預拌混凝土無疑已經成為工程建設的重要建築材料,混凝土質量的好壞直接影響工程質量。混凝土原材料隨著混凝土技術的發展發生巨大變化,尤其是近年來,由於環保力度的加大,水泥、摻合料、外加劑、骨料等原材料的變化更是達到驚人的程度。原材料的變化對預拌混凝土質量的影響是直接的,不容忽視的,材料的變化遠遠超出混凝土技術人員技術更新的程度,甚至面對原材料的複雜多變有點力不從心,難以應對,有點盲從。多組分的混凝土是一種極其複雜的體系,任何一種原材料變化都可能會造成混凝土工作性、強度和耐久性產生巨大變化。
(一)水泥
水泥是混凝土原材料中一項重要原材料,水泥對混凝土質量想影響是直接的,也是顯著的。近年來水泥的變化主要表現在:(1)水泥熟料強度的提高,熟料中C3S礦物含量增多;(2)水泥粉磨工藝的提高,使得水泥細度明顯加大;(3)水泥中混合材的品種增多,摻量和品種難以琢磨,成分不明,混凝土耐久性面臨更多的未知。
水泥中C3A、C3S含量的提高以及水泥細度的增加,促使水泥水化速率變快,早期水化反應放熱集中,以前3d(72h)左右混凝土水化熱出現峰值,現今36h~48h就有可能出現峰值。混凝土水化熱峰值的過早出現,給溫差裂縫控制帶來很大的難度,開裂時間的提前使傳統的施工工藝面臨挑戰。水泥中混合材的添加,近幾年表現出亂、雜、盲目等特點,各種固廢材料進入水泥中,美其名曰「綠色建材」,這些固廢中若含有放射性元素,給混凝土耐久性帶來更多的變數和不可控,是行業的可持續發展還是建築的二次汙染災難,有待時間檢驗。近年來,明顯發現水泥3d強度在逐步提高,28d強度卻逐步下降,3d到28天的增長率在降低,強度異常現象增多,有時觸目驚心。水泥的變化使得混凝土技術面臨重大認識更新,尤其是一線混凝土技術人員面臨的挑戰更加困難,稍有不慎將會出現工程質量事故。在生產過程中隨時注意配合比的調整,來改善混凝土的性能,以達到其施工性的工作要求及質量標準。
(二)礦物摻合料
幾年前,預拌混凝土混凝土企業主要的礦物摻合料是粉煤灰和礦粉,如今的粉煤灰和礦粉再不是以前的了。以前混凝土中添加粉煤灰和礦粉,可以起到降低溫升、改善拌合物工作性,利用二次反應增加後期強度改善混凝土內部結構,提高耐久性。現如今,礦物摻合料的種類多了,作用機理有些模糊了,未知的東西多了。以粉煤灰為例,出現了「浮黑灰」、「假粉煤灰」、「脫硫灰」,使用後出現不同的表現,有的混凝土浮黑、漂浮油狀物,有的活性指數不合格,有的有刺鼻氨味、冒氣泡,有的使混凝土膨脹,有的使混凝土凝結時間延長,有的混凝土拌合物工作性變化異常……,防不勝防。
礦粉作為一種常用的礦物摻合料,分為S105、S95、S75三個等級,應用於混凝土中能夠改善拌合物的粘聚性及強度。混凝土公司常選用S95級礦粉,生產中礦粉的活性指數檢測時間長,還未等檢測結果出來,礦粉就使用完畢。部分供應商在礦粉中添加粉煤灰,也有摻石灰石粉的,造成28天活性指數根本不合格。礦粉中摻加粉煤灰或石灰石粉,會導致混凝土強度增長緩慢甚至降低的可能,也會出現脹裂炸皮等現象。礦粉的比表面積變大,會使拌合物粘性增加,不利於混凝土的流動性,同時產生早期水化熱過高,不利於降低混凝土的溫升,導致混凝土開裂。
(三)外加劑
外加劑的技術發展帶來混凝土技術的巨大革新,混凝土的很多性能對外加劑的依賴十分明顯,尤其是越來越多的功能型外加劑的出現。近年來,混凝土原材料變化給外加劑技術帶來巨大的挑戰,外加劑也從單一減水功能發展成多功能複合型的外加劑,不同功能的外加劑復配與減水劑中。如,復配引氣劑提升混凝土拌合物的和易性和抗凍融能力;如復配緩凝劑、保坍組分增加混凝土拌合物的保坍能力、凝結時間;如復配抗泥組分改善砂石中含泥量超標問題。此外,也有使用增效劑(減膠劑)降低成本,也有使用表面增強劑應對混凝土回彈。外加劑中組分的增加給混凝土配合比設計和生產時的儲存與計量帶來複雜性,既存在外加劑自身的相容性,也存在外加劑與水泥、摻合料之間存在相容性問題,生產前需要加強試驗進行評價十分必要。外加劑的變化對混凝土也會產生致命的傷害。所以在外加劑進廠檢測時,建議用拌制混凝土試配的方法,可以更直觀地檢測其多項指標。
目前的膨脹劑應用上存在很多問題,市場上假冒偽劣產品過多,使用過程中膨脹劑用量無法計量,後期養護不足。膨脹劑主要包括硫酸鋁鹽酸膨脹劑、氧化鈣硫酸鋁鹽酸複合型膨脹劑、氧化鎂膨脹劑三種,這三種膨脹機性能不同,應用領域也不同。膨脹劑的種種亂象使得一旦出現質量問題,各種因素混合在一起,難以分清責任。
(四)骨料
近幾年,河砂逐步退出市場,機制砂使用成為常態。各種機制砂質量參差不齊,巖石種類的差別,生產設備的差異,以及砂石廠管理者的理念,造成機制砂千差萬別,如山皮石、玄武巖石甚至風化巖等巖石經過破碎製成機制砂、磨砂、水洗砂等。混凝土企業管理者在「重膠材,輕骨料」的思想支配下,不願因購買優質骨料,對骨料重視不足。從實踐來看,機制砂的級配呈現「兩頭大,中間小」,砂偏粗,要麼粗顆粒多,細顆粒不足,要麼含泥量高,嚴重影響混凝土的性能。
機制砂中的石粉雖然能夠對混凝土拌合物性能起到一定的改善作用,但若機制砂的石粉含量過多,混凝土粘度隨之加大,流變性能降低,外加劑吸附量增加、用水量增加,還會出現結構構件開裂的現象。山皮石或風化巖生產的機制砂通常含泥量高、泥塊含量高、壓碎值高,這種砂子在混凝土生產中也十分令人頭疼,因其含泥量高、硬度不夠,經攪拌機攪拌後,砂的顆粒全都變成粉狀,且越攪越稠,直接導致混凝土的需水量加大、水膠比降低、強度受損、抗滲性、抗凍性降低,碳化深度增加,混凝土結構開裂機率增加。近年來,機制砂中的絮凝劑是比較頭疼的,造成混凝土坍落度損失增加,混凝土工作性難以控制。砂的質量對混凝土質量影響不容忽視,換砂子時應及時通知實驗室,待做好試驗後再行生產,否則會嚴重影響混凝土性能,造成質量事故。
碎石企業的破碎設備造成粗骨料粒形和級配不良,再加上管理者將碎石篩分,單獨出售,造成空隙率偏高,砂率居高不下,另混凝土技術人員頭疼。良好的粗骨料級配是小顆粒填充大顆粒的空隙,較低的空隙率,砂率應相應降低,漿體量也降低,對混凝土耐久性和經濟性十分有效。混凝土技術人員加強粗細骨料的性能質量檢測,已成為生產過程中不可忽視的環節。