摘 要 本文概述了商品混凝土在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用中出現(xiàn)的質(zhì)量波動,分析了引起質(zhì)量波動的因素和質(zhì)量波動對混凝土技術(shù)性能的影響,提出了防治措施。
關(guān)鍵詞 商品混凝土;波動;技術(shù)性能;對策
商品混凝土(國外稱作預(yù)拌混凝土) ,是指由水泥、水、集料及根據(jù)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(yùn)輸車在規(guī)定的時間內(nèi)運(yùn)至澆注地點(diǎn)的混凝土拌合物。
商品混凝土是水泥使用方式和混凝土產(chǎn)生方式的重大改革。我國推廣與發(fā)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(zhì)量好、施工文明等諸多優(yōu)點(diǎn)而被建筑行業(yè)廣泛使用。
然而多年來的工程實(shí)踐表明:采用商品混凝土建造的建筑,與采用現(xiàn)場攪拌的混凝土建造的建筑相比,出現(xiàn)總收縮量增加、裂縫出現(xiàn)幾率增大的現(xiàn)象。分析其成因,主要是混凝土在生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用和管理過程中產(chǎn)生的質(zhì)量波動。
商品混凝土的質(zhì)量波動,不同程度地影響了混凝土的施工質(zhì)量和混凝土結(jié)構(gòu)的性質(zhì),已逐漸成為建筑界共同關(guān)注的核心問題。
1 商品混凝土質(zhì)量波動的原因分析
1. 1 拌和物出現(xiàn)離析、泌水現(xiàn)象
離析是指粗集料下沉、砂漿上浮,以致造成混凝土出現(xiàn)蜂窩、麻面、薄弱夾層等質(zhì)量不均勻缺陷的現(xiàn)象;泌水主要表現(xiàn)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(xiàn)象。
導(dǎo)致拌和物離析、泌水的原因可歸結(jié)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(dāng)集料含水率增大時,沒有扣出其含有的水分,導(dǎo)致單位混凝土的用水量增加(4)混凝土攪拌、運(yùn)輸時間過長。
1. 2 拌和物坍落度經(jīng)時損失嚴(yán)重,不能滿足施工現(xiàn)場的泵送需求
混凝土拌和物經(jīng)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(xiàn)象,稱為“坍落度損失”。導(dǎo)致商品混凝土坍落度經(jīng)時損失嚴(yán)重的原因
(1)水泥的細(xì)度大, C3 S含量尤其是C3A含量高,水化、凝結(jié)速度快;
(2)環(huán)境濕度小,尤其是在夏季高溫季節(jié)的中午或是風(fēng)速較大的秋季施工,混凝土中的水分蒸發(fā)快,導(dǎo)致拌和物坍落度損失嚴(yán)重；
(3)商品混凝土的拌制地點(diǎn)與施工澆注現(xiàn)場距離較遠(yuǎn)或其它原因?qū)е碌幕炷猎谶\(yùn)輸途中停留的時間較長等也會導(dǎo)致坍落度損失嚴(yán)重。
1. 3 拌和物強(qiáng)度檢測結(jié)果偏低、無代表性,或離散程度大、強(qiáng)度總體評定不合格
拌和物取樣制作標(biāo)準(zhǔn)試塊,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天后測定強(qiáng)度,出現(xiàn)強(qiáng)度低于設(shè)計強(qiáng)度或單個強(qiáng)度滿足要求但強(qiáng)度測定結(jié)果離散性大、總體評定不合格現(xiàn)象。強(qiáng)度偏低的成因(1)試配制強(qiáng)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(jīng)時損失太大,運(yùn)輸人員在澆注前隨意加水,導(dǎo)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(qiáng)度就可能降低5 ～10MPa。(4)待檢試塊的養(yǎng)護(hù)條件非標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù); (5)沒有嚴(yán)格按規(guī)范留取足夠的待檢試件,而采取了不合理的強(qiáng)度評定方法,導(dǎo)致抽檢過程中單獨(dú)的試件強(qiáng)度都合格,但由于強(qiáng)度離散性大,強(qiáng)度總評不合格。
1. 4 混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)早期開裂
裂縫是混凝土常見的質(zhì)量問題。然而多年來的工程實(shí)踐表明:采用商品混凝土建造的建筑,與采用現(xiàn)場攪拌的混凝土建造的建筑相比,出現(xiàn)混凝土總收縮量增加、裂縫出現(xiàn)幾率增大的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在非荷載作用下(即結(jié)果尚未使用前)表現(xiàn)尤為嚴(yán)重。裂縫不受結(jié)構(gòu)斷面尺寸的影響,可以出現(xiàn)在橋梁、大體積混凝土等不同工程中;可以出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的不同部位;裂紋寬度有0.14～14的微細(xì)裂縫,也有近104 的粗大裂縫。其成因可概括為(1)養(yǎng)護(hù)過程尤其是早期的溫濕度控制不當(dāng),溫度高、濕度小,早期失水嚴(yán)重產(chǎn)生干燥收縮裂縫(2)水泥過細(xì)、用量較多,短時間內(nèi)水化產(chǎn)生較大的自生體積收縮形成裂縫(3)水泥入攪拌機(jī)時溫度高,使拌和物產(chǎn)生溫度裂縫(4)拌和物加水量過多,水分蒸發(fā)產(chǎn)生毛細(xì)孔隙,當(dāng)孔隙多并形成貫通孔隙時出現(xiàn)裂縫。
1. 5 在泵送、澆注過程中,出現(xiàn)脹模、跑漿等現(xiàn)象,進(jìn)一步產(chǎn)生蜂窩、麻面、露筋等質(zhì)量問題
混凝土運(yùn)送到施工現(xiàn)場,當(dāng)發(fā)現(xiàn)坍落度經(jīng)時損失較大時,隨意向拌和物中加水,導(dǎo)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(yùn)動速度增加,加劇了混凝土的離析,多余水分泌出。
2 質(zhì)量波動對技術(shù)性能的影響
商品混凝土的質(zhì)量波動會不同程度影響混凝土的外觀質(zhì)量和技術(shù)性能。
2. 1 影響混凝土的外觀質(zhì)量
當(dāng)混凝土的表面出現(xiàn)微裂縫或有蜂窩、麻面時,對混凝土的技術(shù)性能影響不會很大,但會對混凝土的美觀造成負(fù)面影響,這種現(xiàn)象在清水混凝土結(jié)構(gòu)或商品房出售過程中表現(xiàn)更為嚴(yán)重,嚴(yán)重者可能會導(dǎo)致質(zhì)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(yùn)輸、澆注、振搗)且能形成均勻、密實(shí)、穩(wěn)定的混凝土的性能,包括流動性、粘聚性和保水性。
當(dāng)拌和物出現(xiàn)離析、泌水現(xiàn)象時,在泵送過程中易堵管、爆管,泵送到模板中結(jié)構(gòu)易分層;上部出現(xiàn)砂漿層,造成柱、墻強(qiáng)度不均,或樓板開裂。
嚴(yán)格說來和易性不合格的拌和物不能用于結(jié)構(gòu)體或構(gòu)件的澆注,否則會導(dǎo)致承載能力的不均勻或下降。
2. 3 使硬化后的混凝土強(qiáng)度降低
所謂早期是指混凝土結(jié)構(gòu)在荷載作用前甚至在拆模后就已經(jīng)出現(xiàn)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(jìn)行,一些微細(xì)的裂縫會自愈合;但在受拉區(qū)的粗裂紋或至貫穿裂紋會嚴(yán)重降低結(jié)構(gòu)的承載能力。
2. 4 導(dǎo)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(huán)境各種因素長期作用的能力,包括抗凍性、抗?jié)B性、抗碳化性等。裂縫的形成不但影響混凝土的外觀質(zhì)量,更主要的是影響混凝土的耐久性,特別是對在嚴(yán)酷的環(huán)境中工作的結(jié)構(gòu)物,嚴(yán)重地降低了混凝土的抗凍性和抗?jié)B性。
3 防治質(zhì)量波動的對策
綜上可見,生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用和管理上的諸多因素均可導(dǎo)致商品混凝土的質(zhì)量波動。要減少相應(yīng)的波動、優(yōu)化商品混凝土的質(zhì)量,應(yīng)針對不同環(huán)節(jié)采取以下對策:
3. 1 原材料質(zhì)量控制
(1) 水泥:應(yīng)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(dá)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(jù)結(jié)構(gòu)物的性質(zhì)、部位、施工條件、環(huán)境狀況等確定,注意盡量避免使用強(qiáng)度等級過高的水泥,因為太細(xì)的水泥水化快,容易產(chǎn)生較大的化學(xué)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(qiáng)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(shí)際應(yīng)用時,應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際,在滿足設(shè)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(shí)度,減小水灰比,提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。
國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,建筑工程使用的石子為連續(xù)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(chǎn)控制
(1)原材料的計量
計量準(zhǔn)確與否,直接影響商品混凝土的配合比,計量過程應(yīng)重點(diǎn)應(yīng)考慮計量方式。
(2)試配制強(qiáng)度
配制強(qiáng)度取決于混凝土的強(qiáng)度保證率和混凝土的質(zhì)量管理水平,通常應(yīng)至少較設(shè)計強(qiáng)度要高出1. 645σ(σ—混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差) ,否則,將不能滿足95%強(qiáng)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(qiáng)度和混凝土的耐久性。配合比設(shè)計中,應(yīng)從工程實(shí)際出發(fā),依據(jù)配制強(qiáng)度確定相應(yīng)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(guī)范中的最低限度要求作為唯一標(biāo)準(zhǔn),這樣易造成“先天不足”,導(dǎo)致測定結(jié)果強(qiáng)度偏低,設(shè)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(jù)大氣的濕度,隨時調(diào)整集料的含水率,確?；炷羻挝挥盟繙?zhǔn)確。
3. 3 運(yùn)輸控制
(1)流動性控制
與生產(chǎn)過程相同,運(yùn)輸過程中也要嚴(yán)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\(yùn)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(qiáng)力攪拌后方可卸料,嚴(yán)禁隨意向攪拌筒內(nèi)加水來增加混凝土的流動性,以免影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。
(2)運(yùn)輸環(huán)節(jié)控制
混凝土攪拌車在裝料前應(yīng)將筒內(nèi)積水、雜物清除干凈,攪拌運(yùn)輸車在裝料至卸料的整個運(yùn)輸時間內(nèi),攪拌筒須一直以3～6 r/min的速度慢速轉(zhuǎn)動,中途不得停止;最長運(yùn)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(zhì)量。攪拌運(yùn)輸車每運(yùn)輸一次應(yīng)沖洗一次攪拌筒,即使相同配合比且運(yùn)距較近時,亦應(yīng)不超過4h沖洗一次。
3. 4 施工工藝控制
(1)澆注準(zhǔn)備
在商品混凝土運(yùn)至澆注現(xiàn)場前,必須充分做好所有的準(zhǔn)備工作,避免出現(xiàn)“以料待工”現(xiàn)象。
(2)混凝土的養(yǎng)護(hù)
養(yǎng)護(hù)條件對混凝土的收縮影響很大,養(yǎng)護(hù)14天的收縮比3天的收縮降低約20% ,環(huán)境的相對濕度越大,收縮越小。商品混凝土坍落度較大,其養(yǎng)護(hù)工作較現(xiàn)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(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
混凝土澆筑后遇烈日曝曬、大風(fēng)時應(yīng)及時覆蓋保溫、保濕;對平面結(jié)構(gòu)混凝土表面,根據(jù)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(jìn)行覆蓋,在混凝土終凝后用水保溫養(yǎng)護(hù),冬季施工時應(yīng)加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù),確保混凝土的強(qiáng)度和耐久性。
(3)振搗、抹壓
注意振搗均勻,避免出現(xiàn)局部的塑性收縮和干縮裂縫。初凝前后反復(fù)抹壓,使已出現(xiàn)的塑性收縮裂縫愈合。
3. 5 管理過程控制
(1)拌和物質(zhì)量驗收
按《預(yù)拌混凝土》( GB /T14902—2003) 規(guī)定:混凝土拌合物的質(zhì)量,每車應(yīng)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(dāng)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(qiáng)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(qiáng)度評定
根據(jù)混凝土的澆注量留取足量的具有代表性的混凝土,制作標(biāo)準(zhǔn)試件并采取合理的強(qiáng)度評定方法,確保抽檢過程中試件強(qiáng)度合格、強(qiáng)度離散性小。
總之,對商品混凝土的管理應(yīng)實(shí)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(zhì)檢部門齊抓共管,才能從根本上優(yōu)化商品混凝土的質(zhì)量,確?；炷两Y(jié)構(gòu)安全、可靠、耐久。
