王東濤

(中國(guó)鐵建十六局集團(tuán)第二工程有限公司,天津 300162)

0 前 言

在拌和混凝土?xí)r，具有較高吸水率的骨料由于本身存在吸水特性，會(huì)在攪拌過(guò)程中吸收水分，才能達(dá)到其自身飽和狀態(tài)，那么它所吸收的水分就直接降低了混凝的水膠比，造成拌和后的混凝土坍落度小于設(shè)計(jì)時(shí)的坍落度，影響了試驗(yàn)人員對(duì)混凝土水膠比的判斷。這樣的骨料不僅在拌和過(guò)程中會(huì)吸水，而且如果當(dāng)時(shí)沒(méi)有完全吸收達(dá)到飽和，那么混凝土在拌和完成以后在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中還會(huì)繼續(xù)從混凝土中吸收水分，這種情況下混凝土的保坍效果也會(huì)大大受影響，有時(shí)更會(huì)造成施工人員難以施工，從而浪費(fèi)了大量的人力、物力等。

1 控制粗細(xì)骨料吸水率的必要性

吸水率指的是粗細(xì)骨料表面縫隙在吸收足夠的水分達(dá)到飽和面干時(shí)，吸收水的質(zhì)量和烘干材料質(zhì)量的比值[2]。

混凝土是鐵路工程建設(shè)行業(yè)中相對(duì)比較重要的原材料，而現(xiàn)如今為了加快經(jīng)濟(jì)建設(shè)我國(guó)在鐵路工程建設(shè)中的投入也在不斷的加大，所以也就導(dǎo)致了組成混凝土的原材料需求大大增加，造成了許多材料都是供不應(yīng)求的現(xiàn)狀，其中也以組成混凝土的材料中用量的砂石料為代表。伴隨著國(guó)家加大環(huán)境保護(hù)力度，在地材的生產(chǎn)開采也逐漸地向偏遠(yuǎn)的不影響地貌變化的地區(qū)靠攏。在有些人跡罕至的地方，雖然有較多的砂石原材料，但原材料的質(zhì)量不足以能得到保障，而在未生產(chǎn)之前，只能測(cè)試出來(lái)砂石料的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，例如母巖強(qiáng)度、堿活性和巖性等。有些檢測(cè)指標(biāo)也是只能通過(guò)生產(chǎn)以后才能對(duì)其測(cè)定，如顆粒級(jí)配、含泥量和吸水率等。而生產(chǎn)過(guò)程中雖然能通過(guò)控制篩網(wǎng)來(lái)控制好砂石料的顆粒級(jí)配，通過(guò)控制沖洗水量的大小來(lái)控制砂石料的含泥量以及石粉含量，但是吸水率的問(wèn)題卻不容易得到控制。材料吸水率的大小和材料的本身的顆粒大小息息相關(guān)，相同質(zhì)量的材料越小則其表面積也就越大，而表面積越大可吸收水的孔隙也就越多，吸水率也就相應(yīng)地增大了。吸水率這一指標(biāo)直接影響了混凝土的工作性、抗壓強(qiáng)度、耐久性等各項(xiàng)指標(biāo)。所以在選擇材料的生產(chǎn)廠商時(shí)，一定要控制好質(zhì)量，選擇吸水率盡量偏小的母材，作為制作粗細(xì)骨料的原材料。這樣才能很好地控制混凝土的各項(xiàng)工作性能。

2 吸水率對(duì)混凝土的影響

現(xiàn)代混凝土的生產(chǎn)不斷地在提高各項(xiàng)性能，來(lái)達(dá)到更好的澆筑效果，這就需要從設(shè)備、材料、設(shè)計(jì)配合比等多個(gè)方面來(lái)控制混凝土質(zhì)量的好壞。本文以筆者工地所能接觸到的各種粗細(xì)骨料的所檢測(cè)的吸水率來(lái)分析粗細(xì)骨料吸水率對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的影響，其中包括對(duì)混凝土工作性、混凝土的抗壓強(qiáng)和混凝土的耐久性這三個(gè)方面的影響。從而為以后項(xiàng)目上試驗(yàn)室對(duì)砂石料廠的考察增加了一定的指導(dǎo)意義，加大了拌和站生產(chǎn)混凝土的質(zhì)量保障。

2.1 吸水率對(duì)混凝土工作性能的影響

較大的骨料在其內(nèi)部往往含有較多的細(xì)小空隙，尤其是在風(fēng)化的沒(méi)有水流的老河灘、荒廢的稻田下的卵石碎石，用這些細(xì)小的空隙較多的母料生產(chǎn)出來(lái)的砂石料往往具有較高的吸水性，當(dāng)骨料本身的含水率小于骨料飽和面干的吸水率時(shí)，在拌和混凝土的過(guò)程中必然要從混凝土中吸收水分，造成了混凝土里面的自由水含量降低，降低了混凝土流動(dòng)性，大大提高了混凝土的坍落度的損失速度。不僅如此，外加劑的有效成分也有很大的可能會(huì)被骨料吸收進(jìn)去，造成外加劑有效成分的降低。尤其是減水劑的主要成分降低時(shí)，減水劑的減水率必然下降，那么也就變相地導(dǎo)致了混凝土中減水劑摻量的減小，減水劑的有效成本就無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)配合比的要求，從而也就無(wú)法有效地控制混凝土的水膠比。當(dāng)骨料的含水量大于骨料的飽和面干時(shí)的吸水率時(shí)，試驗(yàn)人員做出來(lái)的骨料含水率必然會(huì)相對(duì)比正常骨料偏大。在拌和混凝土?xí)r也會(huì)變相提高了混凝土的用水量，還是無(wú)法有效地控制混凝土的水膠比。以列出幾組詳細(xì)的數(shù)據(jù)，在保證所有材料用量不變的情況下，水泥、粉煤灰和外加劑也全部為同一廠家所生產(chǎn)，但分別選用A廠家生產(chǎn)的粗細(xì)粗料其中細(xì)骨料的吸水率為0.6%，粗骨料的吸水率為0.3%，和選用B廠家生產(chǎn)粗細(xì)骨料其中細(xì)骨料的吸水率為2.7%，粗骨料的吸水率為1.7%，這兩組混凝土的對(duì)比結(jié)果如表1～2所示。

表3數(shù)據(jù)則是在保證初始坍落度和用水量不變的前提條件下，增加減水劑的摻量，這組配合比將減水劑的摻量提升到了1.5%(表1～2兩組配合比的減水劑摻量為1.2%)。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以清晰地看出，只有加大減水劑的摻量才能保證混凝土的坍落度和用水量的不變，證明了粗細(xì)骨料中的縫隙確實(shí)能吸收混凝土中的一定數(shù)量的外加劑的有效成分，可即便是這樣雖然兩者的初始狀態(tài)相差不大，但在坍落度保持和擴(kuò)展度的保持上B廠卻遠(yuǎn)比A廠料的效果要差。

2.2 吸水率對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

吸水率主要有兩個(gè)方面對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生了影響：①骨料含水率小于骨料吸水率時(shí)，骨料會(huì)吸收混凝土中的自由水降低混凝土的水膠比，降低水膠比肯定有助于強(qiáng)度的提高；②骨料的吸水率較大它的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也就越疏松，母巖強(qiáng)度肯定偏低，使水泥漿粘結(jié)程度下降，也就導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的下降。列出以上三組配合比的混凝土試塊(150 mm×150 mm×150 mm)3、7、28、56 d抗壓強(qiáng)度，結(jié)果如表4所示。

表4 三種混凝土配合比抗壓強(qiáng)度對(duì)比表 單位：mm

通過(guò)對(duì)比可以看出在相同的材料用量下B料廠的材料無(wú)論是在抗壓強(qiáng)度和和易性方面均不如A料廠所生產(chǎn)的粗細(xì)骨料?？傮w來(lái)說(shuō)，骨料吸水率的“弊”遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其對(duì)混凝土產(chǎn)生的“利”，在骨料含水量大于飽和面干時(shí)吸水率情況下因?yàn)楣橇媳旧淼奈拇嬖谧兿嗟卦龃罅嘶炷恋乃z比，這種降低強(qiáng)度的現(xiàn)象就表現(xiàn)得更為明顯。

2.3 吸水率對(duì)混凝土耐久性的影響

圖1為吸水率大于1.0%的B廠家經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)150次后的試驗(yàn)圖片B和吸水率小于1.0%的A廠家經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)150次后的試驗(yàn)圖片A。

(a)圖片B

在配合比相同的情況下，較大吸水率的骨料在混凝土早期硬化時(shí)，其孔隙中吸收的水分較充裕，延緩了混凝土早期的干燥和收縮。但在后期混凝土處于干燥的環(huán)境條件下，骨料內(nèi)部水分會(huì)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而蒸發(fā)掉，導(dǎo)致了混凝土自身內(nèi)部的孔隙變多，空間變大。對(duì)抵消混凝土干燥收縮的能力變?nèi)酰@就導(dǎo)致后期出現(xiàn)了干燥收縮率變大的現(xiàn)象。骨料吸水率越大混凝土硬化后內(nèi)部缺陷孔隙也就越多，這就給能夠腐蝕鋼筋的氯離子提供了相當(dāng)大的便利條件，使后期對(duì)鋼筋的腐蝕幾率大大加強(qiáng)。由圖1更加可以看出，在有凍融破壞環(huán)境下，吸水率大的B廠家的骨料配制混凝土硬化后期內(nèi)部孔隙缺陷多，給自由水留有充足的儲(chǔ)存空間，出現(xiàn)了麻面和掉渣的現(xiàn)象相比于吸水率較小的A廠家更明顯，所以也就使得混凝土的凍融破壞的現(xiàn)象更容易顯現(xiàn)出來(lái)。

3 結(jié) 語(yǔ)

在混凝土生產(chǎn)中，骨料的吸水率直觀地對(duì)混凝土的用水量產(chǎn)生了影響，配合比的坍落度相比于設(shè)計(jì)時(shí)大大降低，還會(huì)影響到混凝土的各項(xiàng)工作性能。由本文試驗(yàn)可以清楚地總結(jié)出來(lái)骨料的吸水率在1.0%以內(nèi)，對(duì)混凝土的工作性能和強(qiáng)度影響相對(duì)要小很多。在粗細(xì)骨料的吸水率超過(guò)1.0%以上后，混凝土出機(jī)后的坍落度明顯減小，坍落度損失也會(huì)急劇增大。在出機(jī)30 min以后幾乎沒(méi)有任何的流動(dòng)性，完全無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)的施工，不僅浪費(fèi)了材料，而且無(wú)法滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求，也使得混凝土的質(zhì)量大大降低，工程質(zhì)量無(wú)法得到控制和保障。所以在前期建廠或者后期選擇生產(chǎn)廠家時(shí)都要加強(qiáng)對(duì)粗細(xì)骨料吸水率的試驗(yàn)檢測(cè)。雖然在《鐵路混凝土施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》(TB 10424—2018)中明確地規(guī)定了非凍融破壞環(huán)境下粗細(xì)骨料的吸水率要≤2.0%[3]，但在條件允許的情況下各工程單位也應(yīng)該盡量的確保選用的骨料吸水率小于1.0%。這樣才能幫助更好地建設(shè)出合格的和高質(zhì)量的精品工程。

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