現(xiàn)代普通混凝土材料質(zhì)量控制的幾點(diǎn)見解

徐雙全，竹永良

（中天建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310000）

現(xiàn)代普通混凝土材料質(zhì)量控制的幾點(diǎn)見解

徐雙全，竹永良

（中天建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310000）

混凝土材料控制是混凝土質(zhì)量控制的前提，在合理選用原材料的基礎(chǔ)上，降低并固定混凝土單方用水量和提升混凝土保水性能對(duì)減少混凝土裂縫有積極的意義。

混凝土；原材料；質(zhì)量控制

0 引言

混凝土商品化后，很多工程項(xiàng)目在選擇攪拌站時(shí)更多的是關(guān)注混凝土的價(jià)格和供應(yīng)條件，往往忽視了混凝土自身質(zhì)量的管控，認(rèn)為混凝土是商品，混凝土材料的質(zhì)量應(yīng)該由攪拌站去控制，這是一個(gè)不好的現(xiàn)象。筆者認(rèn)為，促進(jìn)供需雙方的合作是提升混凝土質(zhì)量的有效途徑，施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員應(yīng)該至少具備識(shí)別混凝土好壞的能力，熟悉混凝土原材料選擇的方法和配合比設(shè)計(jì)原則。

1 混凝土原材料的選擇

合格的原材料是配制合格的混凝土的先決條件。

1.1 水泥

水泥在膠凝材料中占有突出的重要地位。同一攪拌站中應(yīng)用的水泥可能不只一種，不同水泥由于熟料、摻合料與生產(chǎn)工藝不同，其生產(chǎn)的混凝土收縮也將不同，選用水泥時(shí)應(yīng)選用最穩(wěn)定的水泥，至少保證每一個(gè)區(qū)塊采用的水泥是同一個(gè)廠家的，不應(yīng)混用。進(jìn)一步的，在有多向選擇的條件下，水泥的選擇還可以關(guān)注以下幾個(gè)指標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、C3A含量以及 SO3含量。

1.2 粉煤灰

粉煤灰在混凝土低收縮化中占有重要的地位，合理選用粉煤灰的品質(zhì)和摻量對(duì)混凝土的工作性能和抗裂性有著積極的作用。施工技術(shù)人員去攪拌站選擇原材料時(shí)應(yīng)具有識(shí)別粉煤灰的能力。在沒有檢測(cè)儀器的條件下，可通過“觀察法”觀察粉煤灰的顏色和粗細(xì)判斷粉煤灰的品質(zhì)[1]。市場(chǎng)上見的最多的是三種粉煤灰：一種是灰黑色的，這種粉煤灰由于煤粉燃燒不充分，含碳量偏高，會(huì)增加需水量和對(duì)外加劑的吸附，引起混凝土拌合物用水增加和外加劑用量加大，其需水量比和燒失量都比較大，對(duì)收縮不利，建議不采用；第二種是淺黃色的，其游離氧化鈣含量偏高，采用這種粉煤灰的混凝土早期強(qiáng)度偏高，安定性不好，影響體積穩(wěn)定性，應(yīng)注意安定性的試驗(yàn)檢測(cè)，最好不用，如果要用，在普通硅酸鹽水泥中摻量不大于 15%（宜少不宜多）；品質(zhì)比較好的粉煤灰應(yīng)該是淺灰色、細(xì)度小一點(diǎn)的粉煤灰，通過手摸無粗粒感，有順滑感為佳，這種粉煤灰一般需水量比在 100% 以下，對(duì)混凝土的抗裂有積極的意義，摻量可適當(dāng)加大。

1.3 礦粉

質(zhì)量較好的礦粉為白色?？梢钥隙ǖ氖?， 礦粉的應(yīng)用對(duì)混凝土有很多有利的地方。首先，礦粉相比同質(zhì)量的水泥對(duì)水和外加劑的吸附較少，摻加礦粉可降低膠凝材料綜合標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，可改善混凝土的流動(dòng)性能，有一定的減水作用；其次，由于礦粉的早期反應(yīng)速度比水泥慢，因而礦粉替代部分水泥后可使混凝土的凝結(jié)時(shí)間延長，即混凝土處于塑性狀態(tài)或可澆筑的時(shí)間延長，表現(xiàn)在可以降低混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)損失；還有，隨著礦粉反應(yīng)程度的提高，對(duì)體系中膠凝總量的貢獻(xiàn)逐漸增大，并消耗一定量的 Ca(OH)2，從而改善混凝土的界面過渡區(qū)，且后期強(qiáng)度基本接近甚至超過純水泥混凝土[2]。

但是，隨著礦粉摻量的增大，混凝土的泌水速度和總泌水量會(huì)增大，由此可能會(huì)增加混凝土表面的塑性開裂的風(fēng)險(xiǎn)。筆者認(rèn)為，礦粉的選用應(yīng)根據(jù)其質(zhì)量情況，選擇合適的摻量。在粉煤灰品質(zhì)不高的情況下，可適當(dāng)摻加一些礦粉，但摻量建議不超過 15%，以混凝土無泌水或輕微泌水為原則。當(dāng)粉煤灰的品質(zhì)較高時(shí)，可以等量或超量替代水泥，可以考慮不摻礦粉，以減少對(duì)收縮的影響。

1.4 粗、細(xì)骨料

無需質(zhì)疑的是，砂石料的第一控制點(diǎn)是含泥量，砂石的含泥量過高，談混凝土配比是毫無用處的。宏觀上，砂石含泥量較高時(shí)，相比干凈的砂石，混凝土流動(dòng)性差，坍落度損失快，且減水率較高的聚羧酸減水劑對(duì)其尤為敏感；由于泥（一般為黏土）對(duì)外加劑有較高的吸附性，為滿足施工性能要求，往往需要增加大量的外加劑，這會(huì)增加成本，同時(shí)也增大混凝土的收縮性能；有的攪拌站采用增加用水量來解決流動(dòng)性不足問題，導(dǎo)致混凝土水膠比偏大，影響強(qiáng)度；微觀上，砂石含泥量過大會(huì)降低混凝土骨料界面的粘結(jié)強(qiáng)度，降低混凝土的抗拉強(qiáng)度，對(duì)控制裂縫不利；含泥會(huì)降低水泥漿對(duì)粗骨料的握裹力，從而降低混凝土強(qiáng)度；含泥量過大會(huì)導(dǎo)致水泥與碎石間內(nèi)摩擦力減小，增加內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生滑動(dòng)致使開裂的可能性增大。石含泥量控制小于 1%，砂含泥量控制小于3%。

石子的第二控制點(diǎn)是粒徑。粗骨料在混凝土中除骨架作用外，還有分散應(yīng)力的作用。傳統(tǒng)理論中認(rèn)為，石子的粒徑越大，其比表面積越小，當(dāng)膠凝材料用量一定時(shí)，可以更好地包裹粘結(jié)石子。但事實(shí)上，石子并不一定越大越好。一是粒徑越大，混凝土在硬化過程的泌水易在石子下部滯留，形成內(nèi)部缺陷。二是，粒徑越大，石子重力作用下的下沉速度越快，混凝土需要較大的粘性才能阻止在外力作用下的混凝土短暫的離析，影響混凝土內(nèi)部的均勻性。所以混凝土中石子的粒徑不宜太大，但也不是粒徑越小越好，石子粒徑越小，石子的比較面積增加，空隙率越大，水泥需求量就相應(yīng)增多，收縮就相應(yīng)增大。同時(shí)，粒徑越小石子，在加工時(shí)黏附在石子表面的粉塵越多，這對(duì)混凝土內(nèi)部的界面效應(yīng)不利。筆者建議石子選用 5～25mm 的連續(xù)級(jí)配，主要考慮減少混凝土中的內(nèi)部缺陷并增強(qiáng)石子的應(yīng)力分散作用。

石子的第三控制點(diǎn)為針片狀含量，針片狀含量越低越好。

砂的第二控制點(diǎn)是細(xì)度模數(shù)，砂的細(xì)度模數(shù)雖然不能全面地反映砂的顆粒級(jí)配情況，但細(xì)度模數(shù)作為一種粗略地描述細(xì)骨料的級(jí)配形式，可以在一定程度上反映砂的差別[2]。配比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)膠凝材料用量的大小，調(diào)節(jié)砂的細(xì)度模數(shù)以獲得良好的工作性。建議當(dāng)采用單級(jí)配時(shí)通過調(diào)整砂率和膠材用量獲得良好的工作性能、黏聚性和保水性；當(dāng)采用粗細(xì)砂復(fù)配時(shí)，砂復(fù)配細(xì)度模數(shù)取 2.4～2.6，同時(shí)粗砂不宜過粗，細(xì)砂不宜過細(xì)。

1.5 外加劑

外加劑對(duì)混凝土的工作性能影響非常大，要求混凝土公司所用的外加劑要求與膠凝材料有較好的適應(yīng)性。首選聚羧酸，次選萘系，避免使用脂肪族，以混凝土不出現(xiàn)或輕微泌水為原則進(jìn)行選用。

2 混凝土的配合比設(shè)計(jì)原則

2.1 強(qiáng)度適宜原則

目前，仍然有很多的攪拌站將強(qiáng)度作為混凝土質(zhì)量控制的主要指標(biāo)，對(duì)混凝土的抗裂性、耐久性關(guān)注很少，他們甚至認(rèn)為只要混凝土強(qiáng)度好，混凝土質(zhì)量就好。筆者在實(shí)踐過程中遇到一些混凝土企業(yè)生產(chǎn)的 C35 混凝土 28d 強(qiáng)度達(dá)45MPa 甚至以上，這是不合理的，也是一種資源的浪費(fèi)。

強(qiáng)度適宜原則，要求混凝土強(qiáng)度不宜太高，混凝土強(qiáng)度富余系數(shù)為 115% 即可，即 C35 混凝土在齡期內(nèi)能基本達(dá)到38～40MPa 較為適宜。在條件允許的情況下，應(yīng)選擇 60d 或90d 齡期。

2.2 良好工作性原則

工作性是混凝土易于施工的必要條件。隨著外加劑的快速發(fā)展，筆者認(rèn)為以坍落度法作為混凝土的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)已不太適宜。很多學(xué)者認(rèn)為，盡可能降低混凝土坍落度，重新提倡優(yōu)先使用干硬性、半干硬性或塑形混凝土，盡可能少用大流動(dòng)性混凝土，仍然是目前情況下做好配合比的重要原則[3]，筆者在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，采用同種材料，用水量和膠凝材料不變的情況下，變動(dòng)外加劑摻量、砂細(xì)度模數(shù)、砂率等其中一至兩個(gè)參數(shù)，就有可能使混凝土坍落度從 160mm 調(diào)整為220mm，同時(shí)不改變其他性能，所以筆者不敢否認(rèn)以低坍落度作為提高混凝土抗裂性的重要舉措是否正確。但流動(dòng)性適當(dāng)放大不一定抗裂性就不好，因?yàn)楝F(xiàn)代混凝土的流動(dòng)性可調(diào)整的空間很大，在一定范圍內(nèi)，坍落度的大小與抗裂性不一定有直接關(guān)系。

筆者認(rèn)為，以 180mm±20mm 作為混凝土流動(dòng)性控制指標(biāo)較為適宜，同時(shí)輔以其他性能控制指標(biāo)。

2.3 固定低用水量原則

背誦絕不是早讀課的專利。相反，只把背誦任務(wù)留給早讀，往往在任務(wù)驅(qū)動(dòng)中讓背誦成為死記硬背，如果不能及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固，“艾賓浩斯曲線”告訴我們，背誦內(nèi)容很快就會(huì)煙消云散。越來越多的語文老師重視課堂滲透和指導(dǎo)，將背誦融入課堂教學(xué)的一部分。一位教師在教學(xué)《絕句（兩個(gè)黃鸝鳴翠柳）》中，在多種形式感悟情境、朗讀詩句的基礎(chǔ)上，出示引導(dǎo)背誦PPT：

混凝土收縮是溫度變形和濕度變形的綜合效應(yīng)，濕度變形主要是由混凝土中的水散失引起。混凝土的拌合用水，一部分是為了膠凝材料水化需求，另一部分是為了滿足施工性能需求，在滿足施工性能需求的條件下，應(yīng)盡可能減少用水量。在傳統(tǒng)理念中，一直將水膠比作為控制混凝土質(zhì)量的主要手段，但通過水膠比的控制尚不能解決混凝土中因漿體過多，而引起收縮和水化熱增加的負(fù)面影響問題。筆者認(rèn)為，在現(xiàn)代混凝土中，采用控制混凝土的單方用水量的方法將更加適宜，因?yàn)榭刂坪糜盟?，相?yīng)的膠凝材料也會(huì)相應(yīng)減少（因水膠比一定），其溫度變形和濕度變形均將變小。C25～C40 混凝土中單方用水量建議控制在 155～170kg/m3，且宜小不宜大。

另外，因?yàn)楦邷p水率的減水劑和礦物摻合料的大量使用，混凝土對(duì)用水量的變化非常敏感，用水量增加或減少5～10kg 對(duì)混凝土的性能影響很大。以往采用提高水泥漿量或用水量來增加混凝土坍落度，以滿足施工要求的方法已不太適宜[4]。正確的做法是，依據(jù)初定配比的總用水量，并固定該用水量，通過調(diào)節(jié)其他參數(shù)的方法來調(diào)整混凝土狀態(tài)（微調(diào)），比如外加劑（0.5%）、砂細(xì)度模數(shù)（0.1）、砂率（1%）等。在調(diào)整的時(shí)候應(yīng)根據(jù)混凝土與原設(shè)計(jì)混凝土的差距大小，選擇不同的調(diào)節(jié)方式。

2.4 良好保水性原則

鑒于現(xiàn)在各個(gè)攪拌站的原材各不相同，首先采取用定配合比的方法來做混凝土是不實(shí)際的，后續(xù)再調(diào)整混凝土狀態(tài)往往非常被動(dòng)且繁瑣。筆者認(rèn)為即使混凝土的流動(dòng)性、包裹性等都很好，并不一定其抗裂性就好，那么如何在眾多不同材料中，找到一個(gè)混凝土性能的共性是需要攻克的問題。

常說混凝土是帶裂縫工作的，此裂縫其實(shí)指的就是混凝土的內(nèi)部缺陷，它會(huì)在應(yīng)力應(yīng)變的作用下擴(kuò)展、延伸、貫通，形成我們?nèi)庋勰芸匆姷牧芽p。筆者認(rèn)為可以從兩方面著手，一方面減少混凝土的內(nèi)部缺陷，另一方面，在混凝土抗拉強(qiáng)度未滿足之前，盡可能地降低混凝土的應(yīng)力應(yīng)變，包括濕度變形和溫度變形。

混凝土拌合物在攪拌后大致混合均勻，當(dāng)混凝土拌合物的保水性（粘聚性）不好時(shí)，骨料下沉，混凝土中的游離水和輕物質(zhì)上浮以及氣泡逸出，在混凝土表面形成積水。這個(gè)過程會(huì)在混凝土內(nèi)部形成較多的缺陷[5]，如：

（1）表層疏松，收縮加大，易加大混凝土早期的塑性收縮，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。

（2）泌水引起的孔道，當(dāng)泌水量較大時(shí)，某一小區(qū)域的泌水會(huì)匯集在一起向外泌出，形成一條細(xì)小的水柱，該處將是后期裂縫發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)。

（3）沉降引起的順筋開裂，裂縫深度由混凝土表面直達(dá)鋼筋上緣。在工程中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，泌水量大的時(shí)候，混凝土表面會(huì)出現(xiàn)鋼筋的紋路，很多人會(huì)認(rèn)為這是混凝土的保護(hù)厚度不足，繼續(xù)在其上澆筑混凝土，易造成混凝土表面鋼筋保護(hù)層過厚。

（4）鋼筋與石子下方的窩水。混凝土干燥過程中這些窩水會(huì)逐漸干燥，以致在混凝土中形成裂隙。

基于以上問題，筆者認(rèn)為，將良好保水性作為混凝土裂縫控制的一個(gè)重要原則，輔以其他措施，能大幅度地減少混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題。

3 混凝土性能的識(shí)別

混凝土工作性能試配調(diào)整的關(guān)鍵技術(shù)，要求必須會(huì)“看灰”，從混凝土的流動(dòng)性、黏聚性和保水性三個(gè)方面，對(duì)混凝土工作性能狀態(tài)的好壞進(jìn)行判斷[5]。試配過程中，好的混凝土應(yīng)具備以下幾個(gè)特征：

（1）混凝土坍落度/擴(kuò)展度在 0.4 左右（0.35～0.45 之間，以 0.4 附近為佳），擴(kuò)展度 (450±50)mm。

（2）混凝土四周不跑漿，其邊緣與水平面基本呈直角。

（3）石子在混凝土中分布均勻，水泥砂漿剛好能把石子包住，即漿骨比合適。

（4）混凝土底部不抓底，表面不泌水。

混凝土流動(dòng)過程中，石子與漿體的流動(dòng)速度基本一致，視為粘聚性良好。

4 結(jié)語

現(xiàn)代普通混凝土與傳統(tǒng)混凝土有著較大的區(qū)別?；炷敛牧峡刂剖腔炷临|(zhì)量控制的前提，現(xiàn)場(chǎng)施工是控制的關(guān)鍵，合理的后期養(yǎng)護(hù)則是控制的保障。促進(jìn)供需雙方的友好合作是提升混凝土質(zhì)量的有效途徑，思想的轉(zhuǎn)變比技術(shù)本身更加重要。筆者認(rèn)為，混凝土材料控制的原則是盡可能地降低混凝土自身收縮、減少內(nèi)部缺陷。

前面的論述是自己在近三年的施工實(shí)踐中引發(fā)的一些思考，在這里進(jìn)行一次闡述，限于筆者經(jīng)驗(yàn)有限，其片面性和錯(cuò)誤也是難免，如有不正確的地方，還望各位同仁、前輩批評(píng)指正，筆者將沿著探索的道路繼續(xù)前行。

[1] 李強(qiáng)，溫慶如，劉尊玉．關(guān)于不同外觀粉煤灰對(duì)混凝土性能影響的研究[J]．河南建材，2014(4): 26-27．

[2] 耿加會(huì)，余春榮，劉志杰．商品混凝土生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)（第一版）[M]．中國建材工業(yè)出版社，2015．

[3] 楊文科．現(xiàn)代混凝土科學(xué)的問題與研究[M]．第二版．北京：清華大學(xué)出版社，2015．

[4] 張英群，李偉，單連梅，等．大摻量粉煤灰與礦粉混凝土用水量控制[J]．商品混凝土，2009(4)．

[5] 徐有鄰，顧祥林．混凝土結(jié)構(gòu)工程裂縫的判斷與處理（第一版）[M]．中國建筑工業(yè)出版社，2010．

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Some opinions on the quality control of modern ordinary concrete materials

Xu Shuangquan, Zhu Yongliang
(ZhongTian Construction Group Co., Ltd., Hangzhou 310000)

The concrete material control is a prerequisite for the quality control of concrete. Basing on reasonable selection of raw materials, reducing the fixed concrete unilateral water consumption and enhancing the water retention of concrete performance has positive significance to reduce the concrete cracks.

concrete; raw material; quality control

徐雙全（1988—），男，主要從事工程裂縫控制和混凝土質(zhì)量提升等方面的研究。