關(guān)志鑫
酒鋼集團(tuán)冶金建設(shè)有限公司 甘肅嘉峪關(guān) 735100
在歷史上,人類曾經(jīng)使用木、土、石充當(dāng)建筑材料。公元120年,古羅馬帝國的建筑師用砂石、搭配火山灰與石灰石砂漿,制成了混凝土。著名的羅馬角斗場(chǎng)即由混凝土磚壘砌而成,其主體結(jié)構(gòu)歷經(jīng)二千年的風(fēng)雨至今屹立不倒。1999年后,我國建筑業(yè)迎來前所未有的高速發(fā)展,對(duì)混凝土的使用也創(chuàng)造了世界建筑史上的新紀(jì)錄。據(jù)比爾·蓋茨研究:2011-2013年,我國消耗的混凝土超過6.6億噸,而美國1901-2000年一百年僅僅使用了4.5億噸混凝土[1]。——今天,95%國內(nèi)建筑屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),因此,必須認(rèn)真研究如何提高混凝土質(zhì)量。
混凝土是由膠凝材料(水泥)、水、骨料(又稱集料)、外加劑、摻合料按一定比例配制,經(jīng)過均勻攪拌,密實(shí)成型、養(yǎng)護(hù)硬化而成的一種人工石材。水泥、骨料是混凝土的主要構(gòu)成材料。水泥可以增強(qiáng)混凝土的硬化強(qiáng)度,骨料則可以增強(qiáng)混凝土的壽命與穩(wěn)定性。外加劑、摻合料則可以改善、調(diào)節(jié)混凝土的性能。
在混凝土的各類材料中,水泥的作用最為關(guān)鍵。水泥是粉狀水硬性無機(jī)膠凝材料,加水?dāng)嚢韬笞兂蓾{體,在空氣中能迅速硬化,并把骨料(砂、石)牢固地膠結(jié)在一起。目前市場(chǎng)上的有很多不同品種的水泥,它們的性能也不能一概而論。
(1)硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥又稱純硅水泥,強(qiáng)度高、并具有良好的抗凍性、耐磨性與不透水性。但硅酸鹽水泥水化熱較高、耐酸、堿、硫酸鹽腐蝕性差、抗水性也較差,適用于高強(qiáng)混凝土、道路工程,而不宜用于大體積混凝土或地下工程[2]。
(2)普通硅酸鹽水泥。普通硅酸鹽水泥水化反應(yīng)速度快,早期強(qiáng)度較高(但不及純硅水泥),干縮小,不易產(chǎn)生裂縫;抗凍性與耐磨性均較好,但耐腐蝕性差,也不耐高溫。適用于各種鋼筋混凝土工程,路面與地面工程,但不適用于海港工程或高溫爐基礎(chǔ)。
(3)礦渣硅酸鹽水泥。礦渣硅酸鹽水泥的安定性較為穩(wěn)定,而放熱量也較小,有利于防止大體積混凝土內(nèi)部出現(xiàn)裂縫。此外,礦渣硅酸鹽水泥還具有良好的抗硫酸鹽侵蝕性,但礦渣硅酸鹽水泥抗凍性、保水性較差。適用于地下工程、大體積混凝土、海港工程,易受凍融循環(huán)作用的混凝土結(jié)構(gòu)工程不宜使用礦渣硅酸鹽水泥。
(4)火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥?;鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥的水化速度慢、水化熱較低,保水性好、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng),干縮大。但抗凍性差,需水量大。適用于地下工程、大體積混凝土、長(zhǎng)期潮濕、含水量大的環(huán)境和具有腐蝕性的地下環(huán)境;在凍融、干濕交替出現(xiàn)的環(huán)境,或干燥環(huán)境,不宜使用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。
(5)粉煤灰硅酸鹽水泥。粉煤灰硅酸鹽水泥水化熱低,水化速度慢,耐腐蝕性好,干縮性小,和易性好,但抗凍性較差。適用于各種民用和工業(yè)建筑工程,但在低溫環(huán)境下不宜使用。
(6)復(fù)合硅酸鹽水泥。復(fù)合硅酸鹽水泥和易性較好,早期強(qiáng)度高,干縮小、耐磨性好,但耐久性、耐腐蝕性、耐熱性較差。適用于高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)或干燥環(huán)境中的混凝土工程,不宜用于大體積混凝土工程、耐熱混凝土工程、或海港工程[3]。
以上六種常見水泥,各有其優(yōu)缺點(diǎn)。而混凝土工程的具體施工環(huán)境也各有不同。為提高混凝土質(zhì)量,必須具體情況具體分析,根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際特點(diǎn),靈活地、有針對(duì)性地選用適宜的水泥。
骨料也稱集料,骨料又有粗、細(xì)之分。細(xì)骨料顆粒直徑在0.16毫米-5毫米之間,一般采用河砂、海砂、山谷砂等;粗骨料顆粒直徑超過5毫米,多為礦石、卵石?;炷馏w積中,骨料占比為70%,因此,骨料的質(zhì)量對(duì)混凝土質(zhì)量有很大的影響。
骨料的表觀密度與其穩(wěn)定性存在正比關(guān)系,表觀密度越大,穩(wěn)定性越高;骨料的含水率必須保持穩(wěn)定,其含水率不宜超過6%,否則會(huì)影響混凝土的耐磨性;骨料的粒形會(huì)對(duì)混凝土的和易性、強(qiáng)度造成影響:表面粗糙的骨料可以更好地與水泥漿粘結(jié),增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度;針狀、片狀、不規(guī)則的骨料則會(huì)增大骨料的空隙率,導(dǎo)致混凝土的和易性下降[4]。
混凝土外加劑指的是在混凝土拌合前或拌合過程中摻入、用以改善混凝土性能的某些物質(zhì)。外加劑摻量不超過水泥質(zhì)量的5%。
外加劑的種類有很多:減水劑、引氣劑,可以改善砂漿的流動(dòng)性,減少用水量;緩凝劑、早強(qiáng)劑,可以提高混凝土早期強(qiáng)度,縮短混凝土凝結(jié)時(shí)間;防水劑,可增強(qiáng)混凝土的抗裂性與抗壓強(qiáng)度。
使用外加劑改善混凝土質(zhì)量,也需要具體情況具體分析,根據(jù)實(shí)際情況靈活添加。
包括硅灰、石灰石、石英砂、沸石粉等。在混凝土拌合時(shí)摻入摻合料,可以節(jié)約用水,調(diào)節(jié)混凝土強(qiáng)度。
認(rèn)真分析混凝土各種材料的性能、特點(diǎn),根據(jù)施工環(huán)境的實(shí)際情況靈活選用不同的材料,可以大大提高混凝土質(zhì)量,延長(zhǎng)建筑的使用壽命。