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近几年混凝土原材料变了

作者:孙伟,缪昌文

当当
 

预拌混凝土无疑已经成为工程建设的重要建筑材料,混凝土质量的好坏直接影响工程质量。混凝土原材料随着混凝土技术的发展发生巨大变化,尤其是近年来,由于环保力度的加大,水泥、掺合料、外加剂、骨料等原材料的变化更是达到惊人的程度。原材料的变化对预拌混凝土质量的影响是直接的,不容忽视的,材料的变化远远超出混凝土技术人员技术更新的程度,甚至面对原材料的复杂多变有点力不从心,难以应对,有点盲从。多组分的混凝土是一种极其复杂的体系,任何一种原材料变化都可能会造成混凝土工作性、强度和耐久性产生巨大变化。

(一)水泥

水泥是混凝土原材料中一项重要原材料,水泥对混凝土质量的影响是直接的,也是显著的。近年来水泥的变化主要表现在:(1)水泥熟料强度的提高,熟料中C3S矿物含量增多;(2)水泥粉磨工艺的提高,使得水泥细度明显加大;(3)水泥中混合材的品种增多,掺量和品种难以琢磨,成分不明,混凝土耐久性面临更多的未知。

水泥中C3A、C3S含量的提高以及水泥细度的增加,促使水泥水化速率变快,早期水化反应放热集中,以前3d(72h)左右混凝土水化热出现峰值,现今36h~48h就有可能出现峰值。混凝土水化热峰值的过早出现,给温差裂缝控制带来很大的难度,开裂时间的提前使传统的施工工艺面临挑战。水泥中混合材的添加,近几年表现出乱、杂、盲目等特点,各种固废材料进入水泥中,美其名曰“绿色建材”,这些固废中若含有放射性元素,给混凝土耐久性带来更多的变数和不可控,是行业的可持续发展还是建筑的二次污染灾难,有待时间检验。近年来,明显发现水泥3d强度在逐步提高,28d强度却逐步下降,3d到28天的增长率在降低,强度异常现象增多,有时触目惊心。水泥的变化使得混凝土技术面临重大认识更新,尤其是一线混凝土技术人员面临的挑战更加困难,稍有不慎将会出现工程质量事故。在生产过程中随时注意配合比的调整,来改善混凝土的性能,以达到其施工性的工作要求及质量标准。

(二)矿物掺合料

几年前,预拌混凝土混凝土企业主要的矿物掺合料是粉煤灰和矿粉,如今的粉煤灰和矿粉再不是以前的了。以前混凝土中添加粉煤灰和矿粉,可以起到降低温升、改善拌合物工作性,利用二次反应增加后期强度改善混凝土内部结构,提高耐久性。现如今,矿物掺合料的种类多了,作用机理有些模糊了,未知的东西多了。以粉煤灰为例,出现了“浮黑灰”、“假粉煤灰”、“脱硫灰”,使用后出现不同的表现,有的混凝土浮黑、漂浮油状物,有的活性指数不合格,有的有刺鼻氨味、冒气泡,有的使混凝土膨胀,有的使混凝土凝结时间延长,有的混凝土拌合物工作性变化异常……,防不胜防。

矿粉作为一种常用的矿物掺合料,分为S105、S95、S75三个等级,应用于混凝土中能够改善拌合物的粘聚性及强度。混凝土公司常选用S95级矿粉,生产中矿粉的活性指数检测时间长,还未等检测结果出来,矿粉就使用完毕。部分供应商在矿粉中添加粉煤灰,也有掺石灰石粉的,造成28天活性指数根本不合格。矿粉中掺加粉煤灰或石灰石粉,会导致混凝土强度增长缓慢甚至降低的可能,也会出现胀裂炸皮等现象。矿粉的比表面积变大,会使拌合物粘性增加,不利于混凝土的流动性,同时产生早期水化热过高,不利于降低混凝土的温升,导致混凝土开裂。

(三) 外加剂

外加剂的技术发展带来混凝土技术的巨大革新,混凝土的很多性能对外加剂的依赖十分明显,尤其是越来越多的功能型外加剂的出现。近年来,混凝土原材料变化给外加剂技术带来巨大的挑战,外加剂也从单一减水功能发展成多功能复合型的外加剂,不同功能的外加剂复配与减水剂中。如,复配引气剂提升混凝土拌合物的和易性和抗冻融能力;如复配缓凝剂、保坍组分增加混凝土拌合物的保坍能力、凝结时间;如复配抗泥组分改善砂石中含泥量超标问题。此外,也有使用增效剂(减胶剂)降低成本,也有使用表面增强剂应对混凝土回弹。外加剂中组分的增加给混凝土配合比设计和生产时的储存与计量带来复杂性,既存在外加剂自身的相容性,也存在外加剂与水泥、掺合料之间存在相容性问题,生产前需要加强试验进行评价十分必要。外加剂的变化对混凝土也会产生致命的伤害。所以在外加剂进厂检测时,建议用拌制混凝土试配的方法,可以更直观地检测其多项指标。

目前的膨胀剂应用上存在很多问题,市场上假冒伪劣产品过多,使用过程中膨胀剂用量无法计量,后期养护不足。膨胀剂主要包括硫酸铝盐酸膨胀剂、氧化钙硫酸铝盐酸复合型膨胀剂、氧化镁膨胀剂三种,这三种膨胀剂性能不同,应用领域也不同。膨胀剂的种种乱象使得一旦出现质量问题,各种因素混合在一起,难以分清责任。

(四)骨料

近几年,河砂逐步退出市场,机制砂使用成为常态。各种机制砂质量参差不齐,岩石种类的差别,生产设备的差异,以及砂石厂管理者的理念,造成机制砂千差万别,如山皮石、玄武岩石甚至风化岩等岩石经过破碎制成机制砂、磨砂、水洗砂等。混凝土企业管理者在“重胶材,轻骨料”的思想支配下,不愿因购买优质骨料,对骨料重视不足。从实践来看,机制砂的级配呈现“两头大,中间小”,砂偏粗,要么粗颗粒多,细颗粒不足,要么含泥量高,严重影响混凝土的性能。

机制砂中的石粉虽然能够对混凝土拌合物性能起到一定的改善作用,但若机制砂的石粉含量过多,混凝土粘度随之加大,流变性能降低,外加剂吸附量增加、用水量增加,还会出现结构构件开裂的现象。山皮石或风化岩生产的机制砂通常含泥量高、泥块含量高、压碎值高,这种砂子在混凝土生产中也十分令人头疼,因其含泥量高、硬度不够,经搅拌机搅拌后,砂的颗粒全都变成粉状,且越搅越稠,直接导致混凝土的需水量加大、水胶比降低、强度受损、抗渗性、抗冻性降低,碳化深度增加,混凝土结构开裂机率增加。近年来,机制砂中的絮凝剂是比较头疼的,造成混凝土坍落度损失增加,混凝土工作性难以控制。砂的质量对混凝土质量影响不容忽视,换砂子时应及时通知实验室,待做好试验后再行生产,否则会严重影响混凝土性能,造成质量事故。

碎石企业的破碎设备造成粗骨料粒形和级配不良,再加上管理者将碎石筛分,单独出售,造成空隙率偏高,砂率居高不下,另混凝土技术人员头疼。良好的粗骨料级配是小颗粒填充大颗粒的空隙,较低的空隙率,砂率应相应降低,浆体量也降低,对混凝土耐久性和经济性十分有效。混凝土技术人员加强粗细骨料的性能质量检测,已成为生产过程中不可忽视的环节。

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