商品混凝土质量波动对技术性能的影响及防治对策

　　摘　要　本文概述了商品混凝土在生产、运输和使用中出现的质量波动,分析了引起质量波动的因素和质量波动对混凝土技术性能的影响,提出了防治措施。

　　关键词　商品混凝土;波动;技术性能;对策

　　商品混凝土(国外称作预拌混凝土) ,是指由水泥、水、集料及根据需要掺入的一定比例外加剂和掺合料等组分,在集中搅拌站计量、拌制后,采用运输车在规定的时间内运至浇注地点的混凝土拌合物。

　　商品混凝土是水泥使用方式和混凝土产生方式的重大改革。我国推广与发展商品混凝土已有20多年的历史。如今,商品混凝土以其效率高、成本低、搅拌质量好、施工文明等诸多优点而被建筑行业广泛使用。

　　然而多年来的工程实践表明:采用商品混凝土建造的建筑,与采用现场搅拌的混凝土建造的建筑相比,出现总收缩量增加、裂缝出现几率增大的现象。分析其成因,主要是混凝土在生产、运输、使用和管理过程中产生的质量波动。

　　商品混凝土的质量波动,不同程度地影响了混凝土的施工质量和混凝土结构的性质,已逐渐成为建筑界共同关注的核心问题。

1　商品混凝土质量波动的原因分析

1. 1　拌和物出现离析、泌水现象

　　离析是指粗集料下沉、砂浆上浮,以致造成混凝土出现蜂窝、麻面、薄弱夹层等质量不均匀缺陷的现象;泌水主要表现在固体颗粒下沉过程中,部分水分被排出上升,表面析出水分,致使上层含水多而水灰比加大的现象。

　　导致拌和物离析、泌水的原因可归结为(1)混凝土罐车载货前未将余水倒尽,致使混凝土送入拌合车再泄出时拌和物太稀(水灰比太大) 。(2)集料的级配不良,骨料颗粒间粘聚力差(3)集料的含水率折算有误。当集料含水率增大时,没有扣出其含有的水分,导致单位混凝土的用水量增加(4)混凝土搅拌、运输时间过长。

1. 2　拌和物坍落度经时损失严重,不能满足施工现场的泵送需求

　　混凝土拌和物经过一定时间后逐渐变稠而粘聚性增大,流动性逐渐降低的现象,称为“坍落度损失”。导致商品混凝土坍落度经时损失严重的原因

　　(1)水泥的细度大, C₃ S含量尤其是C₃A含量高,水化、凝结速度快;

　　(2)环境湿度小,尤其是在夏季高温季节的中午或是风速较大的秋季施工,混凝土中的水分蒸发快,导致拌和物坍落度损失严重；

　　(3)商品混凝土的拌制地点与施工浇注现场距离较远或其它原因导致的混凝土在运输途中停留的时间较长等也会导致坍落度损失严重。

1. 3　拌和物强度检测结果偏低、无代表性,或离散程度大、强度总体评定不合格

　　拌和物取样制作标准试块,标准养护28天后测定强度,出现强度低于设计强度或单个强度满足要求但强度测定结果离散性大、总体评定不合格现象。强度偏低的成因(1)试配制强度过低,不满足95%保证率的要求(2)最小水泥用量有误(3)由于坍落度经时损失太大,运输人员在浇注前随意加水,导致水灰比过大。一般地,合理的水灰比每增加0. 05,混凝土的强度就可能降低5 ～10MPa。(4)待检试块的养护条件非标准养护; (5)没有严格按规范留取足够的待检试件,而采取了不合理的强度评定方法,导致抽检过程中单独的试件强度都合格,但由于强度离散性大,强度总评不合格。

1. 4　混凝土结构物出现早期开裂

　　裂缝是混凝土常见的质量问题。然而多年来的工程实践表明:采用商品混凝土建造的建筑,与采用现场搅拌的混凝土建造的建筑相比,出现混凝土总收缩量增加、裂缝出现几率增大的现象。这种现象在非荷载作用下(即结果尚未使用前)表现尤为严重。裂缝不受结构断面尺寸的影响,可以出现在桥梁、大体积混凝土等不同工程中;可以出现在结构的不同部位;裂纹宽度有0.14～14的微细裂缝,也有近104 的粗大裂缝。其成因可概括为(1)养护过程尤其是早期的温湿度控制不当,温度高、湿度小,早期失水严重产生干燥收缩裂缝(2)水泥过细、用量较多,短时间内水化产生较大的自生体积收缩形成裂缝(3)水泥入搅拌机时温度高,使拌和物产生温度裂缝(4)拌和物加水量过多,水分蒸发产生毛细孔隙,当孔隙多并形成贯通孔隙时出现裂缝。

1. 5　在泵送、浇注过程中,出现胀模、跑浆等现象,进一步产生蜂窝、麻面、露筋等质量问题

　　混凝土运送到施工现场,当发现坍落度经时损失较大时,随意向拌和物中加水,导致W /C增大,水泥砂浆变稀,拌和物的粘聚性变差,集料颗粒相对运动速度增加,加剧了混凝土的离析,多余水分泌出。

2　质量波动对技术性能的影响

　　商品混凝土的质量波动会不同程度影响混凝土的外观质量和技术性能。

2. 1　影响混凝土的外观质量

　　当混凝土的表面出现微裂缝或有蜂窝、麻面时,对混凝土的技术性能影响不会很大,但会对混凝土的美观造成负面影响,这种现象在清水混凝土结构或商品房出售过程中表现更为严重,严重者可能会导致质量纠纷。

2. 2　影响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称工作性,是指混凝土拌和物易于施工操作(拌和、运输、浇注、振捣)且能形成均匀、密实、稳定的混凝土的性能,包括流动性、粘聚性和保水性。

　　当拌和物出现离析、泌水现象时,在泵送过程中易堵管、爆管,泵送到模板中结构易分层;上部出现砂浆层,造成柱、墙强度不均,或楼板开裂。

　　严格说来和易性不合格的拌和物不能用于结构体或构件的浇注,否则会导致承载能力的不均匀或下降。

2. 3　使硬化后的混凝土强度降低

　　所谓早期是指混凝土结构在荷载作用前甚至在拆模后就已经出现的开裂。对宽度小于0.15～0.24的裂缝,对承载能力影响不大,随着水化的不断进行,一些微细的裂缝会自愈合;但在受拉区的粗裂纹或至贯穿裂纹会严重降低结构的承载能力。

2. 4　导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条件下抵抗周围环境各种因素长期作用的能力,包括抗冻性、抗渗性、抗碳化性等。裂缝的形成不但影响混凝土的外观质量,更主要的是影响混凝土的耐久性,特别是对在严酷的环境中工作的结构物,严重地降低了混凝土的抗冻性和抗渗性。

3　防治质量波动的对策

　　综上可见,生产、运输、使用和管理上的诸多因素均可导致商品混凝土的质量波动。要减少相应的波动、优化商品混凝土的质量,应针对不同环节采取以下对策:

3. 1　原材料质量控制

　　(1) 水泥:应选择旋窑烧成的散装水泥,但新出厂的水泥不能立即使用。因为新出厂的水泥一般温度较高(可达50～100℃以上) ,残存的f - CaO未消解,会引起水泥安定性不良。水泥的品种根据结构物的性质、部位、施工条件、环境状况等确定,注意尽量避免使用强度等级过高的水泥,因为太细的水泥水化快,容易产生较大的化学收缩,形成裂缝。

　　(2) 掺和料———粉煤灰

　　粉煤灰掺入到混凝土中,起到了胶凝材料的增强作用,还可提高混凝土拌和物的流动性,降低混凝土水化热,减少温差收缩。实际应用时,应结合工程实际,在满足设计和施工要求的前提下,决定粉煤灰的合理掺量。

　　(3) 砂石集料

　　良好的级配和粒形的砂石骨料会提高混凝土的密实度,减小水灰比,提高混凝土的强度和耐久性。

国家标准规定,建筑工程使用的石子为连续级配,最小粒径为4. 75mm。

　　(4)外加剂

　　外加剂多用减水剂,减水剂的选择要考虑其与水泥的适配性。

3. 2　生产控制

　　(1)原材料的计量

　　计量准确与否,直接影响商品混凝土的配合比,计量过程应重点应考虑计量方式。

　　(2)试配制强度

　　配制强度取决于混凝土的强度保证率和混凝土的质量管理水平,通常应至少较设计强度要高出1. 645σ(σ—混凝土强度标准差) ,否则,将不能满足95%强度保证率的要求。

　　(3)最小水泥用量

　　混凝土最小水泥用量要同时考虑配制强度和混凝土的耐久性。配合比设计中,应从工程实际出发,依据配制强度确定相应的水泥用量,再考虑混凝土的耐久性校核水泥用量,切忌将规范中的最低限度要求作为唯一标准,这样易造成“先天不足”,导致测定结果强度偏低,设计的工程使用寿命短,影响混凝土的耐久性。

　　(4)集料含水率的折算

　　要根据大气的湿度,随时调整集料的含水率,确保混凝土单位用水量准确。

3. 3　运输控制

　　(1)流动性控制

　　与生产过程相同,运输过程中也要严格控制混凝土加水量,按要求定期、定量检查拌和物的流动性。混凝土运至目的地后,若坍落度损失较大,可在保持水灰比不变的情况下加水泥浆,并强力搅拌后方可卸料,严禁随意向搅拌筒内加水来增加混凝土的流动性,以免影响混凝土的强度和耐久性。

　　(2)运输环节控制

　　混凝土搅拌车在装料前应将筒内积水、杂物清除干净,搅拌运输车在装料至卸料的整个运输时间内,搅拌筒须一直以3～6 r/min的速度慢速转动,中途不得停止;最长运输时间不得超过2h,以防超过混凝土初凝时间而影响了工程质量。搅拌运输车每运输一次应冲洗一次搅拌筒,即使相同配合比且运距较近时,亦应不超过4h冲洗一次。

　　3. 4　施工工艺控制

　　(1)浇注准备

　　在商品混凝土运至浇注现场前,必须充分做好所有的准备工作,避免出现“以料待工”现象。

　　(2)混凝土的养护

　　养护条件对混凝土的收缩影响很大,养护14天的收缩比3天的收缩降低约20% ,环境的相对湿度越大,收缩越小。商品混凝土坍落度较大,其养护工作较现场搅拌混凝土要求高,即在混凝土浇筑完毕后必须及时正确地进行养护。

　　混凝土浇筑后遇烈日曝晒、大风时应及时覆盖保温、保湿;对平面结构混凝土表面,根据混凝土的终凝时间适时抹平两遍以上,并在混凝土初凝后进行覆盖,在混凝土终凝后用水保温养护,冬季施工时应加强保温养护,确保混凝土的强度和耐久性。

　　(3)振捣、抹压

　　注意振捣均匀,避免出现局部的塑性收缩和干缩裂缝。初凝前后反复抹压,使已出现的塑性收缩裂缝愈合。

3. 5　管理过程控制

　　(1)拌和物质量验收

　　按《预拌混凝土》( GB /T14902—2003) 规定:混凝土拌合物的质量,每车应目测检查;混凝土坍落度检验的试样,每100m3相同配合比的混凝土取样检验不得少于一次,当一个工作班相同配合比的混凝土不足100m3时,其取样检验也不得少于一次;用于出厂强度检验的试样,每100盘相同配合比的混凝土取样不得少于一次,每一个工作班相同配合比的混凝土不足100盘,取样也不得少于一次。

　　(2)强度评定

　　根据混凝土的浇注量留取足量的具有代表性的混凝土,制作标准试件并采取合理的强度评定方法,确保抽检过程中试件强度合格、强度离散性小。

　　总之,对商品混凝土的管理应实行“全员、全面、全过程”的“三全”管理模式,只有做到搅拌站、施工单位、质检部门齐抓共管,才能从根本上优化商品混凝土的质量,确保混凝土结构安全、可靠、耐久。