東莞市混凝土產(chǎn)業(yè)技術(shù)管理現(xiàn)狀分析之五
五、關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題:混凝土原材料的質(zhì)量與管理
1、概述
在我國(guó)的現(xiàn)代混凝土產(chǎn)業(yè)中,所謂關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,或稱(chēng)瓶頸技術(shù)問(wèn)題,越來(lái)越多人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,是混凝土原材料的質(zhì)量問(wèn)題。在東莞本項(xiàng)目的工作中,我們也深深體會(huì)到,這同樣也是本地區(qū)混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
在這里,關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題有多層含義。首先,現(xiàn)代大量使用的混凝土,不僅要求較好的強(qiáng)度,新拌混凝土的良好工作性能,而且更要求混凝土有很好的體積穩(wěn)定性(少收縮,少開(kāi)裂),在工程使用環(huán)境下良好的耐久性(壽命)。目前,我們可以通過(guò)預(yù)拌混凝土技術(shù)實(shí)現(xiàn)前兩個(gè)要求,但是,后兩個(gè)要求對(duì)我們的大多數(shù)混凝土來(lái)說(shuō),是難以實(shí)現(xiàn)的,在這方面,原材料的影響成為一個(gè)基本的、關(guān)鍵的問(wèn)題,是瓶頸。只有認(rèn)真解決原材料問(wèn)題,體積穩(wěn)定性和耐久性問(wèn)題才比較容易解決。另一個(gè)含義,現(xiàn)代混凝土技術(shù)在飛躍地進(jìn)步,高強(qiáng)、高性能、特殊用途、高技術(shù)等概念的混凝土在國(guó)外已經(jīng)大量進(jìn)入實(shí)際工程中。它們對(duì)原材料的質(zhì)量要求已經(jīng)大大超過(guò)我們普通混凝土的概念。目前我們國(guó)家還很難找到合乎要求的這些工業(yè)原材料,因此還無(wú)法大量工業(yè)生產(chǎn)這些混凝土。不是我們沒(méi)有這方面的技術(shù),而是我們?nèi)狈细竦脑牧?。第三個(gè)含義,我國(guó)某些混凝土原材料,如砂石集料,落后先進(jìn)國(guó)家和高技術(shù)要求還很遠(yuǎn),某種程度上,我國(guó)的砂石集料生產(chǎn)水平和質(zhì)量水平還很“原始”,不可能很快的“迎頭趕上”,較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)始終會(huì)成為影響混凝土水平提高的瓶頸,我們現(xiàn)在不著手解決這個(gè)問(wèn)題,不僅商品混凝土產(chǎn)業(yè)難以為繼,我國(guó)混凝土水平很長(zhǎng)時(shí)間也無(wú)法提高。最后一個(gè)含義,實(shí)際上也是最重要的問(wèn)題,是我們國(guó)家目前大多數(shù)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者和工程技術(shù)人員,還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這個(gè)問(wèn)題的嚴(yán)重性和迫切性。他們把混凝土原材看成是沒(méi)有很大必要改革的產(chǎn)品,尤其是砂石集料,只是“地材”或“低值材料”,或“填充材料”。沒(méi)有必要“過(guò)分要求”。因此就不是關(guān)鍵問(wèn)題。
2、混凝土集料的質(zhì)量現(xiàn)狀及其對(duì)商品混凝土質(zhì)量的影響
如果把我國(guó)混凝土集料目前的質(zhì)量與先進(jìn)國(guó)家作比較,就知道我們這方面的差距之大。歐洲國(guó)家的采石場(chǎng)都是大型或超大型的、同時(shí)生產(chǎn)人工碎石和人工砂。通過(guò)大型運(yùn)輸車(chē)輛或駁船運(yùn)輸,為了運(yùn)輸建筑材料,歐洲建設(shè)了特別的道路和運(yùn)河,形成一個(gè)獨(dú)特的交通網(wǎng)絡(luò)。這些人工碎石和人工砂是專(zhuān)門(mén)的產(chǎn)品。有嚴(yán)格的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),人工碎石一般都是單粒級(jí)產(chǎn)品,按照用戶的要求供應(yīng)單粒級(jí)或混合粒級(jí)。由于都是濕法生產(chǎn),因此都很干凈。人工砂的標(biāo)準(zhǔn)也很?chē)?yán)格,作者在法國(guó)攪拌站作人工砂篩析試驗(yàn)近一個(gè)月,發(fā)現(xiàn)篩余曲線重疊的精度很高,細(xì)度模數(shù)的精度完全達(dá)到 ,如果不是精良的工藝線生產(chǎn),不可能做到。因此,歐洲砂石無(wú)論是級(jí)配、粒形、干凈程度都比我國(guó)好了不少,這是一個(gè)十分良好的基礎(chǔ),才可能混凝土單方水泥用量比我國(guó)少5%~15%。才可能工程混凝土裂縫問(wèn)題(指有害裂縫)基本解決。
作者近年來(lái)認(rèn)真調(diào)查分析過(guò)廣州市和珠三角地區(qū)人工碎石和河砂的基本情況,得到了一些意見(jiàn)。這些意見(jiàn)同樣適合于東莞市。
?。ǎ保┤斯に槭止橇系纳a(chǎn)工藝現(xiàn)狀
廣東省目前人工碎石生產(chǎn)方式仍然以小型采石場(chǎng)為主,大型現(xiàn)代化的采石場(chǎng)還很少。廣州市2002年以前有派安石場(chǎng)(外資)和嘉華石場(chǎng)(港資)為代表的現(xiàn)代大型采石場(chǎng)。它們最重要的特征是單機(jī)生產(chǎn)能力大,人工碎石年產(chǎn)量都在100萬(wàn)米3以上,另外還有40%左右的石粉可以加工成人工砂。所以實(shí)際上,單機(jī)生產(chǎn)能力都在140萬(wàn)米3以上。生產(chǎn)工藝線的主要特點(diǎn)是:
?。╝)采用大型破碎設(shè)備,(大型圓錐破碎機(jī)及中、細(xì)碎圓錐破碎機(jī)組成3級(jí)破碎)其 破 碎腔大,自破碎能力強(qiáng),生產(chǎn)效率高,而且產(chǎn)品粒形比較良好和均勻。針片含量較少。(一般針+片總量<10%)。
(b)采用高效率的和良好材質(zhì)及性能的篩分設(shè)備和流水線生產(chǎn),生產(chǎn)和分離效率都很高,產(chǎn)品粒度集中。有利于生產(chǎn)單粒級(jí)和優(yōu)良粒形的,雜質(zhì)含量較少的產(chǎn)品。
(c)礦山開(kāi)采采用經(jīng)過(guò)規(guī)劃的臺(tái)階式(高差?。┑木徠伦鳂I(yè)方式操作和采用履帶式車(chē)鉆鉆孔,毫秒雷管引爆開(kāi)采技術(shù)。有利于礦山的水土保持、再綠化并減少粉塵、噪音污染,采石場(chǎng)環(huán)境容易控制。生產(chǎn)安全也可以保證。
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?。╠)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)出廠品質(zhì)(粒度、級(jí)配、雜質(zhì)含量等等)檢驗(yàn),質(zhì)量有較多的保證。
這樣的采石場(chǎng)有能力保證產(chǎn)品質(zhì)量、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)和資源的合理利用。由于大型化的集中開(kāi)采,對(duì)環(huán)境的破壞可以減少到較少的程度。產(chǎn)品質(zhì)量有保證,用戶使用也可以放心。因此,是現(xiàn)代化混凝土工業(yè)的必備基礎(chǔ)。但是,這種采石場(chǎng)一次投資大,折舊費(fèi)用高,技術(shù)工種多,工資水平高,能耗也較高,在生產(chǎn)效率不夠高時(shí)產(chǎn)品價(jià)格比較高,大約比工藝簡(jiǎn)單的采石場(chǎng)高5~10元/方,在人們還不認(rèn)識(shí)兩種產(chǎn)品的性能和綜合成本的差別的情況下,被淹沒(méi)在小型生產(chǎn)線的汪洋大海中,缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
珠三角周邊至今星羅棋布著大量的小型采石場(chǎng),他們成為人工碎石供應(yīng)的主體。其主要特點(diǎn)是:
(a) 用小型的破碎設(shè)備(1200mm以下顎式破碎機(jī)和中小型圓錐破碎機(jī)),破碎效率低。由于破碎腔容量少和主要以擠壓方式作業(yè),自破碎能力弱,因此產(chǎn)品粒度難于均勻,基本粒形差,針片含量高(針片含量大于20%)
(b)采用比較簡(jiǎn)單的、材質(zhì)較差的篩分設(shè)備和篩分流水線作業(yè),分離效率低,篩面破損率高,產(chǎn)品粒度分布范圍寬,難以生產(chǎn)單粒級(jí)的,或優(yōu)良粒形的,雜質(zhì)含量少的產(chǎn)品。
(c)礦山開(kāi)采采用高陡坡,機(jī)械鉆或空氣鉆開(kāi)孔及雷管炸藥爆破作業(yè),除了危險(xiǎn)性大之外,對(duì)自然環(huán)境的破壞性更大,水土保持及綠化都很困難。采石場(chǎng)環(huán)境也難以控制。
(d)由于規(guī)模小,素質(zhì)低,利益驅(qū)動(dòng),對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量難以控制和檢驗(yàn),一般只能生產(chǎn)連續(xù)級(jí)配,質(zhì)量波動(dòng)范圍較大的產(chǎn)品,不利于混凝土質(zhì)量的提高。
這些采石場(chǎng)固定資產(chǎn)投資少,勞動(dòng)力成本低廉,能耗和經(jīng)營(yíng)成本低,因此產(chǎn)品成本比較低,加上本地廠商的搶奪市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)。在目前人們對(duì)骨料的認(rèn)識(shí)不夠的情況下,這種采石場(chǎng)的產(chǎn)品完全占據(jù)了市場(chǎng),對(duì)目前商品混凝土的質(zhì)量的提高起了牽制的作用。
?。ǎ玻┤斯に槭幕玖P渭搬樒繉?duì)泵送混凝土質(zhì)量影響
用人工把針片石從上述小型采石場(chǎng)的碎石樣品(命名A石,這種碎石除基本粒形較差外,針狀石含量4.7%,片狀石含量13.8%)中挑選出來(lái),(人工肉眼挑選的誤差約為5%左右)。然后按5~45%的片狀石和5~20%的針狀石含量重新混入到挑選過(guò)針片石以后的碎石中,組成針片含量確定的碎石。另外,還把這些針片石混入到基本粒形較好的現(xiàn)代采石場(chǎng)的原產(chǎn)碎石中(命名為B石,針片總量為4.7%)。然后進(jìn)行下述試驗(yàn)。
在C30泵送混凝土的配比(摻有粉煤灰23.6%和萘系高效減水劑,目標(biāo)坍落度為20±2cm)和C50泵送混凝土配比下(粉煤灰用量占22%和萘系高效減水劑)條件下,測(cè)定片狀骨料含量對(duì)坍落度和流動(dòng)度的影響。
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?。ǎ幔┌l(fā)現(xiàn)片狀骨料含量的增加只會(huì)使C30泵送混凝土的初始坍落度輕微下降,但卻使1小時(shí)以后及2小時(shí)以后的坍落度大幅下降,即大大增加坍落度的損失,見(jiàn)圖1。對(duì)于流動(dòng)度(擴(kuò)展度)也是這樣,但流動(dòng)度的損失比坍落度的損失明顯加大,見(jiàn)圖2。
?。ǎ猓┝硗猓瑺罟橇蠈?duì)泵送混凝土強(qiáng)度的影響是:抗壓強(qiáng)度下降比較輕微,見(jiàn)圖3。但如果換上基本粒形較好的B石,則片狀骨料含量的增加會(huì)明顯降低混凝土的抗壓強(qiáng)度見(jiàn)圖4。
?。ǎ悖┰贑50泵送混凝土條件下,情況基本相似。而且隨著片狀含量增加,混凝土離析加重,泌漿嚴(yán)重化,嚴(yán)重影響其可泵性。對(duì)于高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度,片狀骨料的影響也存在,但仍以對(duì)基本粒形較好的B石更加顯著。參見(jiàn)最后圖。
這些試驗(yàn)結(jié)果表明:片狀骨料含量的增加,在大流動(dòng)度混凝土中,主要增大混凝土的工作度的損失,使混凝土長(zhǎng)距離運(yùn)輸以后,難以達(dá)到泵送的要求,而且均勻性嚴(yán)重下降,影響質(zhì)量。同時(shí)對(duì)剛出槽的混凝土也加重了其離析、泌水、泌漿等現(xiàn)象。對(duì)于抗壓強(qiáng)度的下降似乎不是主要的。但這只是對(duì)基本粒形較差的骨料而言的,如果粗骨料的基本粒形較好(可以用球形系數(shù)、方正率或凹凸系數(shù)等
表示,一般可達(dá)0.8以上),則片狀骨料含量的增加明顯降低了其抗壓強(qiáng)度。反映片狀骨料的底部積水在混凝土靜置后很容易失去,導(dǎo)致混凝土坍落度的過(guò)快損失,它的形狀也嚴(yán)重破壞球狀緊密堆積的結(jié)構(gòu),而對(duì)片狀很多的堆積結(jié)構(gòu),影響卻不大。
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對(duì)于針狀骨料的影響,這次試驗(yàn)結(jié)果表明,總的規(guī)律與片狀骨料相似。即對(duì)即時(shí)坍落度的影響并不明顯,但坍落度的經(jīng)時(shí)損失有所增大,相對(duì)而言,對(duì)即時(shí)流動(dòng)度及流動(dòng)度損失的影響要更大一些。但是,針狀骨料的影響比起片狀骨料要輕微得多。對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響,在一定摻量條件下,甚至還會(huì)有增強(qiáng)作用。起碼沒(méi)有損失。即針狀骨料(實(shí)際上含量很?。┎皇怯绊懟炷列阅艿闹饕蛩?。這可能是因?yàn)獒槧罟橇喜](méi)有明顯削弱混凝土的結(jié)構(gòu)。
總結(jié)起來(lái),珠三角地區(qū)花崗巖人工碎石中,基本粒形好與差對(duì)于混凝土的流動(dòng)度(流速和擴(kuò)展度)、混凝土用水量以及均勻性,特別是流動(dòng)度的經(jīng)時(shí)損失有重要影響?;玖P屋^好骨料配制的混凝土,單方混凝土用水量可以減少5-15kg,不減水時(shí)流動(dòng)度增加十分明顯,流動(dòng)性的損失也比基本粒形差的混凝土少。片狀骨料含量的增加主要影響混凝土的流動(dòng)度和流動(dòng)度的損失。因而影響泵送性能及混凝土質(zhì)量。這種影響在粗骨料基本粒形較好時(shí)更為顯著,針狀骨料則不是主要因素。因此我們建議:
商品泵送混凝土用人工花崗巖碎石(石灰?guī)r碎石規(guī)律相同)的片狀骨料含量,在高強(qiáng)混凝土情況下,不宜超過(guò)5%,考慮到實(shí)際人工檢測(cè)的誤差,執(zhí)行上宜控制在10%以?xún)?nèi);在普通混凝土情況下,不宜超過(guò)10%,執(zhí)行上宜控制在15%以?xún)?nèi)。
在泵送混凝土條件下,應(yīng)當(dāng)全部采用基本粒形比較好的粗骨料,以便增加流動(dòng)性和減少流動(dòng)性損失。即泵送混凝土不宜采用中小型采石場(chǎng)骨料。
?。ǎ常┖由凹?xì)集料的生產(chǎn)方式
珠三角地區(qū)混凝土細(xì)集料幾乎完全采用天然河砂,沒(méi)有采用人工砂。河砂主要來(lái)源是西江(產(chǎn)量最大)、東江和北江。建筑用河砂目前完全依賴(lài)個(gè)體戶或鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的采砂泵船供應(yīng)。這種生產(chǎn)方式對(duì)產(chǎn)品沒(méi)有進(jìn)行監(jiān)控,對(duì)資源利用也缺乏有力的規(guī)劃和監(jiān)管,生產(chǎn)河砂產(chǎn)品的質(zhì)量存在不少問(wèn)題,急待改革。
從采砂泵船的生產(chǎn)方式可以看到目前河砂的質(zhì)量問(wèn)題所在。
?。ǎ幔┎缮氨么谖鹘?、北江等河道上根據(jù)水流分選河砂規(guī)律在不同的位置采集河砂,瀝掉水分后運(yùn)往岸邊,利用船載運(yùn)輸機(jī)在岸邊稍加堆放或不堆放,直接運(yùn)到用戶中,出場(chǎng)河砂含水量一般都在10%以上,達(dá)到用戶手中時(shí),平均含水量仍然可達(dá)6~8%,濕漲的砂子的實(shí)際容重減輕近5%。
?。ǎ猓┯捎谶@種開(kāi)采方式?jīng)]有資源調(diào)查與開(kāi)采規(guī)劃,采砂船憑借經(jīng)驗(yàn)在河道隨意采沙。為了采到好砂(細(xì)度模數(shù)在2.2~3.0的中砂),大量采砂船集中在河道中心線附近作業(yè),堵塞河道,影響交通。現(xiàn)在河道有了交通管理以后,只能在遠(yuǎn)離中心線的河岸或凸岸附近采砂,水流速度慢,只能采到細(xì)砂。因此近年來(lái)市場(chǎng)大部分西江河砂的細(xì)度模數(shù)在2.2~2.4附近,而且含泥量也愈來(lái)愈大,甚至大于2.0%,這是砼用砂質(zhì)量下降的原因。生產(chǎn)方式落后的特征表現(xiàn)在產(chǎn)品沒(méi)有任何儲(chǔ)存中均化和認(rèn)真淘洗的過(guò)程,采到什麼供應(yīng)什麼。質(zhì)量穩(wěn)定性沒(méi)有任何保證。
?。ǎ悖┻@種生產(chǎn)方式的另一個(gè)重大問(wèn)題是對(duì)資源進(jìn)行掠奪性的開(kāi)采,既影響河道的交通,更影響河道的安全,加重洪水的威脅。因此國(guó)家不得不進(jìn)行限制,建筑工程經(jīng)常處于“無(wú)米之炊”之中
?。ǎ矗?河砂質(zhì)量對(duì)商品混凝土的影響。
珠三角地區(qū)所用的三江砂,總體說(shuō)來(lái),上游河砂比下游干凈。但是,隨著砂源位置的變化,季節(jié)的變化尤其工業(yè)污染物排放量的增加,河砂的質(zhì)量總體上在下降。含泥量的變化最為明顯。近年來(lái)河砂產(chǎn)品的含泥量有愈來(lái)愈大的趨勢(shì)。過(guò)去河砂含泥量普遍在1%以下,而近年來(lái)已經(jīng)上升至1.5~2.0%,甚至以上。上升了50%~100%和以上。這對(duì)商品混凝土的強(qiáng)度、干縮性和耐久性產(chǎn)生不利的影響。其它有害物質(zhì)方面,工業(yè)污染物的增加,有可能對(duì)混凝土的性能、特別是凝結(jié)時(shí)間、早期強(qiáng)度生產(chǎn)不利的影響。目前珠三角河砂的主要質(zhì)量問(wèn)題是:(1)細(xì)度模數(shù)波動(dòng)過(guò)大生產(chǎn)難以控制;(2)堿活性問(wèn)題可能影響混凝土耐久性(3)出海口河砂含鹽量問(wèn)題可能會(huì)加速鋼筋銹蝕。
綜上所述,天然河砂作為混凝土細(xì)骨料雖然有很多優(yōu)點(diǎn),但是,目前的河砂細(xì)骨料的生產(chǎn)方式過(guò)于落后、存在問(wèn)題較多,已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代混凝土產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)方式和混凝土質(zhì)量水平提高的需要,必須進(jìn)行改革。
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(5)目前商品泵送混凝土的適宜砂率的問(wèn)題
對(duì)于大流動(dòng)度(泵送)商品混凝土來(lái)說(shuō),由于目前建筑工程泵送操作對(duì)混凝土可泵性的要求過(guò)高,已經(jīng)超越了目前原材料水平所允許的限度。這是泵機(jī)操作技術(shù)水平和不同體制的問(wèn)題所致。為了獲得可泵性很高的混凝土,商品混凝土中的砂率有愈來(lái)愈高的趨勢(shì)。即使目前的偏細(xì)砂,泵送混凝土中的砂率也被設(shè)計(jì)成在42~45%之間,如果采用偏粗砂(細(xì)度模數(shù)2.6-3.0),按此要求的砂率將會(huì)達(dá)到50%左右,這種高砂率的配方對(duì)混凝土的性能有什么影響,有必要進(jìn)行認(rèn)真研究。
作者采用三種不同細(xì)度模數(shù)的河砂(細(xì)度模數(shù)分別為2.1、2.7和2.9),在C30泵送混凝土(加有20%左右的粉煤灰和高效減水劑)的工作性要求下調(diào)整不同的砂率(34%~45%),首先觀察新拌混凝土的流動(dòng)性、保水性和粘聚性以及根據(jù)目前工地的要求確定其可泵性。然后測(cè)定其各齡期的強(qiáng)度以及長(zhǎng)齡期混凝土的干縮值。
從混凝土的和易性和可泵性看,三種模數(shù)的砂子在34%砂率下實(shí)際上都不可泵:模數(shù)2.1的砂雖然泌水但還勉強(qiáng)可泵,但從2.7的砂到2.9的砂就離析愈來(lái)愈嚴(yán)重,砂漿量明顯不夠。38%砂率和42%砂率對(duì)于2.1砂和2.7砂看來(lái)都比較合適。2.1砂偏向于38%砂率,如果砂率達(dá)到45%,則1~2小時(shí)的損失較大,可泵性下降;2.7砂則偏向于38%~42%之間的砂率。對(duì)于2.9砂來(lái)說(shuō),38%砂率則比較差,42%砂率表現(xiàn)很好,45%砂率也不錯(cuò)。
總結(jié)起來(lái),不同模數(shù)砂子的泵送混凝土從和易性及泵送性來(lái)說(shuō)比較適合的砂率范圍如下:
另外,從上述砂子不同砂率的混凝土的抗壓強(qiáng)度來(lái)看,模數(shù)2.1砂不同砂率的28天抗壓強(qiáng)度基本沒(méi)有差別,但3、7天強(qiáng)度明顯不同,以38%砂率的為最好,即砂率以較低為佳。模數(shù)2.7砂的規(guī)律相似,但以38%~42%的砂率的混凝土抗壓強(qiáng)度較好,也是早期強(qiáng)度更明顯。模數(shù)2.9砂則無(wú)論早期還是后期,均以42%砂率的為最好??梢?jiàn)這規(guī)律與工作性能的規(guī)律基本相同。
再看上述不同砂子在各個(gè)砂率情況下配制的混凝土的干縮試驗(yàn)的結(jié)果:
模數(shù)2.1砂子的混凝土的180天的干縮率存在一個(gè)最佳砂率為38%,模數(shù)2.7砂子和模數(shù)2.9砂子看來(lái)都是砂率越大,干縮率越大;90天及28天時(shí)干縮值規(guī)律與180天時(shí)基本一致。也是2.1砂子有最佳砂率38%~42%,但2.7砂子和2.9砂子則是砂率越高,干縮越大。
由此看來(lái),泵送混凝土的最適宜砂率,必須根據(jù)砂子細(xì)度模數(shù)的不同而不同。但無(wú)論是細(xì)砂、中砂或粗砂,都不應(yīng)當(dāng)追求過(guò)高的砂率以達(dá)到過(guò)大的砂漿富余量和過(guò)分的可泵性,否則,和易性和可泵性雖好,但工作性能的經(jīng)時(shí)損失就會(huì)增大,強(qiáng)度反而下降,而且干縮值明顯增加。增大開(kāi)裂的可能性。目前攪拌站所用的砂率相對(duì)于細(xì)度模數(shù)來(lái)說(shuō),普遍偏大,應(yīng)該充分注意。
同時(shí),本實(shí)驗(yàn)也指出,細(xì)度模數(shù)在中砂范圍(2.7±0.2)的砂子,無(wú)論從工作性能與用水量的關(guān)系和強(qiáng)度性能與水泥用量的關(guān)系來(lái)說(shuō),效果都是較好的。這與文獻(xiàn)資料是一致的。因此應(yīng)當(dāng)盡可能保證商品混凝土產(chǎn)生所用的砂子靠近中砂的范圍以獲得最好的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)效益。同時(shí),如果細(xì)度模數(shù)波動(dòng)過(guò)大,則生產(chǎn)出來(lái)的混凝土的質(zhì)量必然波動(dòng)過(guò)大。因?yàn)閿嚢枵具€普遍難以根據(jù)砂子細(xì)度模數(shù)變化及時(shí)調(diào)整配方。因此,應(yīng)當(dāng)盡可能控制生產(chǎn)方供應(yīng)的砂子有一個(gè)細(xì)度模數(shù)可接受的波動(dòng)范圍。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),在一個(gè)生產(chǎn)周期和某一個(gè)工程使用周期內(nèi),河砂產(chǎn)品的細(xì)度模數(shù)的波動(dòng)范圍應(yīng)控制在±0.2的范圍之內(nèi)。
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東莞市供應(yīng)的河砂目前存在問(wèn)題之一是細(xì)度模數(shù)波動(dòng)太大,可以在2.1~3.2范圍變化,給配方調(diào)整帶來(lái)一定困難。前面已經(jīng)說(shuō)過(guò),不同模數(shù)的適宜砂率是不一樣的,其影響不僅是工作性能及其損失,而且影響強(qiáng)度和干縮性,不可等閑視之。因此,攪拌站應(yīng)該大量進(jìn)行不同細(xì)度模數(shù)的試驗(yàn),掌握好細(xì)度模數(shù)與最佳砂率之間的規(guī)律,以作為調(diào)整之用。
(6)東莞市河砂含鹽量問(wèn)題的對(duì)策
東莞市供應(yīng)的河砂目前存在問(wèn)題之二是在天然河砂資源緊缺情況下不得不采用河道出??诤由吧踔梁I暗膯?wèn)題。由于氯離子導(dǎo)致混凝土鋼筋銹蝕問(wèn)題的嚴(yán)重性和高度敏感性,這是一個(gè)必須十分認(rèn)真對(duì)待的大問(wèn)題。目前各混凝土公司實(shí)際上都不同程度上應(yīng)用東莞河道采挖的河砂,其含鹽量(氯離子含量)變化比較大,據(jù)分析,最高含鹽量(氯離子含量)可以超過(guò)0.06%(相對(duì)于河砂干物質(zhì)的重量百分?jǐn)?shù),下同)。最低也有0.001%以上。因此,絕不能簡(jiǎn)單看成是河砂,但是,它與海砂仍然有一定區(qū)別。
根據(jù)建設(shè)部建標(biāo)〔2004〕43“關(guān)于加強(qiáng)建筑用砂管理的通知”的要求,一方面禁止使用海砂,另一方面又規(guī)定了建筑用砂中氯離子最高限量的要求。其意思是明顯的,只要認(rèn)真控制河砂中氯離子的含量,河道出海口的砂是可以一定范圍內(nèi)使用的。另外,作者根據(jù)多年防治鋼筋銹蝕的經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為建設(shè)部這個(gè)規(guī)定是正確的,但是,仍然必須十分慎重處理這個(gè)問(wèn)題。
如果計(jì)算一下這種河砂可能帶入的氯離子數(shù)量,就可以知道,實(shí)際上必須按照不同混凝土嚴(yán)格控制這種河砂的使用范圍。
首先必須說(shuō)明,所謂河砂氯離子含量,應(yīng)該是指河砂干物質(zhì)中氯離子的重量的百分?jǐn)?shù),即氯離子測(cè)定結(jié)果相對(duì)于950oC下河砂灼燒重量的百分比。河砂含水量比較大,計(jì)算方法不同,得到結(jié)果差別較大。
0.06%氯離子含量的河砂用于C25-C30混凝土中時(shí),單是河砂一項(xiàng)帶入的氯離子已經(jīng)達(dá)到水泥用量(300kg)的0.2%,即鋼筋混凝土氯離子含量標(biāo)準(zhǔn)的極限,實(shí)際上其它混凝土原材料也可能引入氯離子,例如拌和水、外加劑等,因此,河砂中氯離子含量應(yīng)當(dāng)小于0.06%。
如果混凝土等級(jí)高于C30,,水泥用量的會(huì)增加,河砂用量可能減少,河砂引入氯離子會(huì)減少,但是,高強(qiáng)混凝土的鋼筋使用量往往也增加,鋼筋銹蝕帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加,因此不能降低對(duì)河砂的氯離子要求。特別重要的是,高強(qiáng)混凝土中很多是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土,它們對(duì)鋼筋銹蝕問(wèn)題非常敏感,一旦鋼筋開(kāi)始銹蝕,預(yù)應(yīng)力就松弛,混凝土就會(huì)失效。因此必須更加嚴(yán)格要求氯離子含量。
有鑒于此,作者認(rèn)為東莞市實(shí)際上可以放開(kāi)除了海砂以外的出海河道砂的使用,但是必須嚴(yán)格監(jiān)控河道砂的含鹽量,其標(biāo)準(zhǔn)建議是:
?。╝)對(duì)于不摻鋼筋或鋼纖維的素混凝土,只要它存在部位不接觸或遠(yuǎn)離鋼筋混凝土,可以使用這種河道砂而不對(duì)其氯離子含量加以限制;
(b)普通鋼筋混凝土使用的河道砂的氯離子含量應(yīng)該執(zhí)行比0.06%更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),建議為0.04%;
(c) 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土一定要使用這種河砂時(shí),河砂氯離子含量的應(yīng)該要求在0.01%以下。
?。ǎ罚┖由皦A骨料反應(yīng)活性問(wèn)題及其對(duì)策
東莞市供應(yīng)的河砂目前存在叁大問(wèn)題之三是潛在的堿活性問(wèn)題。眾所周知,堿骨料反應(yīng)是影響混凝土耐久性的重要因素之一,是砂或石中的堿活性礦物與水泥中過(guò)量的堿(鉀和鈉的氫氧化物)反應(yīng)形成凝膠物質(zhì),后者一定條件下吸水膨脹產(chǎn)生破壞力。它一般在幾年后開(kāi)始,直至幾十年都會(huì)產(chǎn)生影響,產(chǎn)生的內(nèi)部膨脹應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)膨脹性開(kāi)裂,使混凝土工程加速走向壽命終結(jié)。它與其它混凝土破壞因素(如鋼筋銹蝕、硫酸鹽腐蝕,各種化學(xué)腐蝕等)往往互為表里,交叉協(xié)同,共同作用,加速混凝土的破壞進(jìn)程。華南理工大學(xué)在這個(gè)領(lǐng)域做出了重要的貢獻(xiàn)(2)。
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從1998年開(kāi)始,華南理工大學(xué),香港土木工程署和澳門(mén)工程界就陸續(xù)觀察到,廣東西江、東江采挖的河砂出現(xiàn)了堿活性問(wèn)題。利用美國(guó)ASTM1260標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)《建筑用砂》標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)際上是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn))都測(cè)試到砂樣出現(xiàn)一定程度的堿活性。發(fā)現(xiàn)西江砂出現(xiàn)的幾率最高,幾乎達(dá)到100%,東江砂也有很大幾率(可能>70%),只有北江砂還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的堿活性。為此,華南理工大學(xué)提出廣東要認(rèn)真注意在建筑工程中抑制和防止堿骨料反應(yīng)破壞的問(wèn)題(3)。
由此可見(jiàn),東莞市也必須注意使用河砂的堿活性問(wèn)題。要作為一個(gè)工程耐久性因素列入工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工之中。第一,要經(jīng)常檢測(cè)河砂的堿活性,尤其對(duì)于港口碼頭、軌道交通、高層建筑、市政核心工程、地下重要工程,河砂的使用前一定要做骨料堿活性檢測(cè)和報(bào)告,還要做水泥、摻合料和外加劑地堿含量分析報(bào)告,盡量排除這個(gè)因素;第二,重點(diǎn)工程設(shè)計(jì)、施工一定要做好防止堿骨料反應(yīng)破壞的措施,尤其是混凝土材料(水泥、外加劑、摻合料)中的堿含量較高時(shí),必須更認(rèn)真地做好預(yù)防工作。預(yù)防工作方法很多,要作為一個(gè)專(zhuān)題來(lái)做。第三,河砂氯離子含量與堿活性問(wèn)題會(huì)形成交叉效應(yīng),可能會(huì)加重耐久性問(wèn)題的嚴(yán)重性,應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待。一方面作為一個(gè)專(zhuān)題研究,另一方面要加強(qiáng)河砂氯離子含量的控制,防止交叉效應(yīng)的出現(xiàn)。
?。ǎ福┌l(fā)展和使用人工砂是混凝土行業(yè)的必然出路
綜上述,河砂在廣東和珠三角地區(qū)除了資源緊缺、質(zhì)量難以控制的基本問(wèn)題以外,還存在堿活性以及氯離子含量的大問(wèn)題。資源緊缺與河道安全,環(huán)境保護(hù)聯(lián)系在一起,屬于政策性的長(zhǎng)遠(yuǎn)控制甚至封殺性的措施,隨時(shí)都可能威脅河砂的供應(yīng)。但是,如果我們從更深層次考慮河砂的問(wèn)題,它的質(zhì)量和安全性實(shí)際上已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代混凝土工程的要求,僅此因素,我們都不得不考慮改弦更張,另謀出路了。
開(kāi)發(fā)和使用人工砂是混凝土行業(yè)必須另謀的出路。這已經(jīng)是世界性的過(guò)程和經(jīng)驗(yàn)。我們總不能待到資源環(huán)保問(wèn)題和工程質(zhì)量問(wèn)題總爆發(fā)時(shí)才采取措施?,F(xiàn)在起步雖然有點(diǎn)晚,但是也是來(lái)得及的。東莞市是經(jīng)濟(jì)發(fā)展總量和經(jīng)濟(jì)質(zhì)量都十分重要的城市,具有比較雄厚的投資實(shí)力,應(yīng)該為自己建設(shè)一些建設(shè)工程的后方基地(包括水泥、砂石和重要建材產(chǎn)品在內(nèi))。
因此,作者建議,東莞市政府鼓勵(lì)東莞企業(yè)家在周邊地區(qū)選擇投資一些現(xiàn)代化的大型砂石采挖加工礦場(chǎng),規(guī)模每個(gè)應(yīng)該在年產(chǎn)碎石100萬(wàn)立方以上和人工砂60萬(wàn)立方以上。產(chǎn)品專(zhuān)門(mén)供應(yīng)東莞市建設(shè)工程需要。
3、混凝土外加劑問(wèn)題及其對(duì)商品混凝土質(zhì)量的影響
對(duì)外加劑產(chǎn)業(yè)而言,目前我國(guó)的問(wèn)題是入行門(mén)檻低,利潤(rùn)高,企業(yè)數(shù)目和品牌繁多。外加劑雖然實(shí)行認(rèn)證書(shū)制度,但實(shí)際市場(chǎng)反映是控制較松,起不到對(duì)其進(jìn)行規(guī)范管理作用,導(dǎo)致外加劑生產(chǎn)技術(shù)水平相差很大,外國(guó)品牌、國(guó)內(nèi)大型企業(yè)的技術(shù)水平較好,但國(guó)內(nèi)很多企業(yè)屬于簡(jiǎn)單的復(fù)配加工企業(yè),技術(shù)水平不高,沒(méi)有嚴(yán)格的工藝措施和品質(zhì)保證,沒(méi)有科研能力,沒(méi)有對(duì)用戶技術(shù)服務(wù)的能力,生產(chǎn)出來(lái)的外加劑性能指標(biāo)低、濃度低、部分原料組分不夠優(yōu)化。同時(shí),由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,外加劑推銷(xiāo)手法名目繁多,不正當(dāng)行為嚴(yán)重,導(dǎo)致外加劑質(zhì)量更難以保證。因此,目前我國(guó)外加劑市場(chǎng)魚(yú)龍混雜、良莠不齊的現(xiàn)狀,給工程質(zhì)量留下了隱患。
對(duì)商品混凝土產(chǎn)業(yè)而言,市場(chǎng)占有率較大的混凝土公司使用的外加劑品種相對(duì)比較固定,但對(duì)外加劑的控制及檢測(cè)嚴(yán)重不足,除個(gè)別混凝土公司外,大多數(shù)混凝土公司不作外加劑對(duì)強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、收縮性能影響等的對(duì)比試驗(yàn),只考慮其對(duì)流動(dòng)性和緩凝性能的影響;由于對(duì)外加劑的有害離子缺乏檢測(cè),往往造成混凝土許多較復(fù)雜的事故。另外,部分混凝土公司缺少對(duì)外加劑的技術(shù)儲(chǔ)備,即大量開(kāi)展各種外加劑性能試驗(yàn),所以應(yīng)用較被動(dòng)。在生產(chǎn)實(shí)際中往往由于改變水泥或外加劑品種造成混凝土閃凝、工作性損失過(guò)大,或由于外加劑控制不嚴(yán)造成混凝土長(zhǎng)時(shí)間不凝、強(qiáng)度達(dá)不到要求等工程事故。
對(duì)東莞市商品混凝土產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō),同樣存在上述的普遍問(wèn)題,但由于東莞市商品混凝土產(chǎn)業(yè)是近幾年才快速發(fā)展壯大的,對(duì)外加劑選擇和正確使用還沒(méi)有足夠的認(rèn)識(shí)和重視,這是目前外加劑使用中最需要重視和解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
(1)外加劑的選擇
混凝土外加劑的選擇根據(jù)工程設(shè)計(jì)對(duì)混凝土性能的要求而定,如強(qiáng)度標(biāo)號(hào)、抗摻性、抗凍融性、耐久性、彈性模量等物理力學(xué)性能,以及施工工藝、施工季節(jié)、澆筑的部位和體積等。另外,還要考慮實(shí)際工程提供的原材料:水泥品種和標(biāo)號(hào)、砂石質(zhì)量等。在此基礎(chǔ)上選擇符合使用要求的外加劑品種和牌號(hào)。
在選擇外加劑時(shí),必須采用實(shí)際工程用的原材料進(jìn)行混凝土試配試驗(yàn),根據(jù)試配結(jié)果從中確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)最合適的外加劑。
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試驗(yàn)評(píng)定外加劑的理由是:(1)檢測(cè)外加劑是否符合使用要求;(2)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件和現(xiàn)場(chǎng)使用的材料來(lái)評(píng)定外加劑對(duì)混凝土性能的影響;(3)檢查每批產(chǎn)品的勻質(zhì)性和穩(wěn)定性;(4)生產(chǎn)廠家提供的資料是否符合試配檢驗(yàn)結(jié)果。
選擇外加劑的根本原則:第一是性能符合工程使用要求:第二是經(jīng)濟(jì)的合理性。在某些情況下,決定外加劑在混凝土工程中使用的主要因素是外加劑的成本,這就要求生產(chǎn)廠家根據(jù)平時(shí)使用外加劑的經(jīng)濟(jì)效果開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)新產(chǎn)品。
?。?)混凝土外加劑的摻量
外加劑的最佳摻量是獲得最好的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效果的重要因素。外加劑的最佳摻量是通過(guò)混凝土試配結(jié)果確定的,根本的原則是在滿足混凝土性能要求的前提下,采用最低摻量。生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中提供的是某種外加劑使用時(shí)的摻量范圍,而使用單位必須通過(guò)混凝土試配確定外加劑的合理?yè)搅俊?/P>
不同類(lèi)型的外加劑的摻量是有一定規(guī)律的,通常,普通減水劑0.2%~0.3%,高效減水劑0.5%~1.0%。同一種外加劑用于不同混凝土?xí)r摻量也不盡相同,例如:高效減水劑用于蒸養(yǎng)混凝土?xí)r摻量為0.3%~0.5%,用于普通混凝土摻量為0.5%,用了流態(tài)混凝土摻量為0.75%,用于高強(qiáng)混凝土摻量為1.0%。復(fù)合高效減水劑在相同減水率時(shí)比單一高效減水劑摻量減少一半。后摻法不但使超塑化劑摻量減少,而且對(duì)其它外加劑也有同樣效果。
此外,水泥品種、細(xì)度、礦物組成、混合材等也影響外加劑的摻量。如對(duì)礦渣水泥高效減水劑摻量少于普通硅酸鹽水泥。比表面積大、C3A含量高的水泥高效減水劑摻量應(yīng)多一些。
從以上事實(shí),可以認(rèn)為決定外加劑摻量的因素如下:(1)外加劑的品種;(2)外加劑的應(yīng)用范圍;(3)水泥品種和活性、比表面積、礦物組成及混合材等;(4)混凝土組成材料及其配合比、單位水泥用量、單位用水量等;(5)外加劑復(fù)合方式(成分與比例);(6)外加摻入方法(同摻或后摻)。
總之,只要掌握了外加劑和混凝土的性能,及其變化規(guī)律,并通過(guò)試驗(yàn)確定外加劑的合理?yè)搅?,就可以以最少摻量獲得最好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
(3)混凝土外加劑使用方法
使用外加劑時(shí)要仔細(xì)看產(chǎn)品說(shuō)明書(shū),其中包括使用方法。
外加劑產(chǎn)品有兩種形式,即液體和固體粉末。液體產(chǎn)品以體積計(jì)量,有時(shí)生產(chǎn)廠提供可溶性固體產(chǎn)品,使用前配制成一定濃度的水溶液。固體產(chǎn)品中一般有載體,如粉煤灰、火山灰、礦粉等,其目的是使外加劑計(jì)量準(zhǔn)確、分散均勻和防止受潮結(jié)塊。固體外加劑通常是以重量計(jì)量。
摻量準(zhǔn)確:外加劑摻量確定后,根據(jù)攪拌機(jī)一次攪拌混凝土體積和單位水泥用量折算外加劑的用量。使用外加劑的可采用人工、半自動(dòng)和自動(dòng)計(jì)量,根本要求是計(jì)量準(zhǔn)確。如果是液體,液體濃度要準(zhǔn)確測(cè)定;如果是粉劑應(yīng)均勻準(zhǔn)確加入,使其誤差控制在±2%之內(nèi)。超劑量地使用,不但造成浪費(fèi),影響混凝土的性能,而且還會(huì)造成工程事故。特別是摻緩凝劑、緩凝減水劑和引氣劑時(shí)一定要?jiǎng)┝繙?zhǔn)確,一旦超劑量使用就使?jié)仓幕炷敛荒Y(jié)硬化或嚴(yán)重降低強(qiáng)度,造成工程事故。
摻加均勻:一定要設(shè)法使外加劑在整個(gè)拌和物中均勻分布,使其充分發(fā)揮作用,避免局部過(guò)濃產(chǎn)生不良后果。粉劑如與水泥一起加入,應(yīng)散布開(kāi),并適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間;液劑也要散布均勻,防止集中在一點(diǎn)。
另外,在同時(shí)使用兩種外加劑時(shí)應(yīng)注意它們之間的相容性,特別是引氣劑應(yīng)分別摻用。
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4、混凝土礦物摻合料問(wèn)題及其對(duì)商品混凝土質(zhì)量的影響
東莞市商品混凝土產(chǎn)業(yè)在使用礦物摻合料方面主要存在以下問(wèn)題:
?。?)摻合料基本都是粉煤灰,品種單一,對(duì)磨細(xì)礦渣粉作摻合料還沒(méi)有形成全面的認(rèn)識(shí);
?。?)粉煤灰市場(chǎng)供小于求,致使其價(jià)格較高,而且在需求旺季粉煤灰質(zhì)量難以得到保證;
(3)一般都說(shuō)是二級(jí)灰,實(shí)際上往往是“統(tǒng)灰”,低于二級(jí)灰指標(biāo)。
?。?)粉煤灰通過(guò)中間商采購(gòu),粉煤灰來(lái)源不穩(wěn)定,更大程度上導(dǎo)致了同一混凝土公司采用的粉煤灰的質(zhì)量不穩(wěn)定;
(5)對(duì)粉煤灰的控制及檢測(cè)嚴(yán)重不足,對(duì)來(lái)樣主要控制其細(xì)度和需水比,多數(shù)混凝土公司不作燒失量、三氧化硫、游離氧化鈣和安定性,粉煤灰對(duì)混凝土強(qiáng)度影響(活性指數(shù))的檢測(cè)方法時(shí)間長(zhǎng),等到檢驗(yàn)結(jié)果出來(lái),粉煤灰已經(jīng)全部使用完了。
?。?)對(duì)粉煤灰作用機(jī)理缺乏認(rèn)識(shí),僅從降低成本角度出發(fā),往往造成粉煤灰摻量盲目加大,而且在粉煤灰供應(yīng)緊張時(shí)不管粉煤灰質(zhì)量盲目摻加。
粉煤灰品質(zhì)不僅對(duì)混凝土工作性能有較大影響,而且對(duì)硬化混凝土性能如強(qiáng)度、收縮、碳化、凍融等有較大影響。由于上述現(xiàn)象的存在,往往造成混凝土離析泌水嚴(yán)重,混凝土表面“起粉”、“起砂”,混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂、強(qiáng)度偏低較多等現(xiàn)象。
針對(duì)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀,目前最關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題是如何對(duì)粉煤灰質(zhì)量進(jìn)行控制及檢測(cè)。
從生產(chǎn)和使用考慮,礦物摻合料的品質(zhì)要求應(yīng)包括以下幾個(gè)方面:(1)是否含有對(duì)人體有害的物質(zhì),如放射性限值等指標(biāo)。(2)礦物摻合料中有害物質(zhì)含量限值??紤]混凝土的體積穩(wěn)定性以及耐久性能,需對(duì)礦物摻合料中的有害物質(zhì)(如碳、氯離子、堿含量、三氯化硫)等進(jìn)行限制。(3)細(xì)度要求。從混凝土中各種材料合理級(jí)配的角度考慮,希望活性較水泥熟料低的礦物摻合料具有較水泥更細(xì)的粒度,以調(diào)整粉體材料的顆粒級(jí)配,因此必須規(guī)定細(xì)度指標(biāo)。 (4)對(duì)工作性能的影響?,F(xiàn)代混凝土中通常都摻有減水劑,礦物摻合料對(duì)混凝土工作性能的不良影響可通過(guò)減水劑摻量進(jìn)行調(diào)節(jié),但也應(yīng)有一定的限制,以避免減水劑摻量過(guò)大。 (5)對(duì)力學(xué)性能的影響。強(qiáng)度是混凝土的重要性能參數(shù),應(yīng)按活性指數(shù)對(duì)礦物摻合料進(jìn)行分級(jí),以方便使用。(6)對(duì)體積安定性的影響。體積安定性是水泥的一個(gè)重要指標(biāo),將傳統(tǒng)的水泥混合材料單獨(dú)作為礦物摻合料使用后,仍需特別注意其體積安定性。(7)對(duì)耐久性能的影響。在不同的環(huán)境條件下,混凝土的耐久性能要求不同,建議在礦物摻合料產(chǎn)品定型時(shí),進(jìn)行耐久性能試驗(yàn)(如碳化、抗硫酸鹽侵蝕性能等),以指導(dǎo)礦物摻合料的應(yīng)用。(8)其它要求。包括礦物摻合料中的化學(xué)組成、密度和水分含量等。
在檢測(cè)指標(biāo)方面,對(duì)于生產(chǎn)廠家,應(yīng)規(guī)定進(jìn)行全部指標(biāo)的檢測(cè),并提供相應(yīng)的檢測(cè)報(bào)告。對(duì)于產(chǎn)品的使用者,至少應(yīng)規(guī)定進(jìn)行礦物摻合料的細(xì)度、對(duì)砂漿工作性能和力學(xué)性能影響的檢測(cè)??紤]到礦物摻合料使用者的實(shí)驗(yàn)室條件,常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目應(yīng)盡量避免進(jìn)行化學(xué)分析方面的檢測(cè),對(duì)于礦物摻合料其它性能的檢測(cè),可通過(guò)隨機(jī)抽樣送檢的方式進(jìn)行。
建議用以下方法對(duì)礦物摻合料來(lái)樣進(jìn)行較快速、簡(jiǎn)單的檢測(cè):
?。?)細(xì)度檢測(cè)方法
在水泥中,用以表示細(xì)度的指標(biāo)有篩余量和比表面積2種,除硅酸鹽水泥是用比表面積進(jìn)行表征外,其余均采用篩余量進(jìn)行表征。在現(xiàn)有的礦物摻合料標(biāo)準(zhǔn)中,粉煤灰采用篩余進(jìn)行細(xì)度表征,礦渣粉采用比表面積進(jìn)行表征。從檢測(cè)的角度看,篩析法最為簡(jiǎn)單快速,勃氏法測(cè)試比表面積操作繁瑣,建議統(tǒng)一采用篩析法進(jìn)行細(xì)度檢測(cè),并規(guī)定最大篩余量限值。目前《水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法篩析法》中已經(jīng)包含了45µm篩,建議將礦物摻合料的細(xì)度檢驗(yàn)方法與水泥的檢驗(yàn)方法統(tǒng)一,以避免出現(xiàn)檢測(cè)方法的誤用現(xiàn)象。
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?。?)砂漿工作性能的檢測(cè)方法
在現(xiàn)有的規(guī)范中,礦物摻合料對(duì)砂漿工作性能影響的檢測(cè)方法分為2種,一種是在相同膠砂跳桌流動(dòng)度下需水量的比值,另一種是在同樣配合比下跳桌流動(dòng)度的比值。如果以需水量比進(jìn)行評(píng)定時(shí),往往需要拌制2次以上的砂槳才能得到結(jié)果,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且所要求的相同跳桌流動(dòng)度也可以存在±5mm的差別,這也使得不同人員操作得到的需水量比存在差異。而采用流動(dòng)度比進(jìn)行評(píng)定時(shí),1次即可得到結(jié)果,而且人為因素影響小。建議統(tǒng)一采用流動(dòng)度比表征礦物摻合料對(duì)砂漿工作性能的影響。
?。?)砂漿力學(xué)性能的檢測(cè)方法
由于混凝土攪拌站的場(chǎng)地有限,不能大量堆放原材料,因此必須盡快對(duì)進(jìn)場(chǎng)的礦物摻合料質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。
在目前的礦物摻合料品質(zhì)要求中,通?;钚灾笖?shù)是判斷礦物摻合料質(zhì)量的重要因素,而活性指數(shù)的檢測(cè)往往需要1個(gè)月的時(shí)間,這給礦物摻合料的質(zhì)量評(píng)定帶來(lái)一定難度。為解決這一問(wèn)題,建議參照J(rèn)C/T738-2004《水泥強(qiáng)度快速檢測(cè)方法》,建立礦物摻合料活性指數(shù)快速試驗(yàn)方法。通過(guò)建立快速試驗(yàn)方法結(jié)果和常規(guī)試驗(yàn)方法結(jié)果間的關(guān)系,以快速評(píng)定礦物摻合料的質(zhì)量。
在檢測(cè)礦物摻合料對(duì)砂漿性能影響時(shí),有些標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定采用基準(zhǔn)水泥,這樣做雖然可以在一定程度上提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的可重復(fù)性,但是礦物摻合料也存在和水泥的相容性問(wèn)題,采用基準(zhǔn)水泥檢測(cè)的數(shù)據(jù)未必與實(shí)際效果相同,而且基準(zhǔn)水泥的質(zhì)量也存在一定波動(dòng),因此建議采用P.Ⅱ425或P.O425的水泥進(jìn)行檢驗(yàn)。
5、應(yīng)用于商品混凝土的水泥的質(zhì)量及其管理
相對(duì)于其它原材料,水泥質(zhì)量相對(duì)較穩(wěn)定,大多數(shù)混凝土公司已接受了新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的水泥,而不采用立窯水泥。但同是新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的水泥,配制混凝土的建筑性能也有所差別,選用質(zhì)量穩(wěn)定性高需水性小,流動(dòng)性好,強(qiáng)度高的水泥,可以節(jié)省水泥用量。
按照歐美日等國(guó)家水泥出廠的實(shí)際情況,作者在國(guó)外工作時(shí)的調(diào)查,一個(gè)廠的月水泥強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差不會(huì)超過(guò)±1MPa,很多牌子水泥在0.5 Mpa以下。反映在配制混凝土的標(biāo)準(zhǔn)偏差上,一個(gè)完整的工程的普通標(biāo)號(hào)混凝土的標(biāo)準(zhǔn)偏差一般只有1.5~2MPa。而我國(guó)目前的狀況是,大部分干法回轉(zhuǎn)窯水泥月水泥強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差達(dá)不到±1Mpa以?xún)?nèi)的要求,尤其是小型生產(chǎn)線(小于2000噸/日),這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差值往往超過(guò)2.0 Mpa。一般情況下不同等級(jí)工程混凝土的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差,最好的情況也要在3Mpa以上。即同樣工程施工混凝土的標(biāo)準(zhǔn)偏差比國(guó)外大一倍,甚至超過(guò)一倍。這主要是由于我們的原材料波動(dòng)組成的,其中水泥質(zhì)量的波動(dòng)(包括出廠強(qiáng)度值的波動(dòng),需水量、流動(dòng)性的波動(dòng)以及與外加劑相容性的波動(dòng)等)是主要的原因。
水泥質(zhì)量穩(wěn)定性的好壞一般以膠砂28天抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差大小來(lái)衡量。若水泥膠砂28天抗壓強(qiáng)度的一個(gè)月出廠水泥的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1MPa,該水泥質(zhì)量穩(wěn)定性好,配制混凝土的強(qiáng)度偏差也小,混凝土質(zhì)量穩(wěn)定,不需要時(shí)常調(diào)整混凝土配合比。如果更嚴(yán)格要求,水泥的穩(wěn)定性還應(yīng)包括凝結(jié)時(shí)間的穩(wěn)定性和標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的穩(wěn)定性。這方面起始也應(yīng)該建立一些要求,但目前恐怕難以實(shí)現(xiàn)。
商品混凝土普遍使用外加劑后,水泥與外加劑的相容性變得非常重要,選用對(duì)外加劑適應(yīng)范圍廣、相容性好的水泥成為更高的要求。
就水泥而言,其與外加劑的相容性主要與水泥的需水性和化學(xué)活性有關(guān),需水性越大,化學(xué)活性越高,則相容性越差。而水泥的需水性、化學(xué)活性受水泥的化學(xué)和礦物組成、混合材品種與摻量、水泥比表面積和顆粒粒度分布的影響。
水泥熟料的溶劑礦物越多,溶劑礦物中C3A含量越多,硅酸鹽礦物中C3S含量越多,水泥的需水性越大,化學(xué)活性也越高。
水泥中堿含量增大,水泥水化速度加快,流動(dòng)性變差,與外加劑的相容性變差。水泥中石膏的形態(tài)和摻量不同,會(huì)影響其與外加劑的相容性,石膏是作為緩凝劑來(lái)抑制C3A的水化速度的,其溶解度和溶解速度大小會(huì)影響其緩凝效果,二水石膏溶解度小于硬石膏,但其溶解速度大于硬石膏,故若用硬石膏代替二水石膏作緩凝劑,要加大用量。而外加劑對(duì)二水石膏和硬石膏的溶解度有不同程度的影響,如糖蜜減水劑對(duì)二水石膏溶解度影響不大,但會(huì)大幅度降低硬石膏的溶解度,導(dǎo)致水泥在使用過(guò)程中與外加劑相容性差。
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摻入適量混合材會(huì)相應(yīng)減少熟料礦物的含量,水泥的水化速度減慢,有利于改善水泥與外加劑的相容性,但混合材自身的需水性對(duì)相容性影響也很大。一般石灰石自身需水性小,Ⅱ級(jí)粉煤灰次之,礦渣需水性較大,煤渣需水量更大。
水泥的比表面積越大,需水性越大;顆粒分布范圍較寬,粉體堆積密度大,需水性越小,但水泥的化學(xué)活性都越大。其中摻入的混合材對(duì)水泥顆粒分布的調(diào)整作用不可忽視,在相同比表面積下,若混合材的易磨性較好,將使水泥顆粒分布變寬,混合材更好地填充熟料顆粒間的空隙,使粉體堆積密度增大,接觸點(diǎn)增多,從而需水性減小,化學(xué)活性增加。一般石灰石易磨,煤渣次之,礦渣較難磨。
東莞市混凝土產(chǎn)業(yè)使用的水泥包括濕法回轉(zhuǎn)窯水泥、新型干法回轉(zhuǎn)窯水泥、回轉(zhuǎn)窯與立窯搭配的水泥,且不同水泥廠家使用的混合材品種各異,這對(duì)水泥與外加劑的相容性影響很大,應(yīng)該針對(duì)與各自混凝土公司采用的水泥進(jìn)行與外加劑相容性的試驗(yàn),從而選擇外加劑品種和摻量。
6、混凝土原材料市場(chǎng)管理機(jī)制的建立
綜上所述,阻礙現(xiàn)代混凝土材料進(jìn)步的主要因素是混凝土原材料生產(chǎn)、加工環(huán)節(jié)和產(chǎn)品質(zhì)量的落后。尤其是砂石。、摻合料的落后。目前最重要的是產(chǎn)品的質(zhì)量控制問(wèn)題,而質(zhì)量與這些原材料的來(lái)源直接有關(guān)。僅僅依靠混凝土公司和攪拌站自己控制原材料質(zhì)量和來(lái)源是很不夠的。對(duì)于水泥和外加劑,基本屬于賣(mài)方市場(chǎng),攪拌站有選擇的空間。政府需要加以規(guī)范和監(jiān)控。對(duì)于砂石和摻合料,資源緊缺,屬買(mǎi)方市場(chǎng),質(zhì)量更難保證,政府除了監(jiān)控以外,還必須協(xié)助進(jìn)行資源開(kāi)拓。因此,作者建議,四大原材料要分別情況,制定必要的規(guī)范,監(jiān)控措施和準(zhǔn)入政策:
(1)對(duì)于水泥,在作者提出的管理規(guī)程(細(xì)則)中提出了規(guī)范進(jìn)入東莞市水泥的來(lái)源范圍和要求。已經(jīng)十分明確的是,很多立窯水泥因?yàn)榻ㄖ阅芎唾|(zhì)量穩(wěn)定性無(wú)法滿足大規(guī)模建設(shè)工程的要求,雖然價(jià)格低廉,不應(yīng)該允許進(jìn)入東莞市商品混凝土行業(yè)之中。對(duì)于干法回轉(zhuǎn)窯水泥,主要考慮因素是其質(zhì)量的穩(wěn)定性,小型(日產(chǎn)2000噸以下)的生產(chǎn)廠往往沒(méi)有豐富的原材料礦山資源和嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施,產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定,也應(yīng)該排除在東莞市之外。因此規(guī)定進(jìn)入東莞市商混行業(yè)的水泥應(yīng)該是大中型(日產(chǎn)2000噸以上)企業(yè)或由這些企業(yè)供應(yīng)熟料的粉磨站生產(chǎn)的水泥。而且水泥等級(jí)和品種應(yīng)該是.32.5及42.5 以上等級(jí)。
?。?)對(duì)于外加劑,目前我國(guó)的問(wèn)題是入行門(mén)檻低,利潤(rùn)高,企業(yè)數(shù)目和品牌繁多,大多數(shù)屬于簡(jiǎn)單的復(fù)配加工,部分沒(méi)有嚴(yán)格的工藝措施和品質(zhì)保證,質(zhì)量良莠不齊現(xiàn)象嚴(yán)重。推銷(xiāo)手法名目繁多,不合法經(jīng)營(yíng)問(wèn)題嚴(yán)重,賣(mài)方市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。因此外加劑應(yīng)該作為監(jiān)控的重點(diǎn)。只有企業(yè)本身具有生產(chǎn)該產(chǎn)品母體的能力,并有自我改進(jìn)產(chǎn)品的能力和完整的檢測(cè)報(bào)告,該產(chǎn)品才是質(zhì)量有信譽(yù)和保證的,因此作者建議進(jìn)入東莞市的外加劑企業(yè)應(yīng)該是有一定的研發(fā)實(shí)力和企業(yè)規(guī)模,并且是能夠生產(chǎn)該品種外加劑母體的企業(yè)。同時(shí),從混凝土產(chǎn)品的商業(yè)道德出發(fā),供應(yīng)外加劑的企業(yè),應(yīng)該和供應(yīng)混凝土一樣,向用戶如實(shí)提供有關(guān)外加劑品種、復(fù)配成分、有害物質(zhì)含量等資料。
?。?)對(duì)于砂石集料,一般有比較固定的產(chǎn)地來(lái)源。但質(zhì)量起伏不定,沒(méi)有產(chǎn)品檢驗(yàn)合格保證,生產(chǎn)控制困難。人工碎石資源,應(yīng)該大力提倡鼓勵(lì)使用大型現(xiàn)代采石場(chǎng)的石料,推廣經(jīng)驗(yàn)。河砂的供應(yīng)形勢(shì)嚴(yán)峻(如前述),成為買(mǎi)方市場(chǎng),來(lái)源已經(jīng)受到嚴(yán)重威脅。三角州河道砂資源也不容樂(lè)觀,而且質(zhì)量必須嚴(yán)格監(jiān)控。管理有難度。作者建議,對(duì)于必須強(qiáng)制執(zhí)行的指標(biāo),例如河砂氯離子含量,制定出規(guī)范指標(biāo)后,由施工監(jiān)理方作為一個(gè)重要項(xiàng)目與攪拌站聯(lián)合定期送樣到工程檢測(cè)中心檢測(cè),同時(shí),質(zhì)監(jiān)站不定期抽查攪拌站該項(xiàng)目日常檢測(cè)結(jié)果,并抽樣送檢。政府主管部門(mén)應(yīng)該協(xié)助企業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)大力研究河砂的來(lái)源和出路,制定政策,鼓勵(lì)投資自己的現(xiàn)代砂石生產(chǎn)基地。爭(zhēng)取盡快解決這個(gè)問(wèn)題。
?。?)關(guān)于混凝土礦物摻合料問(wèn)題,粉煤灰質(zhì)量差,好灰少,價(jià)格高;礦渣粉資源缺乏,價(jià)格高企,都是買(mǎi)方市場(chǎng)。但是必須認(rèn)識(shí)到,礦物摻合料不僅僅是攪拌站降低混凝土成本的手段,更重要的是改善混凝土性能的手段。如果沒(méi)有它們,商品混凝土不僅價(jià)格高企,而且無(wú)法達(dá)到施工要求,開(kāi)裂問(wèn)題更嚴(yán)重,耐久性也更差。所以必須千方百計(jì)解決。作者建議,一是管理好現(xiàn)在的粉煤灰供應(yīng)渠道,千方百計(jì)拓寬好灰的來(lái)源,嚴(yán)格控制劣質(zhì)灰流入東莞市場(chǎng)。規(guī)范攪拌站對(duì)粉煤灰的使用,禁止使用劣質(zhì)灰,控制粉煤灰用量在合理水平。二是大力推廣高爐礦渣粉的使用。要認(rèn)真學(xué)習(xí)礦渣粉對(duì)混凝土性能改善的知識(shí),改變誤解和偏見(jiàn)。同時(shí)大力推廣使用經(jīng)驗(yàn),大力尋找礦渣粉資源。
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