一次引氣劑使用不當(dāng)造成的混凝土質(zhì)量事故

郭慧，孫九朋，王永斌，張亞斌，張輝，宋瑜，楊海峰

（運(yùn)城市海鑫海天混凝土有限公司，山西　運(yùn)城　044000）

一次引氣劑使用不當(dāng)造成的混凝土質(zhì)量事故

郭慧，孫九朋，王永斌，張亞斌，張輝，宋瑜，楊海峰

（運(yùn)城市海鑫海天混凝土有限公司，山西運(yùn)城044000）

本文通過(guò)對(duì)一起因超摻引氣劑導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，并且造成 5 根梁全部報(bào)廢的案例分析，提出了混凝土強(qiáng)度不足產(chǎn)生的原因、處理辦法和預(yù)防措施。

引氣劑超摻；強(qiáng)度不足；梁體報(bào)廢

目前，外加劑作為混凝土中必不可少的第 5 組分，已經(jīng)得到了廣大混凝土行業(yè)的認(rèn)可，但是混凝土外加劑有時(shí)候和水泥不相容，這就在一定程度上影響了外加劑的使用效果，影響了混凝土的性能，這已經(jīng)成為外加劑復(fù)配必須攻關(guān)的難題。而引氣劑作為外加劑的一個(gè)重要復(fù)配組分，既能改善混凝土拌合物的和易性，又能在提高混凝土的耐久性和抗凍性方面起到不可替代的作用，但是如果使用不當(dāng)，后果是非常嚴(yán)重的。

1　事件概述

某橋梁全長(zhǎng)為 580m，分左右兩幅，每跨有5片梁，梁的強(qiáng)度等級(jí)為 C50，其中 17 跨為 30m 的預(yù)制梁，2 跨為 35m 的預(yù)制梁，其中梁體底板寬為 1m，頂板寬為 2.4m。在預(yù)制梁體到第 6 天時(shí)，發(fā)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 70%，隨后對(duì)該批施工的混凝土進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，報(bào)廢了 5 片梁，損失的總價(jià)值為 50 余萬(wàn)元。

2　強(qiáng)度不足產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)、原因分析及處理

當(dāng)時(shí)采用某水泥廠生產(chǎn)的 P?O 52.5 水泥、天然水洗砂、5～10mm 與 10～20mm 雙級(jí)配碎石、復(fù)配的外加劑、深井水。當(dāng)時(shí)在實(shí)驗(yàn)室做了三十多組試配，在整個(gè)拌制過(guò)程中一個(gè)小時(shí)無(wú)任何損失，可機(jī)械攪拌的損失太大，這個(gè)問(wèn)題爭(zhēng)執(zhí)了好幾天，最后在施工的前一天才通過(guò)調(diào)整緩凝組分滿足了基本坍損，最初一個(gè)小時(shí)損失控制不好，考慮到靜態(tài)損失和動(dòng)態(tài)損失是不一樣的，但是發(fā)現(xiàn)料有泌水現(xiàn)象，考慮到工地坍落度需要 180～220mm，若有泌水怕外觀不好看，當(dāng)時(shí)想到添加引氣劑能減少泌水，因?yàn)橐龤鈩儆诒砻婊钚詣┑囊活?lèi)，它加入外加劑中能形成微小的氣泡，可以封閉混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)許多毛細(xì)孔，提高密實(shí)度。試驗(yàn)所采用的引氣劑是某家生產(chǎn)的，但是在此外加劑中添加的是另外一家生產(chǎn)的，也未做之后這家引氣劑的最佳摻量，根據(jù)平常使用量直接加進(jìn)，當(dāng)時(shí)配貨量為 5 噸，復(fù)配外加劑的師傅也沒(méi)有進(jìn)行稱(chēng)量，把大約 10kg 的引氣劑直接加到減水劑中，這可能是最致命的一點(diǎn)，既沒(méi)有試驗(yàn)又沒(méi)有進(jìn)行稱(chēng)量。

當(dāng)天施工時(shí)，工地試驗(yàn)室人員還是挺有責(zé)任心的，在生產(chǎn)前進(jìn)行試拌，初始坍落度可以，據(jù)當(dāng)時(shí)相關(guān)人員說(shuō)，半小時(shí)無(wú)損失，沒(méi)問(wèn)題才進(jìn)行生產(chǎn)，外加劑摻量當(dāng)時(shí)為 1.4%，在站內(nèi)檢測(cè)坍落度為 210mm，然后試驗(yàn)室人員隨車(chē)去工地，大約也就是 40min 的車(chē)程，到工地測(cè)坍落度為 120mm，損失90mm，嚴(yán)重不符合預(yù)拌混凝土 GB/T 14902－2012 中第 6.2 條混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)損失不宜大于30mm/h的規(guī)定，當(dāng)天生產(chǎn)了一根預(yù)制梁，留置試件 3 組，但是這些試驗(yàn)室人員犯了致命的第二點(diǎn)錯(cuò)誤，即對(duì)于高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，在當(dāng)時(shí)混凝土出現(xiàn)異常的情況下，第二天沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行試件快養(yǎng)預(yù)測(cè)強(qiáng)度。

緊接著澆筑一天一片梁，但是隨后兩天，氣溫也較高，并且發(fā)車(chē)快，每車(chē)都需添加外加劑，試驗(yàn)室主任根據(jù)在工地的添加量，第二天的最后一車(chē)，把外加劑摻量調(diào)整到 1.8%，直到第 6 天考慮到工地要壓 7 天強(qiáng)度進(jìn)行張拉，才發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度為 38.2MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 76%，這就是致命的第三點(diǎn)：對(duì)于聚羧酸高濃度低摻量的外加劑，隨著氣溫的高低，隨意調(diào)整 0.1% 對(duì)水泥都是非常敏感的，更何況隨意上調(diào)外加劑摻量 0.4%，沒(méi)有去找原因，而是盲目添加外加劑。

3　模擬試驗(yàn)及工程應(yīng)用驗(yàn)證：

根據(jù)當(dāng)時(shí)描述的事情的經(jīng)過(guò)，筆者也無(wú)法確定是什么因素導(dǎo)致的，為了查找事故的原因經(jīng)研究決定，協(xié)同他們?cè)囼?yàn)室做了如下試驗(yàn)：（1）對(duì)于應(yīng)用于生產(chǎn)的混凝土留下的試件進(jìn)行快速養(yǎng)護(hù)；（2）采用事故混凝土配合比及原材料進(jìn)行試驗(yàn)及施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用驗(yàn)證。生產(chǎn)預(yù)留下的混凝土進(jìn)行快養(yǎng)，強(qiáng)度只有 32.8MPa。

3.1模擬試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)用原材料及混凝土配合比均與現(xiàn)場(chǎng)使用的相同。

水泥：散裝 R3=27.5MPa，R28=60.9MPa，袋裝R3=34.2MPa，R28=69.5MPa，水泥的使用量為 461kg。砂子：水洗的中砂，細(xì)度模數(shù)為 2.8，含泥量為 0.8%，0.15～0.6mm之間為 32%，總使用量為 781kg。石子： 5～10mm 的碎石296kg，10～20mm 的碎石 691kg。外加劑：一種為當(dāng)時(shí)生產(chǎn)預(yù)制梁時(shí)所采用的外加劑 6.5kg，一種為自制的小樣，無(wú)加引氣劑。水：全部采用地下井水，用量為 165kg。

進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表 1。

從表 1 結(jié)果可以看出，導(dǎo)致此次事故的原因是由于添加引氣劑引起的，從容重來(lái)看，摻加引氣劑導(dǎo)致混凝土的體積增大，容重偏低。

表1　對(duì)比實(shí)驗(yàn)用配合比　　kg/m3

（2）對(duì)于以上的情況，我們緊接著用同樣的配合比檢測(cè)混凝土的含氣量，原料同于表 1 的原料，外加劑采用三種復(fù)配方式，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表 2。

表2　混凝土含氣量試驗(yàn)

綜上所述，含氣量隨著摻量的增加而增加，所有的引氣劑都存在引氣作用，而每種引氣劑由于混凝土所使用的原材料不同，會(huì)有一個(gè)最佳摻量，在第二種引氣劑摻量為0.6% kg/t 時(shí)，能讀出混凝土的含氣量為 8.0%，所以可以判斷因?yàn)橐龤鈩┏瑩绞菍?dǎo)致此次事故發(fā)生的原因。因?yàn)橐龤鈩┑膿搅渴菢O少量的，一般只有膠凝材料總量的十萬(wàn)分之幾到萬(wàn)分之一或二。所以主要還是根據(jù)摻引氣劑的混凝土性質(zhì)來(lái)判定該引氣劑的優(yōu)劣，不同產(chǎn)地的引氣劑有一個(gè)不同的最佳摻量，并且 K12 宜與穩(wěn)泡劑復(fù)合使用。

（3）從試驗(yàn)可以看出攪拌時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)混凝土的影響也較大，從在試驗(yàn)室的試配試件和生產(chǎn)實(shí)際試件可以看出，試驗(yàn)室的試配攪拌時(shí)間是采用 180s 而實(shí)際生產(chǎn)的攪拌時(shí)間為70s，隨著攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)，混凝土的含氣量急劇增加，引氣劑的作用發(fā)揮就越大，并且配料程序也影響引氣劑的作用，引氣劑在攪拌混凝土?xí)r最后加入可以最小摻量得到最大的含氣量，試驗(yàn)室采用此種添加方式，記為 A 試驗(yàn)室；而與膠凝材料同時(shí)加則含氣量最小，生產(chǎn)采用此種添加方式，記為B生產(chǎn)。最后這幾種方式導(dǎo)致最后結(jié)果見(jiàn)表 3。

（4）從表 3 中可以看出，從 3月10日至 3月15日試件28d 強(qiáng)度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，這是因?yàn)閺?3月16日發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以后，查找各種資料，結(jié)果是添加引氣劑的混凝土只要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度是可以上漲，但是條件是比較苛刻的，必須在保水狀態(tài)下才能完成，以上的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是在試驗(yàn)室的結(jié)果，但是工地不具備此養(yǎng)護(hù)條件，導(dǎo)致 1 根預(yù)制梁被拉裂，為了安全起見(jiàn)，直接報(bào)廢了 5 根梁，損失為 50 萬(wàn)元。

表3　引氣劑添加方式對(duì)混凝土性能的影響

試驗(yàn)結(jié)果與以上完全相符。

（5）我們采用了 290kg 的水泥配制了貧混凝土，在加與不加引氣劑做的比對(duì)試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)結(jié)果見(jiàn)表 4。從結(jié)果來(lái)看，引氣劑的摻量是有極限的，超過(guò)這個(gè)極限，哪怕是貧混凝土，強(qiáng)度也會(huì)削弱。

表4　引氣劑對(duì)比試驗(yàn)　　kg/m3

4　小結(jié)

（1）可采用摻引氣劑的混凝土性能來(lái)判定該引氣劑的優(yōu)劣，不同產(chǎn)地的引氣劑有一個(gè)不同的最佳摻量，并且引氣劑宜與穩(wěn)泡劑復(fù)合使用。（2）引氣劑隨著攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)，含氣量越大，發(fā)揮的作用就越大。（3）添加引氣劑的混凝土只要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度是可以上漲的，但是條件比較苛刻，必須在保水狀態(tài)下才能完成。（4）引氣劑的摻量是有極限的，超過(guò)這個(gè)極限，哪怕是貧混凝土，強(qiáng)度也是受損失的。

5　預(yù)防措施

（1）加強(qiáng)工地試驗(yàn)室內(nèi)部的管理，做到對(duì)于使用的每種原材料要心中有數(shù)，不能確定的因素一定要消滅在萌芽狀態(tài)。（2）對(duì)于復(fù)配廠家要充分了解每一種輔料，對(duì)每一種輔料要確定一個(gè)最佳摻量。（3）對(duì)于高強(qiáng)度等級(jí)混凝土，要充分試拌，做到多方交流，確保萬(wàn)無(wú)一失，重要部位要做到預(yù)測(cè)一天強(qiáng)度。（4）對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的問(wèn)題，工地有條件的一定要進(jìn)行早期養(yǎng)護(hù)，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)后強(qiáng)度可有一定程度地提高。

［通訊地址］山西省運(yùn)城市鹽湖工業(yè)園區(qū)復(fù)旦東大街 8 號(hào)海鑫海天混凝土有限公司（044000）

郭慧（1978－），女，大學(xué)本科，工程師，運(yùn)城市海鑫海天混凝土有限公司質(zhì)檢處處長(zhǎng)。