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來源:河南省毅成重工機(jī)械制造有限公司時(shí)間:2021/7/13 15:33:34
在膠凝材料(水泥+礦渣+粉煤灰+其他摻合料等)強(qiáng)度及其單位體積用量一定的條件下,水膠比或單位體積用水量將是影響混凝土強(qiáng)度最主要的因素,也是決定性因素。
在理論上,水泥水化時(shí)所需的結(jié)合水僅為水泥質(zhì)量的24%左右。在水膠比為0.24時(shí),混凝土拌合物是沒有流動(dòng)性的,除非摻加特殊的高效減水劑。在實(shí)際工程中為了獲得必要的施工和易性,在拌制混凝土拌合物時(shí)常需加入較多的水,導(dǎo)致普通混凝土的水膠比提高,通常在0.30~0.70之間。當(dāng)混凝土硬化后,多余水分殘留在混凝土中形成水泡,蒸發(fā)后則形成氣孔,從而減小了混凝土抵抗荷載的有效截面,并在氣孔周圍形成應(yīng)力集中,進(jìn)而降低混凝土強(qiáng)度。
在混凝土的配制強(qiáng)度確定后,在膠凝材料(28d)膠砂強(qiáng)度一定的條件下,水膠比就被首先確定;再在泵送劑的減水率和施工要求和易性已知的條件下,混凝土的用水量就被確定了;炷恋呐浜媳冉(jīng)過了初步計(jì)算、試拌及和易性調(diào)整,以及水膠比和強(qiáng)度調(diào)整,最終得到了實(shí)驗(yàn)室配合比。其中的用水量和水膠比是一定的或是確定的,不應(yīng)變動(dòng),不然就會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的變化。
對(duì)于混凝土攪拌樓的控制,應(yīng)按照“最終得到的實(shí)驗(yàn)室配合比”轉(zhuǎn)化為施工配合比,它必須是設(shè)法拌出滿足和易性要求的混凝土。但由于原材料的波動(dòng),用水量會(huì)產(chǎn)生波動(dòng),會(huì)引起混凝土強(qiáng)度的波動(dòng)。對(duì)此在攪拌樓工作的人們已做出了很多努力,但仍有不合常規(guī)的情況發(fā)生。
因此,在當(dāng)今,雖然違規(guī)增加用水量的事已越來越少;但不可控的增加用水量的事實(shí)卻常有發(fā)生,從而導(dǎo)致強(qiáng)度降低。為此,筆者通過近年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),撰寫成此文,與大家分享,取長(zhǎng)補(bǔ)短,共同提高。
1關(guān)于多加水引起的強(qiáng)度波動(dòng)
以配制C35泵送(坍落度180m3m3)混凝土(配制強(qiáng)度43.2m3Pa)為例,在不摻泵送劑的條件下其用水量為240kg/m3。該混凝土配合比經(jīng)過了初步計(jì)算、試拌及和易性調(diào)整、以及水膠比和強(qiáng)度調(diào)整,最終得到了實(shí)驗(yàn)室配合比“為膠凝材料:水:細(xì)骨料(已整形的機(jī)制砂(中砂)):粗骨料(5—31.5mm碎石):泵送劑(固體)=400:180:800:1000:2.4(kg/m3)。
其中采用42.5級(jí)普通水泥、Ⅱ級(jí)粉煤灰和S95礦渣粉用量分別為280、50、70kg/m3,泵送劑用量為8kg/m3(泵送劑為水溶液,含固率為30%,其中的含水量應(yīng)計(jì)入用水量中,減水率為25%,減水組分以脂肪族減水劑為主),水膠比為0.45,用水量為180kg/m3。
1.1由單獨(dú)增加用水量而引起的強(qiáng)度降低
為了揭示用水量增加與混凝土強(qiáng)度降低之間的關(guān)系,在此先建立一個(gè)多加水與強(qiáng)度降低之間的關(guān)系。例如,在上述C35混凝土拌合物中每方單獨(dú)分別增加用水量為0、5、10、20、30、40、50kg的條件下,混凝土的水膠比依次增加分別為0.4500.462、0.475、0.500、0.525、0550、0.575混凝土的抗壓強(qiáng)度(在攪拌均勻的條件下,經(jīng)過計(jì)算)依次降低分別為43.2、42.0、40.7、38.5、36.4、34.6、32.9MPa;與不加水的混凝土強(qiáng)度相比較,其混凝土強(qiáng)度降低值分別為0、1.2、2.5、4.7、6.8、8.6、10.6MPa,其混凝土強(qiáng)度降低率分別為0%、2.8%、5.8%、10.9%、15.7%、19.9%、24。5%。見表1。
假設(shè)由于等待時(shí)間長(zhǎng)和氣溫高等原因,在坍落度經(jīng)時(shí)損失量大的情況下,在施工現(xiàn)場(chǎng)單獨(dú)增加用水量,有時(shí)會(huì)達(dá)到每方混凝土中增加20~40kg水。
在原材料品質(zhì)良好的條件下,在攪拌樓每立方混凝土中增加20~40kg水,這幾乎是不可能的事。但在細(xì)骨料的含水率大幅度波動(dòng)(料堆底層,或突然降大雨)的情況下,這種情況還是有可能發(fā)生的。
由此可見,單獨(dú)增加10、20、40kg用水量,混凝土強(qiáng)度降低率分別為5.8%、10.9%、19.9%。因此,對(duì)于工地加水的做法不可取。在工地現(xiàn)場(chǎng)混凝土拌合物坍落度損失嚴(yán)重的情況下,必須通過再摻加泵送劑的方法對(duì)和易性進(jìn)行調(diào)整。
1.2忽視骨料含水率變化,在不知不覺中多加了水
在原材料等質(zhì)量穩(wěn)定的條件下,按設(shè)計(jì)好的配合比拌制混凝土,按技術(shù)要求控制混凝土質(zhì)量。在通常情況下不會(huì)增加用水量,電腦操控員或工藝員的權(quán)限一般定為每立方混凝土可增加不大于5kg或不大于10kg用水量。并應(yīng)及時(shí)匯報(bào)試驗(yàn)室主任,采取必要的措施。
一般情況下粗細(xì)骨料的含水率是常有波動(dòng)的,如遇下雨或在料堆的底層多會(huì)使骨料的含水率增加。假設(shè)由于粗骨料的含水率少計(jì)1.0%和2.0%,則在每立方混凝土中多增加了10kg和20kg水而少用了10kg和20kg粗骨料;又假設(shè)由于細(xì)骨料的含水率少計(jì)2.5%和5.0%,則在每立方混凝土中多增加了20kg和40kg水而少用了20kg和40kg細(xì)骨料。多加水和少用骨料都會(huì)使混凝土的強(qiáng)度降低。
上述情況常有發(fā)生,有時(shí)還有粗細(xì)骨料的含水率同時(shí)少計(jì),易使混凝土拌合物發(fā)生離析和強(qiáng)度下降。由表1可知,每方混凝土拌合物多加了30kg水,混凝土強(qiáng)度將由43.2MPa降為36.4MPa,如果再遇上工地第二天就拆模且不再保濕養(yǎng)護(hù),如柱和剪力墻,則28d齡期強(qiáng)度還要再降30%,降為25.5MPa。
這種“忽視骨料含水率變化,在不知不覺中多加了水”的現(xiàn)象是很容易被發(fā)現(xiàn)的。因?yàn),水一多則流動(dòng)性馬上偏大,甚至離析。電腦操控員或工藝員要認(rèn)真觀察,控制好用水量。
有個(gè)實(shí)例,可說明多加水造成的后果。某攪拌站的一車混凝土拌合物到達(dá)工地,泵送到10層樓面澆筑柱梁板,當(dāng)打滿柱再打梁和板時(shí)發(fā)現(xiàn)該混凝土拌合物嚴(yán)重離析,無法使用,在被阻止前已澆筑約5m3導(dǎo)致這一澆筑區(qū)域的混凝土在第二天被清除,鋼筋重新布置和模板重新支撐,多支出人工費(fèi)和材料費(fèi)5萬元。對(duì)于上述混凝土拌合物的嚴(yán)重離析現(xiàn)象,查看攪拌樓記錄和監(jiān)控錄像,前中后這三車混凝土的用水量相同,卸料口混凝土拌合物的流動(dòng)性也相當(dāng),攪拌樓沒有多加水。后經(jīng)監(jiān)控錄像可知是駕駛員未清除攪拌筒中的洗車水或其他積水。這些水使每方混凝土拌合物單獨(dú)增加用水量約為40kg,導(dǎo)致本該正常的混凝土拌合物嚴(yán)重離析。
1.3忽視原材料品質(zhì)的變化,在不知不覺中多加了水
在骨料含水率確定的條件下,按照設(shè)計(jì)好的(能滿足強(qiáng)度、和易性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性要求)混凝土配合比,用于攪拌樓,此時(shí)拌出來的混凝土拌合物,一定是以滿足和易性為準(zhǔn)的。但在原材料品質(zhì)有較大波動(dòng)的情況下,不進(jìn)行檢測(cè),不進(jìn)行試拌,而且忽視這些波動(dòng),使攪拌樓在不知不覺中多加了水,而且似乎是有理由的多加水。
這實(shí)際上要比工地加生水,更不可取。所以只要有一個(gè)材料變了,(理論上)就要進(jìn)行試驗(yàn)室試拌,控制實(shí)際用水量,調(diào)整泵送劑的摻量。例如,換了粉煤灰或水泥或泵送劑或砂等,就得試拌。更不能把攪拌樓當(dāng)成試拌的平臺(tái)。
以下就由原材料品質(zhì)降低而引起的多加水現(xiàn)象進(jìn)行探討。
1.3.1泵送劑減水率降低
由表2可知,案例A中泵送劑減水率由25%分別降為21%、17%、12%和8%時(shí),為了達(dá)到要求的坍落度,在攪拌樓上就得分別增加約l0、20、30、40kg/m3的用水量,從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。這主要是由于對(duì)進(jìn)場(chǎng)泵送劑檢驗(yàn)的不到位和不及時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)室試拌而引起。情況主要有兩種:一是賣方故意降低了泵送劑質(zhì)量;二是泵送劑質(zhì)量未降低但對(duì)膠凝材料的適應(yīng)性降低了。
1.3.2泵送劑對(duì)水泥或粉煤灰的適用性降低
由表2可知,案例B中泵送劑對(duì)水泥或粉煤灰的適用性由好降為較好、中和差時(shí),為了達(dá)到要求的和易性或坍落度,在攪拌樓上就得分別增加約10、20、30kg/m3的用水量,從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。
1.3.3粉煤灰質(zhì)量降低
由表2可知,案例C中粉煤灰質(zhì)量由Ⅱ級(jí)降為準(zhǔn)Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)和低于Ⅲ級(jí)時(shí),為了達(dá)到要求的坍落度,在攪拌樓上就得分別增加約10、15、30kg/m3的用水量,從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。
1.3.4水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增加
由表2可知,案例D中水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量由27.0%增加到28.5%和30.0%時(shí),為了達(dá)到要求的坍落度,在攪拌樓上就得分別增加約10kg/m3和20kg/m3的用水量,從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。
1.3.5細(xì)骨料含石粉或泥量增加
由表2可知,案例E中細(xì)骨料含石粉或泥量由1%增加到6%、11%和16%時(shí),為了達(dá)到要求的坍落度,在攪拌樓上就得分別增加約20、40、60kg/m3的用水量,從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。例如,當(dāng)含石粉或泥量由1%增加到11%時(shí),在原有的800kg細(xì)骨料中就多帶人了80kg的石粉或泥,這80kg細(xì)料相當(dāng)于非活性的摻合料,混入水泥中使普通水泥降級(jí)為復(fù)合水泥,并使總的細(xì)料(膠凝材料)增加了80kg,這80kg細(xì)料要流動(dòng)就需要增加用水量約40kg,這80kg細(xì)料要泵送還需要增加泵送劑(水溶液)約1.6~2.0kg。如果忽視這些要求,強(qiáng)度就要降低。
1.3.6粗骨料含石粉或泥量增加
由表2可知,案例F中粗骨料含石粉或泥量由0%增加到2%、3%和4%時(shí),為了達(dá)到要求的坍落度,在攪拌樓上就得分別增加約10、15、20kg/m3的用水量,從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。
例如,當(dāng)含石粉或泥量由0%增加到3%時(shí),在原有的1000kg粗骨料中就多帶入了30kg的石粉或泥,這30kg細(xì)料相當(dāng)于非活性的摻合料,這30kg細(xì)料要流動(dòng)就需要增加用水量約15kg,這30kg細(xì)料要泵送就還需要增加泵送劑(水溶液)約0.6~1.0kg。
1.3.7細(xì)骨料品質(zhì)降低
由表2可知,案例G中當(dāng)細(xì)骨料品質(zhì)由已整形的機(jī)制砂降為普通機(jī)制砂、碎屑(已去石粉)和山砂(部分風(fēng)化,吸水率大)時(shí),為了達(dá)到要求的坍落度,在攪拌樓上就得分別增加約10、15、30kg/m3的用水量,從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。如果不進(jìn)行試驗(yàn)室試拌,忽視細(xì)骨料品質(zhì)的降低,混凝土強(qiáng)度降低是不可避免的。
1.3.8粗骨料品種變化
由表2可知,案例H中當(dāng)粗骨料品種由原有的5~31.5mm碎石變?yōu)?~20mm碎石時(shí),為了達(dá)到要求的坍落度,在攪拌樓上就得增加約10kg/m3的用水量,從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。
當(dāng)粗骨料品種由碎石變?yōu)槁咽瘯r(shí),為了達(dá)到要求的坍落度,在攪拌樓上往往是可以減水約10kg/m3的。但如果不進(jìn)行試驗(yàn)室試拌,忽視粗骨料品種的變化,不減少用水量,混凝土強(qiáng)度降低是不可避免的。
1.3.9由外摻膨脹劑而引起的多加水現(xiàn)象
由表2可知,案例I中在通常情況下膨脹劑均按原膠凝材料量外摻加入混凝土中,在外摻40kg/m3膨脹劑又不相應(yīng)地增加泵送劑用量的條件下,為了達(dá)到要求的坍落度,在攪拌樓上就得增加約20kg/m3的用水量,從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低。
如果外摻40kg/m3膨脹劑是假的,實(shí)為粉煤灰,那么由于多加水一定會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低,但由于是粉煤灰,在28d齡期后它會(huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度作出貢獻(xiàn)。
如果外摻40kg/m3膨脹劑是假的,實(shí)為石灰石粉,那么由于多加水一定會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度的降低,但由于是石灰石粉,在28d齡期后它不會(huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度作出貢獻(xiàn)。
如果膨脹劑是假的,實(shí)為粉煤灰,它取代粉煤灰內(nèi)摻40kg/m3,那么它不會(huì)使混凝土膨脹,在用水量、和易性和強(qiáng)度方面大致維持不變。如果膨脹劑是假的,實(shí)為石灰石粉,它取代粉煤灰內(nèi)摻40kg/m3,那么它不會(huì)使混凝土膨脹,在用水量及和易性方面大致維持不變的條件下,而使混凝土強(qiáng)度有所降低。
1.3.10由摻合料品質(zhì)降低而引起的多加水現(xiàn)象
由表2可知,案例J中當(dāng)用粉煤灰取代40kg礦渣時(shí),需要超量取代,設(shè)超量系數(shù)為1.5,則粉煤灰用量為60kg,如果不進(jìn)行試拌、不增加泵送劑的量,用水量至少約增加10kg,從而使混凝土強(qiáng)度降低。當(dāng)原用50kg粉煤灰現(xiàn)為50kg假粉煤灰(實(shí)為石灰石粉)時(shí),在用水量及和易性方面大致維持不變的條件下,而使混凝土強(qiáng)度降低。
當(dāng)原用70kg礦渣現(xiàn)為70kg假礦渣(實(shí)為內(nèi)含50%粉煤灰的礦渣)時(shí),在用水量及和易性方面大致維持不變的條件下,而使混凝土強(qiáng)度降低。
當(dāng)原用70kg礦渣現(xiàn)為70kg假礦渣(實(shí)為內(nèi)含50%石灰石粉的礦渣)時(shí),在用水量及和易性方面大致維持不變的條件下,而使混凝土強(qiáng)度降低得更多。
1.3.11上述10個(gè)案例的綜合分析
上述10個(gè)案例,在實(shí)際生產(chǎn)中均有可能發(fā)生,但不大可能同時(shí)發(fā)生。如果有5個(gè)案例同時(shí)發(fā)生,而且都是按第1種情況(品質(zhì)降低較小的)。例如,案例A1(泵送劑減水率由25%降為21%)+C1(準(zhǔn)Ⅱ粉煤灰替換Ⅱ粉煤灰)+E1(砂含石粉或泥量由1%增加到6%)+GI(普通機(jī)制砂取代已整形的機(jī)制砂)+I1(外摻40kg膨脹劑,由于外摻,未增加泵送劑)同時(shí)發(fā)生,未經(jīng)試拌,并認(rèn)為材料的品質(zhì)未降低,那么在攪拌樓上,為了達(dá)到要求的和易性或坍落度,就得增加用水量大約50kg/m3。需要說明的是這5個(gè)案例中的任何一個(gè)都是常發(fā)生的,只是不大可能同時(shí)發(fā)生。
這50kg/m3用水量的增加,只是為了達(dá)到要求的和易性或坍落度,并未造成離析,即對(duì)和易性而言是必要的。這50kg/m3用水量的增加,是由于多個(gè)原材料品質(zhì)降低而引起的。這50kg/m3用水量的增加,按常理而言是不可能發(fā)生的事,這將會(huì)使拌合物流動(dòng)性過大且會(huì)產(chǎn)生離析,但實(shí)際上沒有發(fā)生。
這50kg/m3用水量的增加,對(duì)于混凝土強(qiáng)度而言是多余的是有害的,它蒸發(fā)后會(huì)產(chǎn)生氣孔進(jìn)而導(dǎo)致強(qiáng)度降低和抗碳化能力的降低。這50kg/m3用水量的增加,會(huì)使水膠比由0.450增加到0.575,會(huì)使混凝土的28d強(qiáng)度由43.2MPa降為32.9MPa,如果工地不保濕養(yǎng)護(hù),強(qiáng)度由32.9MPa降為23.0MPa。這樣的事在工程實(shí)際中一年總會(huì)遇上幾次。
2結(jié)語
影響混凝土強(qiáng)度的主要因素是膠凝材料強(qiáng)度(或水泥強(qiáng)度)和水膠比(或水灰比)。在混凝土配合比確定的條件下,攪拌樓用水量往往會(huì)決定混凝土強(qiáng)度。
水可使膠凝材料漿體及其混凝土具有必要的流動(dòng)性,使混凝土施工在省事省力、保質(zhì)保量的條件下進(jìn)行。但用水量增加,水膠比增加,混凝土的強(qiáng)度就會(huì)降低。在混凝土用水量一定的條件下,最好的辦法是盡量借助(高效)減水劑的摻人,通過試拌,顯著地提高流動(dòng)性,從而達(dá)到可泵性。一切單獨(dú)增加用水量的辦法,只會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度降低,絕對(duì)不可取。
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