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当前混凝土原材料存在的问题
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当前混凝土原材料存在的问题
作者:佚名    文章来源:混凝土与水泥制品网    点击数:20    更新时间:2020/11/6

 

混凝土与水泥制品网 

 

混凝土经过近几十年的发展,无论是配合比还是生产工艺都较为成熟,但原材料的良莠不齐、波动频繁而混凝土配合比调整不及时或不到位引起混凝土质量问题频发,是当前混凝土质量控制的难点。例如,混凝土拌合物骨料包裹性差、离析、泌水或坍落度经时损失大等原因造成的堵管现象层出不穷。原材料波动造成的混凝土试块强度不能满足设计要求或者强度离散大等问题引起工程质量不合格的问题屡见不鲜。随着环保力度加大,原材料质量不稳定已成为常态,了解当前混凝土原材料现状,实现混凝土生产适应原材料性质波动、提高混凝土质量具有重要的显示意义。

一、水泥
现今,混凝土企业对生产混凝土所用的水泥反映的问题只要集中在水泥细度细(比表面积大),熟料中中C3AC3S含量偏高,早期强度高,碱含量高,混合材添加混乱、超掺、品种不明等现象。 

1)水泥混合材加混乱

混凝土生产企业使用最多的水泥是普通硅酸盐水泥(P·O42.5),《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)为了限制水泥中混合材超掺规定普通硅酸盐水泥中混合材的掺量限值不超过20%,并规定了混合材的品种。但水泥企业处于经济性考虑,在早强组分或碱激发矿渣组分外加剂作用下,混合材掺量超过现行规范规定的范围,混合材品种更是五花八门,成分与矿物组成混凝土企业无从知晓。如果水泥生产企业能够告知混凝土企业技术人员水泥混合材的品种及掺量,混凝土技术人员通过调整配合比完全可以配制出满足工程要求的混凝土,并不会对工程质量造成不良影响。现今的实际情况是水泥企业技术人员不告知水泥中混合材的品种及掺量,混凝土企业技术人员无法采取针对性措施,这是混凝土企业对水泥品质不满意的重要原因之一。

2)水泥早期强度高

混凝土技术人员对水泥企业不满的另一个原因是,水泥早期强度高,后期强度增长率不高、停滞增长,甚至强度出现倒缩现象。其实,水泥和混凝土的唯强度论是施工企业为缩短拆模周期,提高模板周转率,片面追求高早期强度,使得这一错误观念由施工单位传递到混凝土企业再传递给水泥生产企业。水泥企业为了满足工程这一要求,采用添加早强剂、碱激发、磨细等手段提高早期强度。早期强度偏高的水泥有以下共同点:①熟料早期水化速率(强度)高;②水泥熟料中含偏细(3μm)颗粒含量高;③水泥中石膏的形态和数量没有很好与熟料矿物成分匹配;④水泥中碱含量高。水泥早期强度强度高,造成水泥早期水化快,水化热集中释放,增加早期收缩、提高减水剂掺量、增加坍落度损失。毋庸置疑,半个多世纪以来混凝土耐久性劣化,很大一部分原因源于水泥强度特别是早期强度提高、细度变细。

3)水泥早期水化速率快

水泥技术的发展显著提高熟料的煅烧强度,使得熟料中C3S含量超过60%,使得熟料水化反应速率增加。这些都使熟料早期水化速率显著加快。粉磨技术的进步以及助磨剂的使用,使得水泥中熟料的比表面积增加,水化速率难以降低。

4)水泥碱含量高

环保压力作用下,窑系统粉尘排放量显著减少,使得水泥烧制过程中燃料带入的碱无法排出,几乎全部留在熟料中。

5)其他

由于天然石膏的短缺,很多水泥厂家使用脱硫石膏代替天然石膏,导致水泥与外加剂相容性变差。水泥供应紧张,许多企业生产的水泥陈化时间短,水泥表面温度高,活性大,使用时用水量增加,外加剂用量大,有时混凝土坍落度损失亦增大等。混凝土企业技术人员在选择水泥品牌时尽量选择大厂水泥,避开粉磨站。加强水泥批量检测,对水泥强度稳定性进行统计分析,设计配合比时采取“就低不就高”的原则设计配合比,降低混凝土质量风险。

二、粉煤灰

粉煤灰是一种被广泛使用的矿物掺合料,但目前市场上品质优良且稳定的Ⅰ级原状灰并不多见。不仅如此,II级灰也时常出现这样那样的质量问题,如假粉煤灰、脱硫灰、脱硝灰、浮黑灰等。

1)假粉煤灰

随着粉煤灰的广泛应用,及供应紧张的影响,价格一再上涨,常常会遇到“假粉煤灰”。所谓的“假粉煤灰”有两种,一种是质量造假,以次充好;另一种是成分造假,即:一些供应商将石灰石、煤矸石、炉渣等材料粉磨掺入粉煤灰中或直接冒充粉煤灰销售。这种“假粉煤灰”由于成分复杂,对混凝土质量的影响很难评估。对于“假粉煤灰”的分辨,有时很难依据标准进行检测,有经验的混凝土企业根据实践情况总结一些方法,如利用显微镜看颗粒形状、颜色,配合烧失量、需水量比以及活性等进行判断。

2)脱硝灰、脱硫灰

环保压力下,电厂采用脱硫、脱硝方法减少废气排放,脱硫、脱硝工艺的残留物遗留在粉煤灰表面或混杂在粉煤灰中,给粉煤灰的使用带来一些问题。如混凝土拌合物中含有刺激性氨味,气泡增多,含气量增加,体积膨胀,混凝土缓凝等一系列问题。对于脱硫灰、脱硝灰的使用标准规范缺乏相应的指导,使用方法以及对混凝土耐久性的影响缺少。脱硫灰中的残留物多以硫酸盐和亚硫酸盐的形式存在,有时游离氧化钙含量偏高,加水搅拌后,滴加酚酞试剂呈现红色。使用时应注意脱硫灰中的硫酸盐和亚硫酸盐对外加剂的影响,同时观察混凝土的凝结时间是否有缓凝现象。脱硫灰中游离氧化钙含量超标容易引起安定性不良,导致混凝土膨胀、开裂,应注意安定性检测。脱硝灰中的残留物注意是铵盐如NH4HCO3和(NH42SO4,这两种物质溶于水,在碱性环境下产生刺鼻的气味(NH3),检测时可以利用这一点进行检测。脱硫灰中铵盐含量小时,在混凝土施工过程中可以释放完全,对混凝土影响不大。但铵盐残留较大时,产生的NH3不能完全释放,混凝土硬化后表面有黄斑和泡眼,且有可能影响后期强度。

3)浮黑灰

有些电厂在燃煤时添加助燃油脂以提高燃煤效率,添加的油脂如果燃烧不完全,将会残留在粉煤灰中,严重时粉煤灰颜色发黑,甚至可以闻到异味。使用这种粉煤灰生产混凝土时,黑色油状物会漂浮在拌合物表面,混凝土技术人员把这种粉煤灰称为浮黑灰。实践中,可以取适量的粉煤灰放进水中快速搅拌,看水面上是否浮有黑色油状物来判定是否是浮黑灰。如果混凝土公司误进“浮黑灰”,被迫使用时,应尽量防止泌水,减少黑色物质上浮。

三、外加剂

外加剂已是混凝土中重要组分,但外加剂种类繁多,性能各异,搅拌站使用的外加剂多是以减水剂为主,再根据需要复配有缓凝剂、引气剂、早强剂、防冻剂等产品。外加剂在使用中的适应性问题已经不再单单指与水泥的适应性,现已包括与矿物掺合料、骨料等所有原材料的适应性问题。外加剂的种类不同性能不同,即使种类相同,批次不同也存在不同程度的差异。此外,原材料的品种改变或质量波动,也会外加剂与之适应性变化,如水泥品种变化,同一外加剂的减水率及保坍性能都有差别。外加剂复配过程中也存在各组分之间的不相容现象,主要表现在有的分层,有的发生反应降低各自性能,如萘系与聚羧酸减水剂,两种不能复合使用。生产过程中应注意检查外加剂与原材料的适应性波动情况,并通过试验找出波动引起的差距,以便及时调整。

四、骨

目前,骨料质量问题是混凝土原材料中一个十分重要的问题,可谓骨料品种繁多,乱象丛生,严重影响到混凝土质量的安全。归根结底骨料供应紧张只是其中的一方面,主要原因是管理人员对骨料质量不重视,或者混凝土企业管理人员对骨料干涉过多,“重水泥、轻骨料”的思想根深蒂固。有些管理人员粗暴地认为只有水泥质量不出问题,混凝土质量就有保障,在这种思维的支配下,无底线地采取低价采购骨料,以为买着便宜成本就低,事实上往往事与愿违。重视砂石骨料质量的混凝土企业,原材料供应紧张时依然有不错的骨料供应,不重视砂石骨料的企业,即使原材料供应充足也是使用较差的原材料。

砂石骨料质量问题主要表现在以下几方面:

1)骨料含泥量大。目前,多地禁止开采河砂,即使有河砂供应,也是含泥量偏大质量较差。很多混凝土企业采用石子下脚料——石屑作为细骨料使用,有时石粉中含泥量惊人。

(2)骨料级配差。主要表现在石子厂将石子筛分成510mm1025mm以及2031.5mm等粒级销售,混凝土企业单独使用造成级配差。此外,石子厂的小角料石屑,往往被当作所谓的“机制砂”销售给混凝土企业,石屑的级配大多“两头颗粒含量大,中间颗粒不足”,给配制混凝土带来困难。


3)细骨料砂细度模数变化大。细骨料来源和材质不同,造成细度模数差异很大,混凝土公司细骨料供应商往往有多个,来料交叉进行,加剧了细骨料的细度模数波动。

4)骨料材质差。骨料中含有大量的风化软弱颗粒,造成压碎值低,吸水率偏高,一方面造成混凝土拌合物工作性能变差,另一方面造成混凝土强度偏低,耐久性变差。

(5)骨料粒形差。受骨料母岩材质和生产工艺影响,造成骨料针片状颗粒含量偏高,有些颗粒虽然不符合针片状规格,但不规则的粒形导致混凝土工作性、力学性能变差。
加强砂石骨料检测是控制骨料质量的关键。初步判定细骨料的质量好坏采取“经验+试验”的方法进行,经验为辅,试验为主。细骨料的检测经验方法采取“看、捏、搓、抛和洗”等方法:“看”,即看级配,估计粗细程度,抓一把砂摊在手心,细看粗细砂粒是否分布均匀,各级颗粒级配分布越均匀级配越好;“抓”,用手抓一把砂估计含水率的高低,抓一下看砂团的状态,砂团越紧证明含水率越高,反之越低;“搓”,抓一把砂在手心,用两手掌搓后,轻轻拍手,看手心上粘附的泥层,泥层越多且黄则证明砂含泥高,反之含泥低;“抛”,砂握成团后在手心抛一抛,若砂团不松散,可以判定出砂细、含泥或含水较高;“洗”,抓一把砂在水中洗一下,看看浑水的程度判定含泥量,还可以看看洗后砂颗粒的材质、粒形。粗骨料的经验检测主要靠“看和磨”等直观方法。“看”,即看颗粒级配,看粗骨料粒形,看表面杂质及含泥量,看风化软颗粒含量;然后再结合“磨”,即两个或多个粗骨料颗粒在手中磨,判定粗骨料的坚硬程度。经过初步判定的骨料,如果对质量产生怀疑,应立即试验验证,以便定量分析。

结论

当前,混凝土原材料存在的问题,导致混凝土质量出现很多不确定因素,混凝土质量控制难度加大。面对新挑战,混凝土技术人员应引起足够的重视,改变传统配制思路,多做试验分析,适应新变化。混凝土技术人员,选择原材料配制混凝土应“以试验为依据,质量保证为目标”,严控混凝土质量。

 

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