摘 要 本文概述了商品混凝土在生產、運輸和使用中出現的質量波動,分析了引起質量波動的因素和質量波動對混凝土技術性能的影響,提出了防治措施。
關鍵詞 商品混凝土;波動;技術性能;對策
商品混凝土(國外稱作預拌混凝土) ,是指由水泥、水、集料及根據需要摻入的一定比例外加劑和摻合料等組分,在集中攪拌站計量、拌制后,采用運輸車在規定的時間內運至澆注地點的混凝土拌合物。
商品混凝土是水泥使用方式和混凝土產生方式的重大改革。我國推廣與發展商品混凝土已有20多年的歷史。如今,商品混凝土以其效率高、成本低、攪拌質量好、施工文明等諸多優點而被建筑行業廣泛使用。
然而多年來的工程實踐表明:采用商品混凝土建造的建筑,與采用現場攪拌的混凝土建造的建筑相比,出現總收縮量增加、裂縫出現幾率增大的現象。分析其成因,主要是混凝土在生產、運輸、使用和管理過程中產生的質量波動。
商品混凝土的質量波動,不同程度地影響了混凝土的施工質量和混凝土結構的性質,已逐漸成為建筑界共同關注的核心問題。
1 商品混凝土質量波動的原因分析
1. 1 拌和物出現離析、泌水現象
離析是指粗集料下沉、砂漿上浮,以致造成混凝土出現蜂窩、麻面、薄弱夾層等質量不均勻缺陷的現象;泌水主要表現在固體顆粒下沉過程中,部分水分被排出上升,表面析出水分,致使上層含水多而水灰比加大的現象。
導致拌和物離析、泌水的原因可歸結為(1)混凝土罐車載貨前未將余水倒盡,致使混凝土送入拌合車再泄出時拌和物太稀(水灰比太大) 。(2)集料的級配不良,骨料顆粒間粘聚力差(3)集料的含水率折算有誤。當集料含水率增大時,沒有扣出其含有的水分,導致單位混凝土的用水量增加(4)混凝土攪拌、運輸時間過長。
1. 2 拌和物坍落度經時損失嚴重,不能滿足施工現場的泵送需求
混凝土拌和物經過一定時間后逐漸變稠而粘聚性增大,流動性逐漸降低的現象,稱為“坍落度損失”。導致商品混凝土坍落度經時損失嚴重的原因
(1)水泥的細度大, C3 S含量尤其是C3A含量高,水化、凝結速度快;
(2)環境濕度小,尤其是在夏季高溫季節的中午或是風速較大的秋季施工,混凝土中的水分蒸發快,導致拌和物坍落度損失嚴重；
(3)商品混凝土的拌制地點與施工澆注現場距離較遠或其它原因導致的混凝土在運輸途中停留的時間較長等也會導致坍落度損失嚴重。
1. 3 拌和物強度檢測結果偏低、無代表性,或離散程度大、強度總體評定不合格
拌和物取樣制作標準試塊,標準養護28天后測定強度,出現強度低于設計強度或單個強度滿足要求但強度測定結果離散性大、總體評定不合格現象。強度偏低的成因(1)試配制強度過低,不滿足95%保證率的要求(2)最小水泥用量有誤(3)由于坍落度經時損失太大,運輸人員在澆注前隨意加水,導致水灰比過大。一般地,合理的水灰比每增加0. 05,混凝土的強度就可能降低5 ～10MPa。(4)待檢試塊的養護條件非標準養護; (5)沒有嚴格按規范留取足夠的待檢試件,而采取了不合理的強度評定方法,導致抽檢過程中單獨的試件強度都合格,但由于強度離散性大,強度總評不合格。
1. 4 混凝土結構物出現早期開裂
裂縫是混凝土常見的質量問題。然而多年來的工程實踐表明:采用商品混凝土建造的建筑,與采用現場攪拌的混凝土建造的建筑相比,出現混凝土總收縮量增加、裂縫出現幾率增大的現象。這種現象在非荷載作用下(即結果尚未使用前)表現尤為嚴重。裂縫不受結構斷面尺寸的影響,可以出現在橋梁、大體積混凝土等不同工程中;可以出現在結構的不同部位;裂紋寬度有0.14～14的微細裂縫,也有近104 的粗大裂縫。其成因可概括為(1)養護過程尤其是早期的溫濕度控制不當,溫度高、濕度小,早期失水嚴重產生干燥收縮裂縫(2)水泥過細、用量較多,短時間內水化產生較大的自生體積收縮形成裂縫(3)水泥入攪拌機時溫度高,使拌和物產生溫度裂縫(4)拌和物加水量過多,水分蒸發產生毛細孔隙,當孔隙多并形成貫通孔隙時出現裂縫。
1. 5 在泵送、澆注過程中,出現脹模、跑漿等現象,進一步產生蜂窩、麻面、露筋等質量問題
混凝土運送到施工現場,當發現坍落度經時損失較大時,隨意向拌和物中加水,導致W /C增大,水泥砂漿變稀,拌和物的粘聚性變差,集料顆粒相對運動速度增加,加劇了混凝土的離析,多余水分泌出。
2 質量波動對技術性能的影響
商品混凝土的質量波動會不同程度影響混凝土的外觀質量和技術性能。
2. 1 影響混凝土的外觀質量
當混凝土的表面出現微裂縫或有蜂窩、麻面時,對混凝土的技術性能影響不會很大,但會對混凝土的美觀造成負面影響,這種現象在清水混凝土結構或商品房出售過程中表現更為嚴重,嚴重者可能會導致質量糾紛。
2. 2 影響混凝土拌和物的施工和易性
混凝土拌和物的施工和易性又稱工作性,是指混凝土拌和物易于施工操作(拌和、運輸、澆注、振搗)且能形成均勻、密實、穩定的混凝土的性能,包括流動性、粘聚性和保水性。
當拌和物出現離析、泌水現象時,在泵送過程中易堵管、爆管,泵送到模板中結構易分層;上部出現砂漿層,造成柱、墻強度不均,或樓板開裂。
嚴格說來和易性不合格的拌和物不能用于結構體或構件的澆注,否則會導致承載能力的不均勻或下降。
2. 3 使硬化后的混凝土強度降低
所謂早期是指混凝土結構在荷載作用前甚至在拆模后就已經出現的開裂。對寬度小于0.15～0.24的裂縫,對承載能力影響不大,隨著水化的不斷進行,一些微細的裂縫會自愈合;但在受拉區的粗裂紋或至貫穿裂紋會嚴重降低結構的承載能力。
2. 4 導致混凝土的耐久性下降
混凝土的耐久性是衡量混凝土在使用條件下抵抗周圍環境各種因素長期作用的能力,包括抗凍性、抗滲性、抗碳化性等。裂縫的形成不但影響混凝土的外觀質量,更主要的是影響混凝土的耐久性,特別是對在嚴酷的環境中工作的結構物,嚴重地降低了混凝土的抗凍性和抗滲性。
3 防治質量波動的對策
綜上可見,生產、運輸、使用和管理上的諸多因素均可導致商品混凝土的質量波動。要減少相應的波動、優化商品混凝土的質量,應針對不同環節采取以下對策:
3. 1 原材料質量控制
(1) 水泥:應選擇旋窯燒成的散裝水泥,但新出廠的水泥不能立即使用。因為新出廠的水泥一般溫度較高(可達50～100℃以上) ,殘存的f - CaO未消解,會引起水泥安定性不良。水泥的品種根據結構物的性質、部位、施工條件、環境狀況等確定,注意盡量避免使用強度等級過高的水泥,因為太細的水泥水化快,容易產生較大的化學收縮,形成裂縫。
(2) 摻和料———粉煤灰
粉煤灰摻入到混凝土中,起到了膠凝材料的增強作用,還可提高混凝土拌和物的流動性,降低混凝土水化熱,減少溫差收縮。實際應用時,應結合工程實際,在滿足設計和施工要求的前提下,決定粉煤灰的合理摻量。
(3) 砂石集料
良好的級配和粒形的砂石骨料會提高混凝土的密實度,減小水灰比,提高混凝土的強度和耐久性。
國家標準規定,建筑工程使用的石子為連續級配,最小粒徑為4. 75mm。
(4)外加劑
外加劑多用減水劑,減水劑的選擇要考慮其與水泥的適配性。
3. 2 生產控制
(1)原材料的計量
計量準確與否,直接影響商品混凝土的配合比,計量過程應重點應考慮計量方式。
(2)試配制強度
配制強度取決于混凝土的強度保證率和混凝土的質量管理水平,通常應至少較設計強度要高出1. 645σ(σ—混凝土強度標準差) ,否則,將不能滿足95%強度保證率的要求。
(3)最小水泥用量
混凝土最小水泥用量要同時考慮配制強度和混凝土的耐久性。配合比設計中,應從工程實際出發,依據配制強度確定相應的水泥用量,再考慮混凝土的耐久性校核水泥用量,切忌將規范中的最低限度要求作為唯一標準,這樣易造成“先天不足”,導致測定結果強度偏低,設計的工程使用壽命短,影響混凝土的耐久性。
(4)集料含水率的折算
要根據大氣的濕度,隨時調整集料的含水率,確?；炷羻挝挥盟繙蚀_。
3. 3 運輸控制
(1)流動性控制
與生產過程相同,運輸過程中也要嚴格控制混凝土加水量,按要求定期、定量檢查拌和物的流動性?；炷吝\至目的地后,若坍落度損失較大,可在保持水灰比不變的情況下加水泥漿,并強力攪拌后方可卸料,嚴禁隨意向攪拌筒內加水來增加混凝土的流動性,以免影響混凝土的強度和耐久性。
(2)運輸環節控制
混凝土攪拌車在裝料前應將筒內積水、雜物清除干凈,攪拌運輸車在裝料至卸料的整個運輸時間內,攪拌筒須一直以3～6 r/min的速度慢速轉動,中途不得停止;最長運輸時間不得超過2h,以防超過混凝土初凝時間而影響了工程質量。攪拌運輸車每運輸一次應沖洗一次攪拌筒,即使相同配合比且運距較近時,亦應不超過4h沖洗一次。
3. 4 施工工藝控制
(1)澆注準備
在商品混凝土運至澆注現場前,必須充分做好所有的準備工作,避免出現“以料待工”現象。
(2)混凝土的養護
養護條件對混凝土的收縮影響很大,養護14天的收縮比3天的收縮降低約20% ,環境的相對濕度越大,收縮越小。商品混凝土坍落度較大,其養護工作較現場攪拌混凝土要求高,即在混凝土澆筑完畢后必須及時正確地進行養護。
混凝土澆筑后遇烈日曝曬、大風時應及時覆蓋保溫、保濕;對平面結構混凝土表面,根據混凝土的終凝時間適時抹平兩遍以上,并在混凝土初凝后進行覆蓋,在混凝土終凝后用水保溫養護,冬季施工時應加強保溫養護,確?；炷恋膹姸群湍途眯浴?BR>
(3)振搗、抹壓
注意振搗均勻,避免出現局部的塑性收縮和干縮裂縫。初凝前后反復抹壓,使已出現的塑性收縮裂縫愈合。
3. 5 管理過程控制
(1)拌和物質量驗收
按《預拌混凝土》( GB /T14902—2003) 規定:混凝土拌合物的質量,每車應目測檢查;混凝土坍落度檢驗的試樣,每100m3相同配合比的混凝土取樣檢驗不得少于一次,當一個工作班相同配合比的混凝土不足100m3時,其取樣檢驗也不得少于一次;用于出廠強度檢驗的試樣,每100盤相同配合比的混凝土取樣不得少于一次,每一個工作班相同配合比的混凝土不足100盤,取樣也不得少于一次。
(2)強度評定
根據混凝土的澆注量留取足量的具有代表性的混凝土,制作標準試件并采取合理的強度評定方法,確保抽檢過程中試件強度合格、強度離散性小。
總之,對商品混凝土的管理應實行“全員、全面、全過程”的“三全”管理模式,只有做到攪拌站、施工單位、質檢部門齊抓共管,才能從根本上優化商品混凝土的質量,確?；炷两Y構安全、可靠、耐久。
