当前环境下预拌混凝土行业的发展趋势与问题透视
发布时间:2024-05-20   浏览:112次

  混凝土是目前建筑行业用途最广的大宗材料,在工程领域发挥着其他材料无法替代的作用,而高性能混凝土是建立在聚羧酸减水剂和矿物掺合料两大科学技术基础上发展起来的六组分新型建筑材料。随着高铁等基础设施的建设,为高性能混凝土的发展提供了持续的增长空间。

  影响混凝土性能的主要因素是多方面的,包括原材料质量、配合比设计、拌合站及现场控制水平。除原材料质量波动的因素外,对混凝土影响较大的因素是外加剂性能。施工单位、商混站混凝土性能不佳时,自己调整的空间很小,仅仅是对砂率、碎石级配、减水剂用量或用水量进行简单的调整,混凝土性能始终达不到满意的状态,只有联合减水剂厂家来进行调整,方能达到施工要求的相关性能。通常,图纸会明确规定混凝土耐久性的相关要求,在进行不大修的情况下,混凝土使用寿命为100年,也有明确的混凝土耐久性规范,规定了具体的检测参数、指标。为提高各行业混凝土的质量,在以上各影响因素分析的基础上,如何采取正确的措施来解决混凝土质量隐患问题成为亟待研究的重要课题。

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  新形势下预拌混凝土发展中存在的问题

  目前,预拌混凝土存在以下技术难题:

  ①配合比设计不合理(各等级混凝土密度设计不正确、碎石最大粒径选择错误、水胶比混乱、用大砂率增加包裹、碎石级配比例选择不当导致混凝土未形成填充结构、从业人员对掺合料作用机理及对混凝土的影响认识不深入或过分夸大其作用导致掺量不正确)。

  ②工作性差(混凝土泌黄浆、泌白浆、油和碳颗粒析出、不挂浆、泌水、板结、抓底、无包裹、粘性差、含气量控制不准确,气损大,保坍困难等)。

  ③施工困难(断桩、泵送困难、流动性差、振捣困难、坍损大、二次加水、浮浆厚、乱加增稠剂导致气排不出等)。

  ④力学性能差(强度不满足设计要求、浆体强度不足、浆和骨料结合面粘结力差、骨架结构破坏异常)。

  ⑤实体工程外观差(“泛砂”漏骨料、泛白、泛黄、泛黑、鱼鳞纹等)。要解决以上混凝土技术难题,必须从原材料性能、配合比设计、减水剂复配、现场混凝土分析与调整等方面提升相关领域技术人员理论水平,提高现场解决混凝土问题的综合能力。

  混凝土是理论和实践相结合非常紧密的学科,不能空谈理论不去实践,更不能盲目实践而不去理论总结。如新拌混凝土泌水问题,其原因是非常多的,而绝大多数从业人员看到泌水问题,往往采取“降低减水剂掺量或用水量,加砂率”,这是错误的思路,源于从业人员对目前混凝土泌水问题的认识深度不够。导致混凝土泌水主要原因有水泥的因素(级配不良、水泥缺硫、碱含量低、C3A低、石膏问题、混合材多且差等)、碎石级配不良、砂率不足、减水剂母液适应性差、复配差(不消泡、引气差、不提浆、缓凝剂使用不正确、高保母液使用不当、减水剂复配加保水增稠剂等)、减水剂过掺、混凝土含气量不足、气损大等。以上因素都会导致混凝泌水,但行业从业人员往往看到混凝土泌水就盲目采取“降低减水剂用量或水用量,加大砂率”的措施,这种思路是不科学的。

  02

  混凝土质量下降原因分析

  纵观国内混凝土行业,混凝土技术水平参差不齐,导致混凝土性能逐年下降,质量事故层出不穷,原因是多方面的,主要包括:

  (1)水泥质量瘦身严重,熟料越来越少笔者曾调研市场某普硅42.5水泥熟料含量小于45%,而普硅水泥标准要求大于熟料含量大于80%。混合材多且差,如钢渣、建筑垃圾、粘土等,石膏五花八门(天然二水石膏占极少数,多数为脱硫石膏,甚至还有很多磷石膏、废右膏),水泥标准稠度用水量变大,磨得太细,用量较大的普硅42.5水泥3天强度基本都在28~32MPa后期强度增长少(有近50%的普硅42.5水泥,28天强度不足45MPa)。

  (2)水泥矿物组成不合格或波动大,如水泥高碱导致坍落度损失大或快凝;水泥熟料中C3A偏低致使新拌混凝土泌浆或泌清水、水泥熟料中C3A偏高导致坍落度损失快或快凝现象;磷石膏含杂质多导致新拌混凝土泌黄浆而抓底(C3A低时)、磷石膏含杂质多导致新拌混凝土坍落度损失大或假凝(C3A高时)等种种问题。

  (3)混凝土掺合料质量差,目前市场上的粉煤灰质量堪忧,假灰非常多,假灰中的有效成分活性成分含量较少。尤其是房建商混用粉煤灰(很多商混站连检测粉煤灰活性玻璃体SiO2和Al2O3的检测设备都没有配备,很难把控粉煤灰质量),假粉煤灰由于没有活性成分存在或很少,致使粉煤灰不能与水泥水化产生的可溶性碱进行二次水化反应使体系致密强度进一步发展。

  (4)把没有活性的石粉作为胶凝材料(美其名曰叫矿粉,而混凝土中矿粉系指磨细矿渣粉),石粉没有反应活性,在混凝土中主要起填充、包裹作用,混凝土中掺入一定量的石粉,其包裹性、密实度会增加使得强度不降低,这不代表石粉有活性(当然纳米级超细石粉除外);另外,混凝土体系中掺入一定量石粉(不超过10%),对低等级混凝土是可行的,但也要考虑砂石中的大含泥量、大石粉含量,避免混凝土体系中石粉总含量过高。

  (5)行业从业人员总体素质较差,业务能力有待提高,把控混凝土的能力严重不足。比如中铁,有相当一部分试验人员是由现场工人,甚至是司机转岗而来,学历不高,职称较低,学习能力较差,且很少有机会参加相关技能培训。

  混凝土作为一个系统工程,必须对原材料性能、配合比设计、减水剂复配、混凝土性能、现场施工等都非常熟悉,并融会贯通,方能保证混凝土质量可控。我们的试验人员通常只会做原材料试验,但对原材料的指标对混凝土的影响却一知半解,比如粉煤灰烧失量,规范规定抗冻地区不大于3%,对于这个指标的含义,很多技术人员解读不够深入。粉煤灰烧失量大,导致对减水剂的吸附作用较大,混凝土坍落度损失较大,尤其是对气的吸附最为明显,致使混凝土的气引不上来,而寒冷地区的混凝土抗冻主要依靠含气量,所以,规范规定抗冻地区混凝土入模含气量最低不小于4%,也因此对减水剂的提浆、引气、气损、保坍等提出了更高的要求。从业人员大多对减水剂不熟悉,尤其不会采取措施提高浆体总量和从浆体进度考虑增加包裹,往往用大砂率增加混凝土包裹,导致配合比不合理,混凝土浆体发硬、流动性差,混凝土骨架结构破坏,已经成为常态。笔者认为,一旦不熟悉、不会调整减水剂性能,一会导致配合比不合理(大砂率、小碎石比例偏低、容重设计偏低、含气量偏大),二会对混凝土性能的认识、分析不够深入,调整措施没有针对性。

  与此同时,混凝土搅拌站往往在混凝土出现问题时过渡依赖减水剂厂家,而很多减水剂厂家技术人员普遍学历较低,非本专业出生,也未经过正现的继续教育和岗前培训,跟着师傅学了几天,就去现场做试配实验,殊不知其师傅调整混凝土措施更多的是经验,并不精通调整机理。如今原材料质量波动很大,对混凝土技术人员要求越来越高,部分厂家和技术人员已不能适应这种变化,他们不懂混凝土各材料作用原理和核心材料水泥、外加剂的反应机理,混凝土泌了就采取错误措施收浆,如加纤维素、保水增稠、糊精,导致现场混凝土施工非常被动。殊不知目前新拌混凝土和易性调整时,减水剂复配技术是混凝土技术的集大成,必须熟悉原材料性能,精通配合比设计,善于分析混凝土性能,了解现场施工工艺,方能做好减水剂复配技术。尤其是现在原材料较差,水泥的矿物组分多变,调新拌混凝土施工性能,更多是调整减水剂与水泥反应的适应性。如水泥C3A含量低,减水剂复配应该加什么呢?C3A含量较高,减水剂复配加什么呢?水泥石膏不足,减水剂复配加什么呢?水泥低碱或高碱,减水剂复配加什么呢?混凝土假凝,减水剂复配用什么呢?这些都是有反应机理和反应方程式的,须按反应机理采取相应对策,方能解决现场问题。

  (6)资源紧张导致砂石质量急剧下降,也致使混凝土事故层出不穷。近年来,随着国家加大环保措施落实力度,砂石资源日趋紧张,且质量波动较大,尤其是水泥中掺加的混合材、石膏的品种及掺量五花八门,各种原材料质量已经远远超出了编规范的、纸上谈兵的专家预期,由此导致的混凝土性能不佳屡见不鲜,质量事故层出不穷,如泌水、抓底、板结、快凝、后滞、包裹性差、流动性差、“泛砂”气泡、油和碳颗粒析出等,这些问题,已经远远超出绝大多数从业人员的能力范畴,仅仅通过技术人员简单的调整(加减砂率、调整碎石级配、调整用水量或减水剂用量)已经无法满足施工需要。

  (7)设计理念和管理要求不同导致各行业混凝土性能参差不齐。中铁的混凝土以耐久性指标为主要设计参数,实践证明满足耐久性100年的混凝土,其强度是远超设计强度等级的。房建商混以抗压强度作为主要设计参数,耐久性次之。

  另外,不管哪个行业,混凝土配合比设计的行业默认规则不同。中铁系统默认混凝土强度发展规律一般是:7天满足设计强度,28天达到试配强度,28天之后的增长作为富余。中铁系统一直在遵循这个原则,比如C30水下混凝土,其试配强度42.7MPa,中铁各局基本都可以做到,加上后期的增长,56天实际强度达50MPa以上。但房建商混7天强度大多也刚刚达到设计强度,但28天强度则大多倒缩,比7天强度还低。

  产生强度倒缩的主要原因有

  ①使用带R水泥,磨的太细,后期强度增长少;

  ②水泥混合材多又差,且活性差,甚至没有活性,后期强度增长少。

  ③配合比所用掺合料较差,假粉煤灰到处都是,甚至把石粉作为胶材掺到混凝上中,不仅后期强度不增长,反而加剧混凝土碳化。

  ④大水胶比导致混凝土碳化加剧。

  ⑤大砂率导致骨架结构破坏。

  ⑥大含气量导致混凝土密实度降低、房建商混通常低胶材,掺入增效剂、减胶剂,而配合比中水泥用量较少的话,总的活性一定的,前期拔苗助长,还会加剧后期收缩。

  ⑦混凝土胶材少了,掺合料质量较差,对混凝土施工性能调整起核心作用的减水剂不提浆,混凝土包裹差、泌水板结严重,无法施工,只有在减水剂中掺加增稠、保水、纤维素、调节剂等有害东西增加包裹性,如同烧菜汤多勾芡一样,假包裹,流动性差,无法施工又加水,导致浆体粘结力降低、浮浆太厚破坏混凝土填充结构。

  03

  结束语

  针对目前混凝土行业现状,导致混凝土质量劣化的原因是多方面的,笔者认为应从以下几个方面改进:一是原材料生产和出厂检测方面需加强管理。二是重点管理和控制核心组成材料的质量。水泥、矿渣、粉煤灰作为胶凝材料,是混凝土的核心组成材料,其质量和相关指标应重点管理和控制。三是加强预拌混凝土行业材料进场质量检测和管控。四是定期对预拌混凝土行业从业人员进行技术培训。总之,对于预拌混凝土行业现状及存在问题,我们不能盲目乐观,但也要有足够信心,相信在原材料质量管控和人员继续教育方面全面改善之后,中国的预拌混凝土在质量方面会有较大的提升。


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