當(dāng)前混凝土原材料存在的問題

耿加會(huì)

（舞陽縣惠達(dá)公路工程有限公司，河南 舞陽 462400）

混凝土經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，無論是配合比還是生產(chǎn)工藝都較為成熟，但由于原材料的良莠不齊、波動(dòng)頻繁及混凝土配合比調(diào)整不及時(shí)或不到位引起混凝土質(zhì)量問題頻發(fā)，是當(dāng)前混凝土質(zhì)量控制的難點(diǎn)。例如，混凝土拌合物骨料包裹性差、離析、泌水或坍落度經(jīng)時(shí)損失大等原因，造成的堵管現(xiàn)象層出不窮；原材料波動(dòng)造成的混凝土試塊強(qiáng)度不能滿足設(shè)計(jì)要求或者強(qiáng)度離散大等問題引起工程質(zhì)量不合格的問題屢見不鮮。隨著環(huán)保力度加大，原材料質(zhì)量不穩(wěn)定已成為常態(tài)。了解當(dāng)前混凝土原材料現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)適應(yīng)原材料性質(zhì)波動(dòng)、提高混凝土質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 水泥

現(xiàn)今，混凝土企業(yè)對(duì)生產(chǎn)混凝土所用的水泥反映的問題主要集中在水泥細(xì)度細(xì)（比表面積大），熟料中 C3A 和 C3S 含量偏高，早期強(qiáng)度高/堿含量高，混合材添加混亂、超摻、品種不明等現(xiàn)象。

1.1 水泥混合材摻加混亂

混凝土生產(chǎn)企業(yè)使用最多的水泥是普通硅酸鹽水泥（P·O42.5），GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》為了限制水泥中混合材超摻規(guī)定普通硅酸鹽水泥中混合材的摻量限值不超過 20%，并規(guī)定了混合材的品種。但水泥企業(yè)處于經(jīng)濟(jì)性考慮，在早強(qiáng)組分或堿激發(fā)礦渣組分外加劑作用下，混合材摻量超過現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的范圍，混合材品種更是五花八門，混凝土企業(yè)對(duì)其成分與礦物組成無從知曉。如果水泥生產(chǎn)企業(yè)能夠告知混凝土企業(yè)技術(shù)人員水泥混合材的品種及摻量，混凝土技術(shù)人員通過調(diào)整配合比完全可以配制出滿足工程要求的混凝土，并不會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成不良影響?，F(xiàn)今的實(shí)際情況是水泥企業(yè)技術(shù)人員不告知水泥中混合材的品種及摻量，混凝土企業(yè)技術(shù)人員無法采取針對(duì)性措施，這是混凝土企業(yè)對(duì)水泥品質(zhì)不滿意的重要原因之一。

1.2 水泥早期強(qiáng)度高

當(dāng)前水泥的另一個(gè)問題是水泥早期強(qiáng)度高，而后期強(qiáng)度增長率不高或停滯增長，甚至強(qiáng)度出現(xiàn)倒縮現(xiàn)象。其實(shí)，水泥和混凝土的唯強(qiáng)度論是施工企業(yè)為縮短拆模周期，提高模板周轉(zhuǎn)率，片面追求高早期強(qiáng)度的結(jié)果，使得這一錯(cuò)誤觀念由施工單位傳遞到混凝土企業(yè)再傳遞給水泥生產(chǎn)企業(yè)。水泥企業(yè)為了滿足工程這一要求，采用添加早強(qiáng)劑、堿激發(fā)、磨細(xì)等手段提高早期強(qiáng)度。早期強(qiáng)度偏高的水泥有以下共同點(diǎn)：（1）熟料早期水化速率（強(qiáng)度）高；（2）水泥熟料中含偏細(xì)（＜3μm）顆粒含量高；（3）水泥中石膏的形態(tài)和數(shù)量沒有很好地與熟料礦物成分匹配；（4）水泥中堿含量高。水泥早期強(qiáng)度高，造成水泥早期水化快，水化熱集中釋放，增加早期收縮，提高減水劑摻量，增加坍落度損失。毋庸置疑，半個(gè)多世紀(jì)以來，混凝土耐久性劣化很大一部分原因源于水泥強(qiáng)度，特別是早期強(qiáng)度提高、細(xì)度變細(xì)。

1.3 水泥早期水化速率快

水泥技術(shù)的發(fā)展顯著提高熟料的煅燒強(qiáng)度，使得熟料中 C3S 含量超過 60%，熟料水化反應(yīng)速率增加。這些都使熟料早期水化速率顯著加快。粉磨技術(shù)的進(jìn)步以及助磨劑的使用，使得水泥中熟料的比表面積增加，水化速率難以降低。

1.4 水泥堿含量高

環(huán)保壓力作用下，窯系統(tǒng)粉塵排放量顯著減少，使得水泥燒制過程中燃料帶入的堿無法排出，幾乎全部留在熟料中。

1.5 其他

由于天然石膏的短缺，很多水泥廠家使用脫硫石膏代替天然石膏，導(dǎo)致水泥與外加劑相容性變差。另外，由于水泥供應(yīng)緊張，許多企業(yè)生產(chǎn)的水泥陳化時(shí)間短，水泥表面溫度高、活性大，使用時(shí)用水量增加，外加劑用量大，有時(shí)混凝土坍落度損失亦增大等。

混凝土企業(yè)技術(shù)人員在選擇水泥品牌時(shí)盡量選擇大廠水泥，避開粉磨站。加強(qiáng)水泥批量檢測(cè)，對(duì)水泥強(qiáng)度穩(wěn)定性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，設(shè)計(jì)配合比時(shí)采取 “就低不就高” 的原則設(shè)計(jì)配合比，降低混凝土質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

2 粉煤灰

粉煤灰是一種被廣泛使用的礦物摻合料，但目前市場上品質(zhì)優(yōu)良且穩(wěn)定的Ⅰ級(jí)原狀灰并不多見。不僅如此，Ⅱ 級(jí)灰也時(shí)常出現(xiàn)這樣那樣的質(zhì)量問題，如假粉煤灰、脫硫灰、脫硝灰、浮黑灰等。

2.1 假粉煤灰

隨著粉煤灰的廣泛應(yīng)用及供應(yīng)緊張的影響，價(jià)格一再上漲，常常會(huì)遇到 “假粉煤灰”。所謂的 “假粉煤灰” 有兩種，一種是質(zhì)量造假，以次充好；另一種是成分造假，即：一些供應(yīng)商將石灰石、煤矸石、爐渣等材料粉磨摻入粉煤灰中或直接冒充粉煤灰銷售。第二種“假粉煤灰” 由于成分復(fù)雜，對(duì)混凝土質(zhì)量的影響很難評(píng)估。對(duì)于 “假粉煤灰” 的分辨，有時(shí)很難依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，有經(jīng)驗(yàn)的混凝土企業(yè)根據(jù)實(shí)踐情況總結(jié)一些方法，如利用顯微鏡看顆粒形狀、顏色，配合燒失量、需水量比以及活性等進(jìn)行判斷。

2.2 脫硝灰、脫硫灰

環(huán)保壓力下，電廠采用脫硫、脫硝方法減少廢氣排放，脫硫、脫硝工藝的殘留物遺留在粉煤灰表面或混雜在粉煤灰中，給粉煤灰的使用帶來一些問題。如混凝土拌合物中含有刺激性氨味，氣泡增多、含氣量增加、體積膨脹，混凝土緩凝等一系列問題。對(duì)于脫硫灰、脫硝灰的使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺乏相應(yīng)的指導(dǎo)，使用方法以及對(duì)混凝土耐久性的影響缺少。

脫硫灰中的殘留物多以硫酸鹽和亞硫酸鹽的形式存在，有時(shí)游離氧化鈣含量偏高，加水?dāng)嚢韬?，滴加酚酞試劑呈現(xiàn)紅色。使用時(shí)應(yīng)注意脫硫灰中的硫酸鹽和亞硫酸鹽對(duì)外加劑的影響，同時(shí)檢測(cè)混凝土的凝結(jié)時(shí)間，觀察是否有緩凝現(xiàn)象。脫硫灰中游離氧化鈣含量超標(biāo)容易引起安定性不良，導(dǎo)致混凝土膨脹、開裂，應(yīng)注意安定性檢測(cè)。

脫硝灰中的殘留物，要注意銨鹽，如 NH4HCO3和 (NH4)2SO4，這兩種物質(zhì)溶于水，在堿性環(huán)境下產(chǎn)生刺鼻的氣味（NH3），檢測(cè)時(shí)可以利用這一點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。脫硫灰中銨鹽含量小時(shí)，在混凝土施工過程中可以釋放完全，對(duì)混凝土影響不大。但銨鹽殘留較大時(shí)，產(chǎn)生的 NH3不能完全釋放，混凝土硬化后表面有黃斑和泡眼，且有可能影響后期強(qiáng)度。

2.3 浮黑灰

有些電廠在燃煤時(shí)添加助燃油脂以提高燃煤效率，添加的油脂如果燃燒不完全，將會(huì)殘留在粉煤灰中，嚴(yán)重時(shí)粉煤灰顏色發(fā)黑，甚至可以聞到異味。使用這種粉煤灰生產(chǎn)混凝土?xí)r，黑色油狀物會(huì)漂浮在拌合物表面，混凝土技術(shù)人員把這種粉煤灰稱為浮黑灰。實(shí)踐中，可以取適量的粉煤灰放進(jìn)水中快速攪拌，看水面上是否浮有黑色油狀物來判定是否是浮黑灰。如果混凝土公司誤進(jìn) “浮黑灰”，被迫使用時(shí)，應(yīng)盡量防止泌水，減少黑色物質(zhì)上浮。

3 外加劑

外加劑已是混凝土中重要組分，但外加劑種類繁多、性能各異。攪拌站使用的外加劑多以減水劑為主，再根據(jù)需要復(fù)配有緩凝劑、引氣劑、早強(qiáng)劑、防凍劑等產(chǎn)品。外加劑在使用中的適應(yīng)性問題已經(jīng)不再單單指與水泥的適應(yīng)性，現(xiàn)已包括與礦物摻合料、骨料等所有原材料的適應(yīng)性問題。外加劑的種類不同性能不同，即使種類相同，批次不同也存在不同程度的差異。此外，原材料的品種改變或質(zhì)量波動(dòng)，也會(huì)外加劑與之適應(yīng)性變化，如水泥品種變化，同一外加劑的減水率及保坍性能都有差別。外加劑復(fù)配過程中也存在各組分之間的不相容現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在有的分層，有的發(fā)生反應(yīng)降低各自性能，如萘系與聚羧酸減水劑，兩種不能復(fù)合使用。生產(chǎn)過程中應(yīng)注意檢查外加劑與原材料的適應(yīng)性波動(dòng)情況，并通過試驗(yàn)找出波動(dòng)引起的差距，以便及時(shí)調(diào)整。

4 骨料

目前，骨料質(zhì)量問題是混凝土原材料中一個(gè)十分重要的問題，可謂骨料品種繁多、亂象叢生，嚴(yán)重影響到混凝土質(zhì)量的安全。歸根結(jié)底骨料供應(yīng)緊張只是其中的一方面，主要原因是管理人員對(duì)骨料質(zhì)量不重視，或者混凝土企業(yè)管理人員對(duì)骨料干涉過多，“重水泥、輕骨料” 的思想根深蒂固。有些管理人員粗暴地認(rèn)為只要水泥質(zhì)量不出問題，混凝土質(zhì)量就有保障，在這種思維的支配下，無底線地采取低價(jià)采購骨料，以為買著便宜成本就低，事實(shí)上往往事與愿違。重視砂石骨料質(zhì)量的混凝土企業(yè)，原材料供應(yīng)緊張時(shí)依然有不錯(cuò)的骨料供應(yīng)，不重視砂石骨料的企業(yè)，即使原材料供應(yīng)充足也是使用較差的原材料。

砂石骨料質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）骨料含泥量大。目前，多地禁止開采河砂，即使有河砂供應(yīng)，也是含泥量偏大質(zhì)量較差。很多混凝土企業(yè)采用石子下腳料——石屑作為細(xì)骨料使用，有時(shí)石粉中含泥量驚人。

（2）骨料級(jí)配差。主要表現(xiàn)在石子廠將石子篩分成 5～10mm、10～25mm 以及 20～31.5mm 等粒級(jí)銷售，混凝土企業(yè)單獨(dú)使用造成級(jí)配差。此外，石子廠的小角料石屑，往往被當(dāng)作所謂的 “機(jī)制砂” 銷售給混凝土企業(yè)，石屑的級(jí)配大多 “兩頭顆粒含量大，中間顆粒不足”，給配制混凝土帶來困難。

（3）細(xì)骨料砂細(xì)度模數(shù)變化大。細(xì)骨料來源和材質(zhì)不同，造成細(xì)度模數(shù)差異很大，混凝土公司細(xì)骨料供應(yīng)商往往有多個(gè)，來料交叉進(jìn)行，加劇了細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)波動(dòng)。

（4）骨料材質(zhì)差。骨料中含有大量的風(fēng)化軟弱顆粒，造成壓碎值低、吸水率偏高，一方面造成混凝土拌合物工作性能變差，另一方面造成混凝土強(qiáng)度偏低、耐久性變差。

（5）骨料粒形差。受骨料母巖材質(zhì)和生產(chǎn)工藝影響，造成骨料針片狀顆粒含量偏高，有些顆粒雖然不符合針片狀規(guī)格，但不規(guī)則的粒形導(dǎo)致混凝土工作性能和力學(xué)性能變差。

加強(qiáng)砂石骨料檢測(cè)是控制骨料質(zhì)量的關(guān)鍵。初步判定細(xì)骨料的質(zhì)量好壞采取 “經(jīng)驗(yàn)＋試驗(yàn)” 的方法進(jìn)行，經(jīng)驗(yàn)為輔，試驗(yàn)為主。細(xì)骨料的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)方法采取 “看、捏、搓、拋和洗” 等方法：“看”，即看級(jí)配，估計(jì)粗細(xì)程度，抓一把砂攤在手心，細(xì)看粗細(xì)砂粒是否分布均勻，各級(jí)顆粒級(jí)配分布越均勻級(jí)配越好；“抓”，用手抓一把砂估計(jì)含水率的高低，抓一下看砂團(tuán)的狀態(tài)，砂團(tuán)越緊證明含水率越高，反之越低；“搓”，抓一把砂在手心，用兩手掌搓后，輕輕拍手，看手心上粘附的泥層，泥層越多且黃則證明砂含泥高，反之含泥低；“拋”，砂握成團(tuán)后在手心拋一拋，若砂團(tuán)不松散，可以判定出砂細(xì)、含泥或含水較高；

“洗”，抓一把砂在水中洗一下，看看渾水的程度判定含泥量，還可以看看洗后砂顆粒的材質(zhì)、粒形。粗骨料的經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)主要靠 “看和磨” 等直觀方法。“看”，即看顆粒級(jí)配，看粗骨料粒形，看表面雜質(zhì)及含泥量，看風(fēng)化軟顆粒含量；然后再結(jié)合 “磨”，即兩個(gè)或多個(gè)粗骨料顆粒在手中磨，判定粗骨料的堅(jiān)硬程度。

經(jīng)過初步判定的骨料，如果對(duì)其質(zhì)量產(chǎn)生懷疑，應(yīng)立即試驗(yàn)驗(yàn)證，以便定量分析。

5 結(jié)論

當(dāng)前，混凝土原材料存在的問題，導(dǎo)致混凝土質(zhì)量出現(xiàn)很多不確定因素，混凝土質(zhì)量控制難度加大。面對(duì)新挑戰(zhàn)，混凝土技術(shù)人員應(yīng)引起足夠的重視，改變傳統(tǒng)配制思路，多做試驗(yàn)分析，適應(yīng)新變化?；炷良夹g(shù)人員，選擇原材料配制混凝土應(yīng) “以試驗(yàn)為依據(jù)，質(zhì)量保證為目標(biāo)”，嚴(yán)控混凝土質(zhì)量。