近年來，混凝土發(fā)生質(zhì)量事故的頻率提高了，發(fā)生質(zhì)量事故的原因也比過去復(fù)雜得多，往往不是單一因素造成的，而是多個因素的組合，水泥自然是因素之一。從2002年開始，筆者在施工現(xiàn)場，通過與水泥廠技術(shù)人員合作，調(diào)整所使用的水泥的礦物成分和細度等，解決了過去許多施工現(xiàn)場難以解決或無法解決的技術(shù)難題，收獲頗大。本文希望通過以下兩個工程實例，對水泥企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的方向提出一些粗淺的意見和建議。由于筆者是混凝土施工技術(shù)人員，對水泥生產(chǎn)不甚熟悉，所以提出的這些意見或建議難免有偏頗或不足之處。
1 工程實例一：新疆某機場
該機場地處南疆塔克拉瑪干沙漠邊緣，氣候極為干燥，常年空氣相對濕度在50%以下，春季多風，夏季最高氣溫可達40℃以上，并且晝夜溫差大。我們對該機場已經(jīng)使用了40多年的混凝土跑道加蓋一層
32cm厚的混凝土道面，使之成為新的飛機跑道。有多家水泥生產(chǎn)商希望成為本工程的水泥供應(yīng)商。我們向水泥生產(chǎn)企業(yè)介紹了在這樣嚴酷的氣候條件下進行飛機跑道施工經(jīng)常遇到的工程質(zhì)量問題：施工中混凝土經(jīng)常發(fā)生假凝、裂縫和斷板，現(xiàn)場工程技術(shù)人員想盡辦法但很難奏效，希望廠商供應(yīng)的水泥能對防止這些工程質(zhì)量通病有所幫助。經(jīng)過優(yōu)選，對兩家水泥廠的水泥樣品進行混凝土試打。這兩家水泥的主要礦物成分和技術(shù)指標如下：
廠家一：P·042.5，熟料主要礦物含量：C3S 58%，C2S 17% ，C 8% ，C4AF 13% ， 初凝lh40min， 終凝2h36min，比表面積410mZ／kg，混合材摻量12%，28d抗壓強度53．6MPa，28d抗折強度8．6MPa。
廠家二：P·Ⅱ42．5，熟料主要礦物含量：C3S 56%，C2S22% ，C3A 1.7% ，C4AF 16%，初凝2h42min，終凝3h36min，比表面積350mVkg，混合材摻量2% ，28d抗壓強度50．6MPa，28d抗折強度8．1MPa。
這里需要說明的是：廠家二的水泥是根據(jù)我們提出的要求和本工程所處環(huán)境氣候特點特別研制的。據(jù)該廠技術(shù)人員介紹，該水泥具有防裂縫、高溫下不假凝的特點，在夏季35℃高溫下可以24h不間斷施工。廠家一的水泥是市場上常見的普通水泥，是一家國營大廠的優(yōu)質(zhì)水泥，在當?shù)匦抛u度很高。
我們對兩種水泥立即進行了試驗性的施工。施工時是春季，下午16：OO點同時進行，當時環(huán)境溫度為l5℃ ，風力為3級左右。到l9：OO點施工結(jié)束時，在同等施工工藝和配合比情況下，兩種水泥所做的50m長混凝土路面上都不同程度地出現(xiàn)了干縮裂縫，但用廠家一水泥所做的混凝土裂縫比廠家二要嚴重得多。
廠家一的混凝土路面50m全部不同程度出現(xiàn)了裂縫，而廠家二的只是在受風嚴重的10m范圍出現(xiàn)了干縮裂縫，并且裂縫的數(shù)量、寬度和長度都比廠家一小。
我們立即對混凝土進行覆蓋灑水養(yǎng)護。第二天早晨打開養(yǎng)護布觀察，讓施工人員感到很吃驚的是，廠家二的混凝土路面裂縫全部愈合。只有當人蹲下用水不斷沖洗，才能看到昨天裂縫愈合后在路面上留下的一點痕跡。廠家一的混凝土路面也有裂縫愈合現(xiàn)象，但絕大多數(shù)還都存在。過去我們只是在文獻資料里看到過混凝土裂縫有自愈合現(xiàn)象，但在現(xiàn)場實際見到，這是第一次。
幾天后，我們又在中午25℃高溫時對兩種水泥進行第二次試打。在同等水灰比的情況下，廠家一的
混凝土出現(xiàn)了假凝和干縮裂縫等現(xiàn)象，而廠家二的卻沒有。因此決定本工程全部使用廠家二的水泥。在本工程施工結(jié)束時我們總結(jié)認為，使用廠家二的水泥對工程質(zhì)量帶來的好處是：
1)從未出現(xiàn)過混凝土板斷裂現(xiàn)象。過去．由于我國水泥和混凝土分屬于兩個行業(yè)，混凝土施工的工程技術(shù)人員對水泥的化學(xué)成分及礦物含量一類的技術(shù)指標不了解，水泥廠家也從不向用戶公布，其對混凝土各種性能的影響更不清楚。用符合國家標準的水泥進行施工的混凝土路面經(jīng)常出現(xiàn)裂縫和斷板現(xiàn)象，對工程的質(zhì)量和進度都帶來嚴重的危害，但本工程中沒有發(fā)生過一次，這對我們來說簡直是奇跡。
2)裂縫自愈合現(xiàn)象十分明顯。在整個工程施工過程中，只有一次因施工現(xiàn)場突然刮起5級大風，混凝土表面出現(xiàn)多處干縮裂縫。我們采取了和試驗施工時同樣的辦法：用干凈的養(yǎng)護布立即覆蓋并灑水保水進行濕養(yǎng)護，24h后裂縫全部消失。這是在過去我們對水泥不提特殊要求時根本想象不到的。
3)夏季可以每天24h不間斷施工。過去我們在同類路面工程施工時，用在市場上買到的符合國標的P·042．5水泥，夏季時只能在晚上施工，白天高溫時問(11：00-16：00)必須停止，因為過高的溫度使水泥的水化速度加快，路面經(jīng)常發(fā)生假凝、裂縫和斷板等施工質(zhì)量事故。本次施工正值當?shù)貧鉁刈罡叩?-9月，我們?nèi)旌?4h不間斷施工卻未發(fā)生過去常見的質(zhì)量通病，大大縮短了工期，減輕了工人的勞動強度。
4)竣工一年后檢查無任何質(zhì)量問題。以往同類工程竣工一年后，混凝土路面經(jīng)過一個冬天和一個夏季的收縮和膨脹，總會發(fā)生一些裂縫、斷板、掉邊掉角等質(zhì)量事故，雖然數(shù)量很少但施工人員都必須重新返回工地進行返修，非常麻煩。本次工程竣工一年后我們進行回訪，未發(fā)生同類問題。我們和水泥廠的技術(shù)人員一同開了技術(shù)總結(jié)會，參與施工的混凝土技術(shù)人員都深刻感到：和水泥廠技術(shù)人員聯(lián)合，解決了施工現(xiàn)場許多過去沒有解決好，或者說從未解決過的技術(shù)難題，感到技術(shù)上進了一大步。深刻認識到了水泥中C，A、C，S的含量對混凝土的假凝、裂縫、斷板有非常大的影響，水泥的比表面積、特別是C2S含量對混凝土裂縫的自愈合有很大的影響。
2 工程實例二：內(nèi)蒙某客運站地梁工程
本工程位于內(nèi)蒙呼和浩特市內(nèi)。其中地梁呈“井”字型布置，長度方向132m，共有地梁3道；寬度方向48m，共有地梁11道。每道地梁的斷面尺寸都為0．6m~0．9m，設(shè)計為C40混凝土，整個地梁需現(xiàn)澆混凝土為513m 。施工時間為5月份，夜間最低氣溫一般為lO℃左右，晝夜溫差較大。按照以往的施工慣例，為了防止地梁裂縫，一般在長度方向每50m左右需設(shè)一條后澆帶，寬度方向可不設(shè)置。有了第一次成功施工的經(jīng)驗，我們在本次工程中大膽采取了不設(shè)置后澆帶的做法，決定整個地梁進行一次性澆注。為此，我們對施工工藝、原材料、?昆凝土配合比和水泥都朝著有利于防止裂縫的方向進行了選擇，和當?shù)氐乃嗥髽I(yè)進行聯(lián)合，對其水泥的礦物成分含量提出的技術(shù)要求如下：
水泥品種為P·Ⅱ42．5，主要礦物成分含量：C3S<55%，C2S>20%，C <5%，初凝時問>2h30min，終凝時間>3h， 比表面積350m2／kg左右，混合材摻量<5% ，并且要求只許摻活性混合材，但不得摻煤矸石、窯灰等收縮性較大的混合材。
水泥廠根據(jù)我們的要求，實際生產(chǎn)出來水泥的主要礦物成分和技術(shù)指標如下：
C3S51% ，C2S24% ，C5% ，C,AF14% ， 初凝2h40min，終凝3h36min，比表面積330m2／kg，粉煤灰摻量2% ，28d抗壓強度53．6MPa，28d抗折強度8．2MPa。
我們對施工工藝進行了調(diào)整。首先和當?shù)貧庀蟛块T聯(lián)系，得知5月中旬以后呼和浩特地區(qū)有連續(xù)7天的陰雨天氣，溫度較低。為了防止白天溫度高造成溫度裂縫，選擇了夜間施工，在下午17：00正式開始澆注混凝土，到第2天早晨9：30全部結(jié)束。由于采用了自拌混凝土沒有用商品混凝土，我們對水灰比盡可能地進行了控制，使混凝土的單方用水量限制在150 kg以下，坍落度被控制在5era以下?；炷两K凝后立即對其進行濕養(yǎng)護，加上連續(xù)7天為陰雨天氣，混凝土表面一直處于濕潤狀態(tài)。
7天后取掉養(yǎng)護布，未發(fā)現(xiàn)一條裂縫。為了防止因溫差引起新的裂縫，立即對全部地梁覆蓋保溫。一個月后當?shù)刭|(zhì)檢部門來進行質(zhì)量檢查驗收，也未發(fā)現(xiàn)任何裂縫。
事后我們對該工程進行了技術(shù)總結(jié)。100多米的長梁不設(shè)后澆帶一次澆注成功，并且沒有裂縫，這對我們來說是第一次。也引起了許多同行的關(guān)注，不少單位專門前來參觀。在這一成功實例中，對水泥成分的調(diào)節(jié)使其收縮大大減少起了關(guān)鍵作用，更引起了我們對水泥生產(chǎn)問題的思考。
3 對水泥生產(chǎn)的建議
通過這兩次工程實踐，我們對水泥知識的了解有了很大的進步?，F(xiàn)在，我們每干一個工程，都要根據(jù)工程特點和環(huán)境氣候的要求，對水泥的礦物成分等技術(shù)指標進行調(diào)整。再加上對施工工藝的改進和完善，使工程質(zhì)量得到了大大的提高，深得業(yè)主好評，也為自己的企業(yè)迎來了市場。過去，混凝土的裂縫和假凝等，幾乎是我們根本解決不了的工程“癌癥”。通過這些工程實例，我們對水泥的生產(chǎn)產(chǎn)生了一些想法和看法，現(xiàn)在提出來以便和各位專家探討。
1)在我國，水泥和混凝土是兩個行業(yè)，水泥廠只是按照國家標準生產(chǎn)水泥，至于水泥是否適合某一個具體工程的要求，并不知情。混凝土技術(shù)人員也不知該對水泥提出什么樣的要求，而水泥又是混凝土最重要的原材料之一。往往工地上出了混凝土質(zhì)量問題，許多都與水泥使用不當有關(guān)。所以，建議水泥廠的技術(shù)人員應(yīng)多到施工現(xiàn)場，和混凝土工程技術(shù)人員一起，研究解決技術(shù)問題。特別是一些大型國家重點工程，這樣做非常有必要。
2)如果水泥廠僅僅滿足于按國標生產(chǎn)水泥，那是遠遠不夠的。特別是近幾年來，水泥工業(yè)技術(shù)發(fā)展較快，大多數(shù)水泥廠不同標號和不同品種的水泥，其熟料甚至水泥細度基本是一致的，只是在混合材的品種和摻量上有所區(qū)別。本文上面所舉的廠家一的P·042．5水泥的主要礦物成分含量和技術(shù)指標，是我國目前許多大型水泥廠所采用的。其特點是比表面積大，3d強度高，有利于施工單位配制高強混凝土，早拆模，也使水泥廠的經(jīng)濟效益達到最大化。其缺點是水化熱高、收縮大、和混凝土外加劑的適應(yīng)性較差，不利于大體積和超長超寬結(jié)構(gòu)的混凝土裂縫控制，甚至在后期還常發(fā)生混凝土強度倒縮現(xiàn)象。所以，我們認為水泥廠應(yīng)根據(jù)具體工程，小批量多品種的生產(chǎn)水泥。
3)現(xiàn)在混凝土的耐久性問題越來越受到重視，水泥廠應(yīng)該根據(jù)不同工程的需要，生產(chǎn)有利于該工程耐久性的水泥。例如：有些混凝土構(gòu)件將來長期處于恒溫恒濕的條件下工作(如地下隧道、地鐵、高級酒店公寓、城市排水設(shè)施等)，這些混凝土構(gòu)件的徐變對構(gòu)件的耐久性有很大的好處，水泥成分就應(yīng)朝著增加徐變的方向靠近；有些混凝土構(gòu)件裂縫對其耐久性有致命影響(如橋梁和其它主要受彎拉的混凝土構(gòu)件等)，水泥成分就應(yīng)朝著減小收縮和增大裂縫自愈合能力的方向發(fā)展；有些混凝土構(gòu)件將來長期處于水中工作(如大江大河上的水下混凝土等)，水泥成分就應(yīng)朝著讓混凝土的強度能長期發(fā)展不發(fā)生強度倒縮的方向發(fā)展。
以上是對水泥生產(chǎn)廠的建議。作為混凝土工作者，應(yīng)多與水泥生產(chǎn)廠聯(lián)系，多提出個性要求，多家挑選水泥，共同促進水泥產(chǎn)品質(zhì)量的提高。
