排放,脫硫、脫硝工藝的殘留物遺留在粉煤灰表面或混雜在粉煤灰中,給粉煤灰的使用帶來一些問題。如混凝土拌合物中含有刺激性氨味,氣泡增多,含氣量增加,體積膨脹,混凝土緩凝等一系列問題。對于脫硫灰、脫硝灰的使用標準規(guī)范缺乏相應的指導,使用方法以及對混凝土耐久性的影響缺少。脫硫灰中的殘留物多以硫酸鹽和亞硫酸鹽的形式存在,有時游離氧化鈣含量偏高,加水攪拌后,滴加酚酞試劑呈現紅色。使用時應注意脫硫灰中的硫酸鹽和亞硫酸鹽對外加劑的影響,同時觀察混凝土的凝結時間是否有緩凝現象。脫硫灰中游離氧化鈣含量超標容易引起安定性不良,導致混凝土膨脹、開裂,應注意安定性檢測。脫硝灰中的殘留物注意是銨鹽如NH4HCO3和(NH4)2SO4,這兩種物質溶于水,在堿性環(huán)境下產生刺鼻的氣味(NH3),檢測時可以利用這一點進行檢測。脫硫灰中銨鹽含量小時,在混凝土施工過程中可以釋放完全,對混凝土影響不大。但銨鹽殘留較大時,產生的NH3不能完全釋放,混凝土硬化后表面有黃斑和泡眼,且有可能影響后期強度。(3)浮黑灰有些電廠在燃煤時添加助燃油脂以提高燃煤效率,添加的油脂如果燃燒不完全,將會殘留在粉煤灰中,嚴重時粉煤灰顏色發(fā)黑,甚至可以聞到異味。使用這種粉煤灰生產混凝土時,黑色油狀物會漂浮在拌合物表面,混凝土技術人員把這種粉煤灰稱為浮黑灰。實踐中,可以取適量的粉煤灰放進水中快速攪拌,看水面上是否浮有黑色油狀物來判定是否是浮黑灰。如果混凝土公司誤進“浮黑灰”,使用時,應盡量防止泌水,減少黑色物質上浮。
03
外加劑
外加劑已是混凝土中重要組分,但外加劑種類繁多,性能各異,攪拌站使用的外加劑多是以減水劑為主,再根據需要復配有緩凝劑、引氣劑、早強劑、防凍劑等產品。外加劑在使用中的適應性問題已經不再單單指與水泥的適應性,現已包括與礦物摻合料、骨料等所有原材料的適應性問題。外加劑的種類不同性能不同,即使種類相同,批次不同也存在不同程度的差異。此外,原材料的品種改變或質量波動,也會外加劑與之適應性變化,如水泥品種變化,同一外加劑的減水率及保坍性能都有差別。外加劑復配過程中也存在各組分之間的不相容現象
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