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0 引言 1 混凝土原材料的选择 合格的原材料是配制合格的混凝土的先决条件。 1.1 水泥 水泥在胶凝材料中占有突出的重要地位。同一搅拌站中应用的水泥可能不只一种，不同水泥由于熟料、掺合料与生产工艺不同，其生产的混凝土收缩也将不同，选用水泥时应选用最稳定的水泥，至少保证每一个区块采用的水泥是同一个厂家的，不应混用。进一步的，在有多向选择的条件下，水泥的选择还可以关注以下几个指标：标准稠度用水量、C3A含量以及 SO3含量。 1.2 粉煤灰 粉煤灰在混凝土低收缩化中占有重要的地位，合理选用粉煤灰的品质和掺量对混凝土的工作性能和抗裂性有着积极的作用。施工技术人员去搅拌站选择原材料时应具有识别粉煤灰的能力。在没有检测仪器的条件下，可通过“观察法”观察粉煤灰的颜色和粗细判断粉煤灰的品质[1]。市场上见的最多的是三种粉煤灰：一种是灰黑色的，这种粉煤灰由于煤粉燃烧不充分，含碳量偏高，会增加需水量和对外加剂的吸附，引起混凝土拌合物用水增加和外加剂用量加大，其需水量比和烧失量都比较大，对收缩不利，建议不采用；第二种是浅黄色的，其游离氧化钙含量偏高，采用这种粉煤灰的混凝土早期强度偏高，安定性不好，影响体积稳定性，应注意安定性的试验检测，最好不用，如果要用，在普通硅酸盐水泥中掺量不大于15%（宜少不宜多）；品质比较好的粉煤灰应该是浅灰色、细度小一点的粉煤灰，通过手摸无粗粒感，有顺滑感为佳，这种粉煤灰一般需水量比在100%以下，对混凝土的抗裂有积极的意义，掺量可适当加大。 1.3 矿粉 质量较好的矿粉为白色。可以肯定的是， 矿粉的应用对混凝土有很多有利的地方。首先，矿粉相比同质量的水泥对水和外加剂的吸附较少，掺加矿粉可降低胶凝材料综合标准稠度用水量，可改善混凝土的流动性能，有一定的减水作用；其次，由于矿粉的早期反应速度比水泥慢，因而矿粉替代部分水泥后可使混凝土的凝结时间延长，即混凝土处于塑性状态或可浇筑的时间延长，表现在可以降低混凝土坍落度的经时损失；还有，随着矿粉反应程度的提高，对体系中胶凝总量的贡献逐渐增大，并消耗一定量的 Ca(OH)2，从而改善混凝土的界面过渡区，且后期强度基本接近甚至超过纯水泥混凝土[2]。 但是，随着矿粉掺量的增大，混凝土的泌水速度和总泌水量会增大，由此可能会增加混凝土表面的塑性开裂的风险。笔者认为，矿粉的选用应根据其质量情况，选择合适的掺量。在粉煤灰品质不高的情况下，可适当掺加一些矿粉，但掺量建议不超过15%，以混凝土无泌水或轻微泌水为原则。当粉煤灰的品质较高时，可以等量或超量替代水泥，可以考虑不掺矿粉，以减少对收缩的影响。 1.4 粗、细骨料 无需质疑的是，砂石料的第一控制点是含泥量，砂石的含泥量过高，谈混凝土配比是毫无用处的。宏观上，砂石含泥量较高时，相比干净的砂石，混凝土流动性差，坍落度损失快，且减水率较高的聚羧酸减水剂对其尤为敏感；由于泥（一般为黏土）对外加剂有较高的吸附性，为满足施工性能要求，往往需要增加大量的外加剂，这会增加成本，同时也增大混凝土的收缩性能；有的搅拌站采用增加用水量来解决流动性不足问题，导致混凝土水胶比偏大，影响强度；微观上，砂石含泥量过大会降低混凝土骨料界面的粘结强度，降低混凝土的抗拉强度，对控制裂缝不利；含泥会降低水泥浆对粗骨料的握裹力，从而降低混凝土强度；含泥量过大会导致水泥与碎石间内摩擦力减小，增加内应力，产生滑动致使开裂的可能性增大。石含泥量控制小于1%，砂含泥量控制小于3%。 石子的第二控制点是粒径。粗骨料在混凝土中除骨架作用外，还有分散应力的作用。传统理论中认为，石子的粒径越大，其比表面积越小，当胶凝材料用量一定时，可以更好地包裹粘结石子。但事实上，石子并不一定越大越好。一是粒径越大，混凝土在硬化过程的泌水易在石子下部滞留，形成内部缺陷。二是，粒径越大，石子重力作用下的下沉速度越快，混凝土需要较大的粘性才能阻止在外力作用下的混凝土短暂的离析，影响混凝土内部的均匀性。所以混凝土中石子的粒径不宜太大，但也不是粒径越小越好，石子粒径越小，石子的比较面积增加，空隙率越大，水泥需求量就相应增多，收缩就相应增大。同时，粒径越小石子，在加工时黏附在石子表面的粉尘越多，这对混凝土内部的界面效应不利。笔者建议石子选用5～25mm的连续级配，主要考虑减少混凝土中的内部缺陷并增强石子的应力分散作用。石子的第三控制点为针片状含量，针片状含量越低越好。 砂的第二控制点是细度模数，砂的细度模数虽然不能全面地反映砂的颗粒级配情况，但细度模数作为一种粗略地描述细骨料的级配形式，可以在一定程度上反映砂的差别[2]。配比设计时应根据胶凝材料用量的大小，调节砂的细度模数以获得良好的工作性。建议当采用单级配时通过调整砂率和胶材用量获得良好的工作性能、黏聚性和保水性；当采用粗细砂复配时，砂复配细度模数取2.4～2.6，同时粗砂不宜过粗，细砂不宜过细。 1.5 外加剂 外加剂对混凝土的工作性能影响非常大，要求混凝土公司所用的外加剂要求与胶凝材料有较好的适应性。首选聚羧酸，次选萘系，避免使用脂肪族，以混凝土不出现或轻微泌水为原则进行选用。 2 混凝土的配合比设计原则 混凝土的配比应遵循以下四个原则：（1）强度适宜原则；（2）良好工作性原则；（3）固定低用水量原则；（4）良好保水性原则。 2.1 强度适宜原则 目前，仍然有很多的搅拌站将强度作为混凝土质量控制的主要指标，对混凝土的抗裂性、耐久性关注很少，他们甚至认为只要混凝土强度好，混凝土质量就好。笔者在实践过程中遇到一些混凝土企业生产的C35混凝土28d强度45MPa甚至以上，这是不合理的，也是一种资源的浪费。 强度适宜原则，要求混凝土强度不宜太高，混凝土强度富余系数为 115% 即可，即C35混凝土在龄期内能基本达到38～40MPa较为适宜。在条件允许的情况下，应选择60d或90d龄期。 2.2 良好工作性原则 工作性是混凝土易于施工的必要条件。随着外加剂的快速发展，笔者认为以坍落度法作为混凝土的评价标准已不太适宜。很多学者认为，尽可能降低混凝土坍落度，重新提倡优先使用干硬性、半干硬性或塑形混凝土，尽可能少用大流动性混凝土，仍然是目前情况下做好配合比的重要原则[3]，笔者在试验中发现，采用同种材料，用水量和胶凝材料不变的情况下，变动外加剂掺量、砂细度模数、砂率等其中一至两个参数，就有可能使混凝土坍落度从160mm调整为220mm，同时不改变其他性能，所以笔者不敢否认以低坍落度作为提高混凝土抗裂性的重要举措是否正确。但流动性适当放大不一定抗裂性就不好，因为现代混凝土的流动性可调整的空间很大，在一定范围内，坍落度的大小与抗裂性不一定有直接关系。 笔者认为，以180mm±20mm作为混凝土流动性控制指标较为适宜，同时辅以其他性能控制指标。 2.3 固定低用水量原则 混凝土收缩是温度变形和湿度变形的综合效应，湿度变形主要是由混凝土中的水散失引起。混凝土的拌合用水，一部分是为了胶凝材料水化需求，另一部分是为了满足施工性能需求，在满足施工性能需求的条件下，应尽可能减少用水量。在传统理念中，一直将水胶比作为控制混凝土质量的主要手段，但通过水胶比的控制尚不能解决混凝土中因浆体过多，而引起收缩和水化热增加的负面影响问题。笔者认为，在现代混凝土中，采用控制混凝土的单方用水量的方法将更加适宜，因为控制好用水量，相应的胶凝材料也会相应减少（因水胶比一定），其温度变形和湿度变形均将变小。C25～C40混凝土中单方用水量建议控制在155～170kg/m3，且宜小不宜大。 另外，因为高减水率的减水剂和矿物掺合料的大量使用，混凝土对用水量的变化非常敏感，用水量增加或减少5～10kg对混凝土的性能影响很大。以往采用提高水泥浆量或用水量来增加混凝土坍落度，以满足施工要求的方法已不太适宜[4]。正确的做法是，依据初定配比的总用水量，并固定该用水量，通过调节其他参数的方法来调整混凝土状态（微调），比如外加剂（0.5%）、砂细度模数（0.1）、砂率（1%）等。在调整的时候应根据混凝土与原设计混凝土的差距大小，选择不同的调节方式。 2.4 良好保水性原则 鉴于现在各个搅拌站的原材各不相同，首先采取用定配合比的方法来做混凝土是不实际的，后续再调整混凝土状态往往非常被动且繁琐。笔者认为即使混凝土的流动性、包裹性等都很好，并不一定其抗裂性就好，那么如何在众多不同材料中，找到一个混凝土性能的共性是需要攻克的问题。常说混凝土是带裂缝工作的，此裂缝其实指的就是混凝土的内部缺陷，它会在应力应变的作用下扩展、延伸、贯通，形成我们肉眼能看见的裂缝。笔者认为可以从两方面着手，一方面减少混凝土的内部缺陷，另一方面，在混凝土抗拉强度未满足之前，尽可能地降低混凝土的应力应变，包括湿度变形和温度变形。 混凝土拌合物在搅拌后大致混合均匀，当混凝土拌合物的保水性（粘聚性）不好时，骨料下沉，混凝土中的游离水和轻物质上浮以及气泡逸出，在混凝土表面形成积水。这个过程会在混凝土内部形成较多的缺陷[5]，如： （1）表层疏松，收缩加大，易加大混凝土早期的塑性收缩，进而产生裂缝。 （2）泌水引起的孔道，当泌水量较大时，某一小区域的泌水会汇集在一起向外泌出，形成一条细小的水柱，该处将是后期裂缝发展的薄弱环节。 （3）沉降引起的顺筋开裂，裂缝深度由混凝土表面直达钢筋上缘。在工程中经常会发现，泌水量大的时候，混凝土表面会出现钢筋的纹路，很多人会认为这是混凝土的保护厚度不足，继续在其上浇筑混凝土，易造成混凝土表面钢筋保护层过厚。 （4）钢筋与石子下方的窝水。混凝土干燥过程中这些窝水会逐渐干燥，以致在混凝土中形成裂隙。 基于以上问题，笔者认为，将良好保水性作为混凝土裂缝控制的一个重要原则，辅以其他措施，能大幅度地减少混凝土结构的裂缝问题。 3 混凝土性能的识别 混凝土工作性能试配调整的关键技术，要求必须会“看灰”，从混凝土的流动性、黏聚性和保水性三个方面，对混凝土工作性能状态的好坏进行判断[5]。试配过程中，好的混凝土应具备以下几个特征： （1）混凝土坍落度/扩展度在0.4左右（0.35～0.45之间，以0.4附近为佳），扩展度 (450±50)mm。 （2）混凝土四周不跑浆，其边缘与水平面基本呈直角。 （3）石子在混凝土中分布均匀，水泥砂浆刚好能把石子包住，即浆骨比合适。 （4）混凝土底部不抓底，表面不泌水。混凝土流动过程中，石子与浆体的流动速度基本一致，视为粘聚性良好。 4 结语 现代普通混凝土与传统混凝土有着较大的区别。混凝土材料控制是混凝土质量控制的前提，现场施工是控制的关键，合理的后期养护则是控制的保障。促进供需双方的友好合作是提升混凝土质量的有效途径，思想的转变比技术本身更加重要。笔者认为，混凝土材料控制的原则是尽可能地降低混凝土自身收缩、减少内部缺陷。 前面的论述是自己在近三年的施工实践中引发的一些思考，在这里进行一次阐述，限于笔者经验有限，其片面性和错误也是难免，如有不正确的地方，还望各位同仁、前辈批评指正，笔者将沿着探索的道路继续前行。 参考文献 [1] 李强，温庆如，刘尊玉．关于不同外观粉煤灰对混凝土性能影响的研究[J]．河南建材，2014(4): 26-27． [2] 耿加会，余春荣，刘志杰．商品混凝土生产与应用技术（第一版）[M]．中国建材工业出版社，2015． [3] 杨文科．现代混凝土科学的问题与研究[M]．第二版．北京：清华大学出版社，2015． [4] 张英群，李伟，单连梅，等．大掺量粉煤灰与矿粉混凝土用水量控制[J]．商品混凝土，2009(4)． [5] 徐有邻，顾祥林．混凝土结构工程裂缝的判断与处理（第一版）[M]．中国建筑工业出版社，2010． |
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