李晉
摘 要:混凝土是現(xiàn)代工程的核心材料,文章結(jié)合工程實(shí)例的試驗(yàn)數(shù)據(jù),簡(jiǎn)單的分析了現(xiàn)代混凝土配合比的幾個(gè)重點(diǎn)和施工時(shí)常出現(xiàn)的兩個(gè)問(wèn)題及原因,并提出了最佳水泥用量這一觀點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:配合比;最佳水泥用量;泌水;假凝
引言
混凝土是現(xiàn)代工程中使用最重要的材料。放眼全球,但凡是世界矚目的工程幾乎都是用混凝土作為主要建設(shè)材料的。隨著混凝土技術(shù)的不斷革新,高效減水劑和各種外摻料的廣泛運(yùn)用,尤其是近些年,高性能混凝土,自密混凝土,高強(qiáng)混凝土在我國(guó)的建設(shè)中得到了廣泛的使用。而在施工過(guò)程中,混凝土經(jīng)常出現(xiàn)泌水,假凝等問(wèn)題。而造成這些問(wèn)題的原因有很多,國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)同一問(wèn)題也有著不同甚至相反的觀點(diǎn)。
1 混凝土配合比
說(shuō)到混凝土就不得不說(shuō)配合比,這是混凝土的根本。目前我國(guó)工程建設(shè)方面有著比較完善的配合比設(shè)計(jì)規(guī)范。這些規(guī)范的理論依據(jù)主要有三種:最大密度法,比表面積法,魏矛斯斷檔級(jí)配法。我們較常用的是比表面積法和最大密度法。這兩種方法的根本都是追求混凝土的最大密實(shí)程度,從而滿足設(shè)計(jì)要求的。在混凝土設(shè)計(jì)中,著重考慮的是水膠比,砂率和水泥用量。這些都是為了滿足混凝土的工作性,強(qiáng)度和耐久性。
1.1 砂率
傳統(tǒng)認(rèn)為,在其他原材料質(zhì)量不變的情況下砂率越大,混凝土強(qiáng)度越低,塌落度就越大,而事實(shí)上并非如此。
表1
表1為左黎高速兩中混凝土配合比試拌對(duì)比,不難發(fā)現(xiàn),砂率在一定范圍內(nèi)提高,對(duì)強(qiáng)度的影響是很小的。吳中偉院士提出砂率在34%-46%之間變化對(duì)強(qiáng)度影響不明顯。我個(gè)人也比較贊同這樣的觀點(diǎn)。
1.2 水膠比
水膠比和混凝土的強(qiáng)度有著莫大的關(guān)系,在配合比設(shè)計(jì)時(shí),主要用到一個(gè)公式,就是鮑羅米公式:Fcu.o=Afce(c/w-B)式中:fcu.0-混凝土所要求的配制強(qiáng)度(MPa);fce-水泥實(shí)際強(qiáng)度;c/w-灰水比值;A,B-常數(shù)。這個(gè)公式認(rèn)為,水膠比越大,混凝土的強(qiáng)度會(huì)越低。
表2
表2為忻州環(huán)城高速公路預(yù)制梁配合比試拌對(duì)比,水膠比由0.33調(diào)整到0.36,強(qiáng)度變化并不明顯。楊文科老師在《現(xiàn)代混凝土科學(xué)的問(wèn)題和研究》一書(shū)中提出水膠比在0.38-0.45之間時(shí),強(qiáng)度大小和水膠比沒(méi)有相關(guān)性。在施工現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)會(huì)遇到一個(gè)現(xiàn)象,就是工人往拌合好的混凝土中加水,但這樣的混凝土做出的試件強(qiáng)度并不低。可見(jiàn)鮑羅米公式有它的局限性。
1.3 最佳水泥用量
經(jīng)過(guò)八年的混凝土施工一線經(jīng)歷加上學(xué)習(xí),我認(rèn)為在每一個(gè)混凝土配合比中都存在一個(gè)最佳水泥用量,這個(gè)最佳水泥用量并不是規(guī)范要求的最小水泥用量,而是一個(gè)范圍,在這個(gè)范圍之下,混凝土難以滿足適配強(qiáng)度要求,在這個(gè)范圍之上,增加水泥用量,對(duì)強(qiáng)度提高并不明顯,造成資源和成本的浪費(fèi)。在這個(gè)范圍中,提高和降低砂率以及水膠比,對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響都不會(huì)太大。由于我的經(jīng)驗(yàn)并不是十分豐富,且試驗(yàn)資源也不充足,還不能用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒▉?lái)證明這個(gè)理論,而且影響最佳水泥用量的原因也非常多,包括水泥的品質(zhì),外加劑與水泥的匹配性,粗集料的粒形和級(jí)配,細(xì)集料的級(jí)配等等。
2 施工過(guò)程中混凝土出現(xiàn)的問(wèn)題及原因
2.1 泌水
2.1.1 原材料出現(xiàn)波動(dòng)。水泥中的C3A對(duì)水的需求量很大,如果水泥中的C3A含量降低,那水泥水化時(shí)就不需要那么多水,導(dǎo)致混凝土泌水。細(xì)集料的含水率也是一個(gè)原因,混凝土生產(chǎn)過(guò)程中,含水率的測(cè)定不能覆蓋到每一次拌合,如果細(xì)集料的含水率比之前的大,拌合出的混凝土就會(huì)出現(xiàn)泌水。再有就是外加劑,外加劑在儲(chǔ)存過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)沉淀或者懸浮的現(xiàn)象,造成濃度的不同,如果外加劑的濃度變大,同量的外加劑就會(huì)造成泌水現(xiàn)象。
2.1.2 溫度的影響。泌水往往發(fā)生在溫度較低時(shí),低溫會(huì)使得水泥水化反應(yīng)減慢,造成水泥短時(shí)間內(nèi)不需要那么多水參加水化,從而排除多余的水分。低溫還會(huì)使外加劑反應(yīng)減緩,現(xiàn)代混凝土多用的是聚羧酸類外加劑,這類外加劑是通過(guò)高分子鏈充分鏈接水泥粒與水來(lái)達(dá)到減水效果的。外加劑不能在第一時(shí)間起效,而是在水泥水化一段時(shí)間后有了一定的溫度,外加劑才會(huì)大范圍的鏈接水泥和水,造成泌水。
2.1.3 空氣濕度的影響。在混凝土施工過(guò)程中,水分會(huì)通過(guò)混凝土表面散失和蒸發(fā)一部分。在空氣濕度比較大時(shí),混凝土表面的水分難以蒸發(fā),造成混凝土內(nèi)部水分飽和或過(guò)剩,從而出現(xiàn)泌水。所以,在南方和陰雨天施工時(shí)更容易出現(xiàn)泌水。
2.2 假凝
2.2.1 原材料出現(xiàn)波動(dòng)。如果水泥中水化極快的C3A含量較高時(shí),就會(huì)加快水化反應(yīng),增加需水量,造成混凝土快速凝結(jié),出現(xiàn)假凝。水泥的比表面積較大時(shí)也會(huì)造成需水量增加,導(dǎo)致假凝。集料中含泥量增多,使得集料的比表面積增大,需水量也會(huì)增大,占據(jù)了參加水泥水化反應(yīng)的水分,造成缺水。
2.2.2 溫度和風(fēng)速。高溫天和大風(fēng)天,混凝土更容易出現(xiàn)假凝,高溫和大風(fēng)加快了混凝土表面水分的蒸發(fā),造成表面裂紋和假凝,又使得混凝土內(nèi)部的水向表面滲透,導(dǎo)致混凝土內(nèi)部缺水,造成假凝。
2.2.3 氣候干燥??諝鉂穸冗^(guò)低,會(huì)加快混凝土表面水分的流失,導(dǎo)致混凝土水化反應(yīng)缺水,出現(xiàn)假凝。西北地區(qū)較其他地區(qū)更易出現(xiàn)假凝。
3 結(jié)束語(yǔ)
本人從事混凝土工作雖然不是很長(zhǎng),但是一直在施工一線工作,對(duì)混凝土的生產(chǎn)和施工也很有興趣,特別是配合比設(shè)計(jì),雖然提出了最佳水泥用量這個(gè)觀點(diǎn),但是目前難以論證。如果可以找到最佳水泥用量,不僅可以提高工程質(zhì)量,還可以節(jié)省材料,降低成本。混凝土施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題有很多,除了泌水和假凝還有裂紋,板結(jié),強(qiáng)度不理想等等。這里并沒(méi)有逐個(gè)講解與分析。因?yàn)槊谒图倌潜容^常出現(xiàn)的,而且通過(guò)加強(qiáng)管理是可以有效避免和減少的。文章既有工程實(shí)例的試驗(yàn)數(shù)據(jù),又有本人多年的總結(jié),但畢竟經(jīng)驗(yàn)不足,有不足之處,還請(qǐng)批評(píng)指正。
參考文獻(xiàn)
[1]楊文科.現(xiàn)代混凝土科學(xué)的問(wèn)題和研究[Z].
[2]安文漢.鐵路工程試驗(yàn)與檢測(cè)[Z].