隨著施工技術進步和材料技術發(fā)展,人們對混凝土的需求種類也在不斷增加,施工單位對于工程的建設都追求低造價、高質(zhì)量和短工期。水泥基混凝土配合比試驗是混凝土結構施工體系中的核心工作,混凝土配合比設計看似是一個簡單的過程,但其中各組分對混凝土的性質(zhì)都會產(chǎn)生影響,而且還有很多不確定的因素,使得混凝土配合比設計具有一定的技術與技藝特性,成為一項技能性管理工作。
混凝土配合比的發(fā)展歷程
1. 轉變思想觀念,更全面地做好試驗工作
我國水泥基混凝土的大量應用由80年代至今已有近40年的歷程了,從初始簡單四組分的組成,即水泥以建筑施工使用的普通硅酸鹽水泥和預制構件使用的礦渣硅酸鹽水泥為主的水硬性材料,細骨料均為天然砂,粗骨料包括有卵石(含碎卵)和不同巖礦山碎石,拌和使用的水以潔凈水為主。
隨著材料技術的發(fā)展到現(xiàn)在較為復雜的多組分,即膠凝材料中的水泥功能更全的水硬性材料,其他膠凝材料中具有水硬性或火山灰性質(zhì)或非活性但具有明顯結構性質(zhì)的細粒粉體料的摻合料;細骨料的范圍也拓展了,包括有天然砂和人工砂,粗骨料變化不大,基本還是以粒徑大于5mm的固體顆粒,只是從環(huán)境保護和資源整合要求出發(fā)增加了不同巖礦的尾礦,而拌合水包括了潔凈水、中水和回收水等等。多組分中變化比較大的就是使用了具有改變拌合物性能或硬化后結構性能或結構壽命期內(nèi)環(huán)境因素的使用要求且具有化學性質(zhì)的外加劑材料,使得組成水泥基混凝土的材料的組分超過了六種,表面看使用的材料變的多種類了,但從結構受力和建筑壽命期內(nèi)質(zhì)量保證的要求來看,應該是由簡單的抗壓強度設計要求變?yōu)楦雨P注結構耐久性技術方面的實際現(xiàn)狀。這些材料的使用變化,對于硬化后的混凝土結構會變得更加復雜和不確定性了,因此配合比設計工作也就不是簡單地將材料按照一定的比例進行搭配的技術,而需要與時俱進將配合比設計從初始的使用材料復試后基本性質(zhì)的已知,轉變成通過試驗試配結果可以滿足混凝土結構需要的、可知的一個整體技術與技藝管理的過程。
2. 技術創(chuàng)新應避免“從眾思維”
混凝土是一種應用性結構性材料的統(tǒng)稱,嚴謹?shù)膶I(yè)理論支持是首要的,同時也不可能離開經(jīng)驗的支持,而實際的結果更會推動理論水平的升華,就如同規(guī)范或標準,隨著社會的發(fā)展會有滯后性,但是基本原理或原則規(guī)定一定是正確的。
水泥基混凝土至今已經(jīng)有100多年的歷史了,不能說由于材料的某些品種增加了,就完全否定了水灰比的科學概念(小竅門代替不了范式轉換)。行業(yè)中的科研技術人員一定會尊重基礎理論知識的貢獻,不會站在社會發(fā)展現(xiàn)狀去完全否定以前的技術,科學技術的進步是時代發(fā)展的必然,不存在萬能的一蹴而就方法?;炷恋纳a(chǎn)是一個與實際經(jīng)驗有密切關系的技術管理過程,一定要在充分了解和掌握所組成的基礎性材料的基本特性后(復試結果),通過合理的比例與試拌,各項指標都應滿足預計要求的綜合技術的體現(xiàn),絕非僅是評價單一的拌合物狀態(tài)就能確定的配合比技術,尤其是混凝土結構耐久性的基本的保證。
混凝土配合比設計是一門藝術
1. 配合比設計基本原則
配合比設計工作基本原則是根據(jù)選用的材料經(jīng)過復試定出既能滿足使用的工作性要求和強度以及耐久性等其他技術要求且經(jīng)濟合理的混凝土各組成部分的比例。在以塑性混凝土為主的配合比設計時,首先作為固定生產(chǎn)工藝所使用的材料基本都是長期質(zhì)量相對穩(wěn)定的(也按批次抽檢)的水泥,骨料也是基本固定品種和規(guī)格。而建筑施工(主要為磚混結構的圈梁或組合柱等)一般使用袋裝水泥??傮w使用水泥質(zhì)量相對比都是穩(wěn)定的,如北京地區(qū)為首都牌水泥,南口地區(qū)碎石和龍鳳山地區(qū)河砂。由于穩(wěn)定(一次批號)生產(chǎn)所用的配合比一旦經(jīng)過復演式的試配全部滿足設計要求后,就可以正式應用于實際生產(chǎn)中。同時每月都會對抗壓強度進行規(guī)范的數(shù)理統(tǒng)計,找出相關的參數(shù)變化(平均值、標準差、變異系數(shù)),再結合生產(chǎn)過程中的問題如工藝變化、環(huán)境因素、起吊強度、脫模強度和標養(yǎng)強度等,都要對實時的配合比進行必要的調(diào)整或修正。任何一個實際生產(chǎn)使用的配合比都要求定期進行全部參數(shù)的試配試驗,以保證產(chǎn)品質(zhì)量滿足要求的穩(wěn)定性。
配合比應以材料差異和不同的特性,需要綜合分析全面考慮數(shù)理統(tǒng)計中的數(shù)據(jù)和結果。一般以平均值的大與小考慮調(diào)整配合比;標準差要分析整個過程質(zhì)量控制的波動主要在哪些環(huán)節(jié)(如計量?攪拌?成型?振搗或養(yǎng)護等);最小值考慮原材料供應質(zhì)量波動或計量的偏差。由于以上的數(shù)據(jù)結果都會與實時使用的各種材料的基本性質(zhì)有關系,所以使用數(shù)理統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析要以所用材料的復試結果統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進行對應綜合考慮,這樣才具有可靠性。由于混凝土的生產(chǎn)過程受到很多因素的影響,出現(xiàn)波動應該是正常的,所以調(diào)整配合比時必須慎重,輕易不要僅以一次統(tǒng)計數(shù)據(jù)就盲目的調(diào)整材料比例,尤其是膠凝材料(水泥)。
在結構驗收合格標準上的保證率有不同的統(tǒng)計方法,如統(tǒng)計法的保證率允許95%,而用非數(shù)理統(tǒng)計法對混凝土強度進行統(tǒng)計的要求的保證率就是115%,所以任何一個配合比的使用絕非僅是以生產(chǎn)試驗室的配合比達到設計值就可以的。水泥是主要的膠凝材料,一般都是要求提前進行對水泥檢測,至少要求有安定性和早期強度的實測數(shù)據(jù)。強度試驗又根據(jù)水泥品種的不同有不同齡期的膠砂強度要求,判斷合格與否需要28天的齡期出結果(骨料2~3天),所以凡是申請配合比數(shù)據(jù)的都要求至少提前一個月以上的時間,先行將擬用的材料進行主要參數(shù)的試驗檢測。在做配合比設計時,試驗單位可以先按照水泥合格證提供的數(shù)據(jù)為原則,考慮實際計算試配強度時,可以用一般地區(qū)或相對熟悉的水泥的質(zhì)量狀況,采用水泥標準值的1.08~1.13的系數(shù)進行計算水灰比(系數(shù)主要依據(jù)以前有的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,也可以用對應的水泥品種已有的快速養(yǎng)護與標準養(yǎng)護對比的回歸數(shù)據(jù)進行推算使用),一般一個混凝土強度等級的試配至少要有3個相鄰水灰比的數(shù)據(jù)比對(包括砂率),對于2個強度等級以上的配合比試配。為減少一定的工作量也可以采用系列水灰比進行試配,道理非常簡單,因為混凝土所用的材料并不是穩(wěn)定且唯一的數(shù)據(jù),存在很多不確定的因素,而僅以理想狀態(tài)“設計”的混凝土配合比例值,其預期結果是否能準確達到,都必須有實際的數(shù)據(jù)才能予以確定。這樣依據(jù)3個臨近水灰比的數(shù)據(jù)值,統(tǒng)計出對應的坐標值(水灰比與強度),并以此為確定依據(jù)。每個配合比的強度變化(早期的、后期的或加速養(yǎng)護的)都有相關性,對于相同品種的水泥或骨料也都有一定的數(shù)據(jù)回歸統(tǒng)計,所以任何一個配合比一定是經(jīng)過嚴格的過程數(shù)據(jù)結果均合格或是滿足才正式在生產(chǎn)中使用。
2. 配合比設計基本原理
配合比設計工作的基本原理是建立4個未知數(shù),如水泥、砂、石和水間相互關系的方程式(JGJ55),這些數(shù)據(jù)體現(xiàn)混凝土性能的變化規(guī)律,包括有強度、水灰比和砂率?,F(xiàn)在的配合比設計方法有多種,主要找到對應的數(shù)據(jù),在中國的現(xiàn)階段,尤其是自然資源的嚴重匱乏和生產(chǎn)的利益驅動,材料的不確定性和不穩(wěn)定性始終存在,所以不存在通過精準的計算或量化就能保證目標滿足的配合比例(與先進國家的材料穩(wěn)定和誠信有明顯的差距)。試驗室配合比設計只是一種估算,耐維爾曾在《混凝土性能》中說清楚了該問題。
在設計(計算或初算也可以稱估算)試驗室配合比的工作中,除基本原理和基本原則要掌握之外,關鍵是配合比設計人員一定要具備兩個基本條件。作為一般配合比的設計人員,首先應具備專業(yè)學習的經(jīng)歷,同時還應該熟知基礎材料試驗參數(shù)數(shù)據(jù)的分析和判斷,如水泥各參數(shù)的指標值對選取搭配與其他材料的初始比例關系,如何針對骨料的參數(shù)數(shù)據(jù)找到較為合理的配伍比例;而且還應該清楚所選用的每種材料,在所設計的配合比例中的功能是什么;甚至還應清楚施工工藝過程管理的實際。其次由于水泥基混凝土是一種結構性材料,主要應用于工程施工,配合比設計人員還應掌握必要的混凝土施工技能,如對不同的環(huán)境條件、不同的澆筑方式、不同的振搗設備,甚至是模板對混凝土拌合物的要求等。配合比設計除了掌握混凝土中各組分的特性以及材料性質(zhì)對混凝土的和易性、強度、耐久性影響分析判斷外,還應對用于結構位置的受力要求,如構件是受彎還是受壓、不同構件的鋼筋保護層、是否有節(jié)點位置的澆筑等都需要有所了解。所以配合比設計是一項綜合性很強的管理工作,是一項技術與技藝綜合知識掌握的過程管理。
授人以魚不如授之以漁
1. 混凝土配合比設計需要動態(tài)管理
混凝土配合比不僅僅是一個計量數(shù)據(jù)比例的稱量過程,尤其是原材料始終存在著不確定性。對于如膠凝材料中的礦物組分和加入的某些化學成分的材料與用于混凝土中的比例、與其他材料的配伍和相容性,以及如何設計比例值的工作顯得更為重要。
混凝土配合比設計與使用是一個較為嚴格的過程,不能走捷徑,更不要將數(shù)據(jù)的拼湊作為配合比設計的參數(shù),如水泥強度用熟料的氧化物數(shù)量加減拼湊來計算水泥強度。其實水泥ISO法規(guī)定的強度檢測方法只是一種規(guī)定的前提要求而已(0.5的水灰比;1∶3的灰砂比),而球磨加工水泥中會添加一些混合材(多重因素考慮),會形成不同品種和強度的數(shù)據(jù),也就是熟料與水泥不是一回事。水泥膠砂的抗壓強度也并非只是由水泥的量所決定的,更不可以此“推論”出一個立方米水泥的“強度貢獻”。混凝土的強度是由所有組成材料共同配合的密實性所決定的,況且水泥漿體強度,是水和水泥粉體料共同構成的,將其分開單獨考慮既不科學,也很“愚昧”,所以漿體強度與膠砂強度不能等同。配合比設計應科學合理,使用工程中所要求或是提供的原材料,合理地按一定比例確定各原材料質(zhì)量,并滿足施工工藝要求(工序、設備、環(huán)境),以達到建筑結構的安全與耐久性。現(xiàn)在有的試驗管理崗位工作的人員,可能想盡快承擔工作“重任”,總想找到一些配合比的配方,或是找到一條捷徑,這是不負責任的,也是不可取的(缺乏對基礎性材料的掌握,試驗環(huán)節(jié)是入門的基礎)?;炷恋纳a(chǎn)是一種訂單式并滿足客戶或結構要求的生產(chǎn)過程,有效知道所用原材料的性能和特點必須做材料復試試驗,做到因材而用(即使是材料的名稱品種一樣),這是不能缺少的過程,同時因基礎性材料具有不穩(wěn)定特點,混凝土配合比的管理應該是一種動態(tài)的管理技術充分復演性試驗更為重要,力求所有試驗的數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定,包括拌合物和硬化后的各項指標滿足要求。
2. 攪拌站技術主管應具備的能力
首先對膠凝材料即水泥中的礦物組分比例要有所了解,因為熟料中的礦物組分在不同的階段或是不同的使用環(huán)境會有不一樣的結果,有時差距很大;其次摻加了什么性質(zhì)的混合材以及比例,不同混合材的活性或非活性都會對混凝土結構有影響,而在混凝土中使用的礦物摻合料總量也一定對結構的耐久性和安全性有影響;再有水泥廠為獲得一定的經(jīng)濟效益會在球磨過程中加入一些助磨劑,而有些助磨劑會對混凝土中再摻加的外加劑出現(xiàn)不相容或對后期安全使用有影響的材料(如氯離子),所以了解水泥中的這些技術參數(shù),對混凝土生產(chǎn)的使用者很有必要。
(1)水泥
水泥是產(chǎn)品,其產(chǎn)品標準中各項指標是最低要求(生產(chǎn)質(zhì)量控制指標要嚴于產(chǎn)品使用指標)。水泥的質(zhì)量最重要的是勻質(zhì)性,由于每一燒制窯的熟料會受到溫度的變化而形成熟料里的礦物組分有所不同,所以熟料均化是很重要的工作。而粉磨加工水泥時也會因溫度的增高使得里面的氧化物質(zhì),在一段時間內(nèi)存在不穩(wěn)定性,再加之球磨時的溫度很高,這樣磨細后的水泥必須要經(jīng)過足夠的時間靜停,使之穩(wěn)定和必要的倒倉降溫的時效處理。這樣作為水泥使用者一定要了解這些技術參數(shù),控制水泥的基本指標,要根據(jù)具體工程的需要選擇水泥。因減水劑的使用,混凝土強度已不再依賴于水泥強度,但是要了解基本性能和知道材料的發(fā)展過程還是很重要的。膠凝材料水泥的生產(chǎn)是為了水泥基混凝土中主要起膠結作用的關鍵材料,而混凝土又作為一種結構性的材料應用于結構施工中,所以水泥質(zhì)量是保證混凝土質(zhì)量的前提因素,混凝土質(zhì)量的保證又是結構安全的前提,這是一種連鎖的質(zhì)量保證關系?,F(xiàn)在由于生產(chǎn)關系中的供需關系存在片面追求市場用戶第一的單一利潤現(xiàn)象,使得水泥中的關鍵氧化物質(zhì)硅酸鈣(C3S+C2S)的分配出現(xiàn)了偏移。從使用安全角度要求C3S占比例在45%~50%,這是水泥早期強度貢獻的礦物組分,也是必要的強度發(fā)展需要的比例,當然作為后期強度發(fā)展的C2S比例就應該在30%~25%的安全范圍內(nèi)(總量75%是總量值),但是水泥廠家為了滿足施工使用方的片面要求早期強度來追求進度的要求下,C3S量超出55%,而C2S會有不足15%的現(xiàn)象。由于水泥強度檢測標準確定為0.5的水灰比,而熟料的礦物組分也沒有質(zhì)量的飛躍,要滿足這種需求只有采用犧牲質(zhì)量,用磨細的材料來滿足早期強度發(fā)展的需要,因為水化產(chǎn)物是顆粒由外向里逐漸水化所得到的,過細的顆粒相對水化很快,雖然得到了早期的強度要求,但是對于混凝土后期和長期處于自然環(huán)境中的結構的強度增長就會失去安全性,如0.08mm的篩余在0.3%以內(nèi)或是比表面積大于380cm2/g。
水泥的復試參數(shù)包括凈漿和膠砂,有的攪拌站技術主管不重視凈漿的試驗數(shù)據(jù),認為膠砂強度的檢測是重要的。凈漿參數(shù)包括有標準稠度用水量,通過標稠的試驗結果,以提前選擇好外加劑的質(zhì)量或摻量,同時標稠的檢測也是對安定性能(體積穩(wěn)定的保證)和凝結時間(基本性能保證)檢測的前提要求(與水泥水化最佳用水根本不是一回事)。凈漿試驗還有一個很重要的作用,對于使用石膏調(diào)凝效果不穩(wěn)定出現(xiàn)的假凝現(xiàn)象,就能在正式用于混凝土生產(chǎn)使用前的材料復試時得知,從而對其就可以采取存儲時間的延長或是適當?shù)脑黾踊炷恋臄嚢钑r間,以避免混凝土拌合物出現(xiàn)“問題”。(現(xiàn)在有人認為混凝土在澆筑時出現(xiàn)的所謂假凝現(xiàn)象,應該只是拌合物的塌損大而已,與假凝的概念不相同。)
水泥細度的利與弊(早強、收縮、后低)。幾十年來水泥發(fā)展所追求的首先是不斷提高強度,其結果是:水泥強度越來越高,采取的主要技術路線是增加C3S、C3A含量、標稠小、粉磨得越來越細,早期水化熱越來越高,使用對混凝土不利的添加劑(增加收縮),降低能耗、提高能效率雖也有成效,但是以提高粉磨程度來提高強度的路線與節(jié)能的方針形成悖論(粒度分布和使用的基本要求的重要性)。
(2)摻合料
水泥基混凝土中不同的摻合料具有不同的性質(zhì),粉煤灰屬于火山灰性質(zhì)材料,復試的細度、需水比、燒失量、抗壓強度比和安定性是主要的參數(shù),其中主要是燒失量的檢測,另因為脫硫或脫硝灰的問題,應該增加與水泥和水混合物的狀態(tài)的檢測;磨細水淬礦渣粉屬于水硬性材料,顏色是判斷該材料品質(zhì)的一個方法,其細度與比表面積對于使用效果有重要作用,活性指數(shù)是主要指標,在摻加前的比對樣要求應該要引起足夠的重視,即水泥強度指標的滿足,同時還不能忽視燒失量的指標,因為能避免使用“假灰”的可能。沸石巖粉也是一種改善拌合物和易性的火山灰性質(zhì)的材料,胺離子吸收值是主要的檢測指標,其次由于顆粒的需水比大,在使用時應該要根據(jù)使用的效果來確定摻量;還有其他一些材料如硅灰及復合摻合料或是石灰石粉。礦物摻合料對混凝土強度的貢獻隨水膠比的減小而增大的幅度,大于水泥對強度的貢獻隨水灰比減小而增大的幅度,因此摻用摻合料的混凝土必須降低水膠比。膠凝材料中摻合料,不管是具有水硬性質(zhì)的礦渣粉,還是具有火山灰性質(zhì)的粉煤灰等材料,都應該清楚其加工工藝以及添加了什么激發(fā)材料。由于水泥熟料C3A需要調(diào)凝,三氧化硫的作用不能忽略,但是其量一定要和C3A的量相匹配,三氧化硫少了凝結時間偏短不安全,多了又會出現(xiàn)凝結時間過長不穩(wěn)定,當總量超出極限量時會形成遲后反應,而給體積穩(wěn)定性帶來不可逆的缺陷甚至是事故。
粉煤灰的強度貢獻雖然比礦渣粉略有遜色,但其顆粒形狀的特殊性,具有滾珠效應,使得成為泵送施工很好的材料。由于火力發(fā)電需要的燃煤國家日益加以控制,使得以煙道收塵的粉煤灰供不應求,泵送混凝土又十分需要具有滾珠效應的粉煤灰,于是就會有一些“濫竽充數(shù)”的球磨粉煤灰充斥在市場上,因球磨加工的顆粒受到了非勻質(zhì)性的破壞,所以往往都是類似石子狀多菱角的顆粒,就不具備了滾珠效應。作為使用者知道或了解以上需要掌握的信息是十分重要的,甚至非常必要。用于混凝土中的膠凝材料,各自既具有獨立性,同時也具有一定的“合作性”,只有知道了材料各自的基本性質(zhì)或主要參數(shù)數(shù)據(jù)后,才能做到合理的配合使用,這是攪拌站技術主管一定要掌握的信息。
(3)外加劑
外加劑摻量小作用大,是現(xiàn)代混凝土的材料之一,無論是泵送劑還是防凍劑等,所供應的材料質(zhì)量的保證性一定要講誠信,這種誠信一定要以外加劑與膠凝材料相容性的穩(wěn)定性為主,也應該以質(zhì)量的承諾為基本原則,作為技術主管人員應掌握每次使用的外加劑基本性質(zhì)。以聚羧酸外加劑生產(chǎn)工藝從合成溫度的差異中,如大單體的溶解充分,一是溫度二是時間,現(xiàn)在很多的生產(chǎn)廠家使用的是常溫工藝,所以反應時間一定要充分,尤其是采取計件方式的生產(chǎn),縮合其他材料的加入速度以及反應時間也是很關鍵的。每種外加劑都有各自的特點,都具有相應的功效,減水、保塌、緩凝、早強等作用,各有所長各有利弊(木質(zhì)素、萘系、脂肪族、聚羧酸等)。不存在好與不好的問題,嚴格講應該是適應與不適用的區(qū)別?,F(xiàn)在有一些不明機理的材料還是應該慎用(增效劑、纖維膨脹劑等)。
從2011年一些外加劑廠家,以社會對水泥磨的越來越細所帶來的“問題”,認為一般攪拌站使用的外加劑打不開水泥中的集聚團(過細的顆粒會形成粘連的片)。這些都是推論出來的,實際不存在這種現(xiàn)象(圖中水泥漿體經(jīng)過長時間蒸養(yǎng)未見有打不開的集聚團的顆粒)。
水灰比0.4的純硅酸鹽水泥漿體經(jīng)過蒸養(yǎng)后的顯微形貌
(4)粗骨料
粗骨料一般忽略含水(飽和面干狀態(tài)下)強調(diào)粒形,所使用的粗骨料無論多大粒徑應該均為等徑狀,而我國常見的粗骨料即使不是針片狀,也多是銳角的,急需要改善。骨料是保證混凝土體積穩(wěn)定性的必要材料,使用量十分巨大,自然資源的日益匱乏,一些加工廠家從經(jīng)濟利益角度使用的設備過于簡單(產(chǎn)量大的顎式破碎機),也不對巖石的性質(zhì)加以控制或是篩選,這樣加工出來的骨料質(zhì)量穩(wěn)定性很差,雖然不是針片狀的材料,但是多菱角的不規(guī)則的顆粒始終是多數(shù)。砂石在混凝土中是以一定的比例相互配合的材料,由于每次使用的材料的主要參數(shù)存在著不穩(wěn)定性,所以就更需要配合比設計人員,能根據(jù)實時的復試數(shù)據(jù)進行合理的配伍。
粒形的重要性
從粒形的重要性圖例可以看到,先進國家比較重視粒形的保證(等徑型),而且都采取單粒徑顆粒存儲,實際生產(chǎn)使用采用2~3種的顆粒級配,是避免了所謂顆粒連續(xù)級配的顆粒不連續(xù)所帶來的尷尬問題,同時采用兩級配的骨料的堆積密度明顯提高,空隙率能降低2~4;關鍵是顆粒的連續(xù)性對拌合物的流變性能有明顯的提高,尤其是在目前細骨料材料很不“如意”的前提下,粗骨料顆粒的顆粒級配的保證就更加重要了。
類似這樣的拌合物我們看到過很多,如果重視一下粗骨料的顆粒級配,是否就可以避免采用多摻加粉體料易出現(xiàn)收縮過大開裂的結果(粉體料指顆粒小于0.075mm的)?;炷聊途眯缘脑O計是結構的關鍵指標要求,GB/T 50476—(耐久性最低的環(huán)境條件)對粗骨料的粒徑有嚴格的要求,主要是對鋼筋的有效保護和結構節(jié)點位置保證受力時的安全性。但是現(xiàn)在的預拌混凝土的生產(chǎn)中幾乎沒有考慮這個標準的規(guī)定,所以結構出現(xiàn)一些質(zhì)量缺陷就成為“自然”現(xiàn)象了。
混凝土受彎構件的保護層出現(xiàn)的問題及結構節(jié)點抗震破壞
(5)細骨料砂
大流動性混凝土中使用細骨料一定要關注材料的吸水率,因為這個參數(shù)指標影響著總水量和對外加劑的吸附(包括坍落度損失和泵送損失)。吸水率試驗有國際統(tǒng)一的試驗方法。
材料飽和面干狀態(tài)
由于自然資源的嚴重匱乏以及國家對環(huán)境保護日益高的要求,使得很多的尾礦材料不斷地供應市場,這些材料會受材質(zhì)本身的性質(zhì)對加工后的細骨料吸水率明顯不一樣,有的吸水率偏大,而有的保水性很差,尤其是一些供應商會將一些類似風化巖石進行顆粒破碎后來“緩解”緊張的供需關系(有時候可謂是一砂難求)。掌握細骨料吸水率的參數(shù)具有很重要的實際意義,因為吸水率大的材料,尤其是開口孔或是裂隙大而多的顆粒,會出現(xiàn)在拌合物在擾動的前提下不斷的吸附具有分散性質(zhì)的外加劑顆粒,特別是在有一定壓力的泵送過程中,更會吸附外加劑顆粒,甚至是小的氣泡,形成坍落度損失或泵損的問題。沒有經(jīng)過水洗后的骨料含有一定量泥粉是正常的,但是作為一名配合比管理人員或是質(zhì)檢人員一定要清楚泥粉的基本性質(zhì)。我國從西北到東南巖石中的泥粉呈由堿性向酸性過度(石粉有鈣質(zhì)與硅質(zhì)不同),同時泥粉還具有明顯的電泳效應,我們使用的大多數(shù)外加劑會受材料的電荷作用而效果不一樣,也就是說不存在一致的泥粉,當然就存在對應性的解決方式的數(shù)據(jù)要求。我看到的華北地區(qū)的泥粉即顆粒小于0.075mm的形貌基本都是類似沙粒的小顆粒,未看到遇水膨脹分層的現(xiàn)象。
從形貌圖可以看出,所使用的細骨料材料中的泥粉主要還是顆粒小而比表面積大造成使用的水多或是外加劑多的結果。如果使用穩(wěn)定的且固定的材料,就可以根據(jù)材料的性質(zhì)合理選擇外加劑,所以任何一種外加劑都不能面面俱到相適應。
綜上所述,配合比需滿足的基本要求是:滿足委托方的技術要求是基本(施工工作性);滿足委托方的設計強度等級要求是根本(按統(tǒng)計方法);滿足地區(qū)所處環(huán)境對混凝土的耐久性要求是前提;科學合理的降低成本。目標是混凝土的安全性、均質(zhì)性和穩(wěn)定性的保證。從材料的復試、配合比設計、混凝土生產(chǎn)、施工工藝、質(zhì)量檢驗等一定要有可溯源的保證即臺賬管理。
試配與配合比確定注意事項:重視試拌過程中拌合物的質(zhì)量變化和調(diào)整(攪拌站關注進料與復試相一致的問題);外加劑與水泥的適應性(也不可忽視摻合料中的參數(shù)對外加劑的影響性);用水量與外加劑用量的匹配(減水率與飽和點);骨料的搭配比例合適否(顆粒的連續(xù)性和砂率);材料正確的吸水率與保水性;水泥凈漿參數(shù)的重要性(標稠、凝結、析水);泥粉或石粉的基本性質(zhì)(電泳、堿與酸、鈣與硅);摻合料的加工工藝和顆粒形貌;無論是經(jīng)過設計還是優(yōu)選或是經(jīng)過調(diào)整得出的配合比,都必須再經(jīng)過試拌,尤其是重要工程供應前。
經(jīng)時損失一定要是動態(tài)下的試驗。清楚塌損是什么因素所致,膠材水化?骨料吸水?水分蒸發(fā)?因為混凝土拌合物自攪拌開始后直到澆筑前始終處于被“擾動之中,顯然靜態(tài)下的經(jīng)時損失試驗與實際是不相符的。由于是訂單式的生產(chǎn),所以沒有“放之四海”的配合比。強調(diào)生產(chǎn)過程中的所有環(huán)節(jié)可溯源性,能說明白來龍去脈。預拌混凝土生產(chǎn)屬于工廠式的管理模式,對質(zhì)量進行預控管理是最大的優(yōu)勢和保證,也是對建筑結構安全度最大的負責任。
結束語
混凝土這種材料是一種成型工藝相對簡單且具有多相性多相體的人工合成材料,所以較為復雜,與生產(chǎn)者使用者都有關系,應強調(diào)合同管理,作為預拌混凝土的生產(chǎn)單位,滿足和履約合同是基本要求。配合比計算(估算)中使用的各種原材料,一定要在滿足合同約定的全部內(nèi)容前提下,通過對所有材料復試后的結果,科學合理的選擇比例,由于基礎性材料不穩(wěn)定的現(xiàn)實性,所以在實際生產(chǎn)過程中必須要做到有效的試拌和調(diào)整,只有所需要的數(shù)據(jù)全部滿足合同約定后,才可以用于實際的生產(chǎn)中。任何配合比不是“萬能鑰匙”,也不是“放之四海而皆準”的,材料質(zhì)量的波動性就要求配合比的管理與經(jīng)營更加應該務實,不要走捷徑,更不應該用某些以利益為目的的材料隨意摻加在混凝土中,一定要以保證結構安全性為宗旨生產(chǎn)混凝土。我們應該牢記混凝土大師耐維爾的這段話:由于技藝與管理優(yōu)劣的差別混凝土幾乎無限的使用壽命與僅幾年的壽命這樣大的差別。