混凝土原材料的检测与控制方法 混凝土是由水、水泥、掺合料、外加剂、砂、石等六大原料组成的。新拌混凝土的工作性能、硬化混凝土的强度、耐久性能很大程度上取决于原材料质量。同时因原材料质量变化,如粉煤灰细度、需水量比变化、外加剂减水率变化、混凝土的配合比等也要作相应调整,并没有通用的固定配合比。因此原材料的检测是试验室的日常工作,是确定配合比的依据,是生产控制的依据。 对于原材料的检测,国家有相应的标准规范,试验室必须及时掌握标准的修订情况,同时注意到原材料某个项目可能在不同标准中有不同的检验方法,如GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》,GB/T18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》2个标准都有粉煤灰需水量比试验方法,GB/T1596-2005的方法较为烦琐。有时使用者需对原材料进行快速检测来控制生{TodayHot}产,或比较几个产品的优劣,需要有可行的检验方法,采取的方法未必是国家标准。
1.生产混凝土用水一般使用洁净的地下水或自来水,应注意其有害离子(氯离子、硫酸根离子)不能超标。
2.石子的粒形和级配对混凝土的和易性影响较大。初次使用某个石场的石子应测定其压碎值,压碎值大的石子不能用于生产高标号混凝土。针片状多、级配不好的石子空隙率大,导致混凝土可泵性差,需要较多黄砂和水泥填充,经济性差,应避免使用。采用同一石场的石子,平时应重点检测其级配,注意针片状含量。
3.黄砂应尽量使用II区中砂,目测其中有无泥块,及泥块的多少。一般泥块多的黄砂含泥量也大,若使用则会影响混凝土的强度和耐久性,含泥量多的湿砂用手搓,手上会有较多泥粉。使用粗砂和细砂应调整砂率和粉煤灰掺量,平时重点检测黄砂级配。
4.混凝土的强度是由水泥和水反应形成的水化产物,及活性掺合料的二次水化产物而逐步发展而成。水泥强度的高低直接影响混凝土强度的高低。按水灰比公式C/W=fco/(fce×0.46)+0.07,可知水灰比一定时混凝土强度fco与水泥强度fce成正比。如原设计混凝土强度34.5MPa(C30等级),采用P·O42.5级水泥拌制,水泥强度48MPa,可知水灰比C/W=1.63,若因管理不善,误用P·O32.5级水泥,水泥强度38Mpa,水灰比不变,混凝土强度为27.3MPa,混凝土强度不合格。一般P·O42.5级水泥强度在45Mpa~52MPa之间波动,混凝土强度波动在设计强度等级范围内。可见预知水泥强度等级可有效控制混凝土质量。由于水泥强度要到28天才知道,这就要求试验室按批复试水泥强度,还要通过大量试验数据积累,建立早期(1天,3天)强度与28天强度的关系式,就能避免使用不合格水泥。据笔者经验P·O32.5级水泥3天强度小于20MPa,P·O42.5级水泥3天强度25MPa左右,由此可大致判断水泥强度等级,另外在检测水泥强度前,先测量水泥胶砂流动度,可初步判断水泥需水量多少。
5.粉煤灰掺入混凝土中可显著改善混凝土的和易性和流动性,大量用于制备大体积混凝土、泵送混凝土。值得一提的是,不同厂家、不同粉煤灰因煤种不同、生产工艺不同,导致粉煤灰需水量不一样,不同厂家的粉煤灰检测以需水量比指标为标准。同一厂家的粉煤灰一般细度越大,需水量比越大,可以以细度指标为标准。细度小、活性大、需水量小的粉煤灰掺入混凝土中可节约水泥,节约外加剂用量,而需水量大的粉煤灰会向混凝土中引入大量水,造成水灰比过大,强度下降,若使用则要增加外加剂用量,往往得不偿失。有条件的搅拌站应做到每车取样检测细度,掌握粉煤灰质量波动情况,对因粉煤灰细度变化引起混凝度坍落度、强度变化应足够重视。粉煤灰需水量比检测方法建议采用GB/T18376-2002标准采用的方法,采用GB/T1767-1999规定的胶砂测定对比胶砂的流动度,测定试验胶砂在达到对比胶砂流动度时用水量。也可测定试验胶砂在用水225ml时流动度{HotTag},流动度大的粉煤灰需水量小,反之粉煤灰需水量大。GB/T1596-2005的方法测定粉煤灰需水量比有3个不便,一是标准砂采用GB/T17671-1999规定的0.5mm~1.0mm的中级砂,需要对GB/T17671-1999标准砂进行筛分,较为烦琐,且因称量误差、筛子误差导致检测不准;二是对比胶砂在用水l25ml时,其流动度未必在130mm~140mm范围之间,对比胶砂用水可能要多次调整;三是试验胶砂流动度达到130mm~140mm之间用水也要多次调整,可见GB/T1596-2005的方法达不到准确快速检验的目的。
6.混凝土的许多性能由外加剂来调节,水泥的需水量与初凝时间相比,外加剂减水率与缓凝时间对混凝土性能的影响小得多。减水率差的外加剂用于混凝土,为使坍落度不变,需增加用水量或调整外加剂掺量。测量外加剂净浆流动度一般能反映外加剂减水率高低,但有时会引起误判,陈化时间较长的水泥,其正电性较小,适应性较好,初始净浆流动度较大,1小时净浆流动损失很小。笔者多次做过试验,用同样批次的外加剂测量新鲜水泥的净浆流动度为l63mm,1小时后流动度为68mm,该水泥陈化21天再测净浆流动度达240mm,差距很大。所以检测外加剂用水泥应为新鲜并冷却至室温的水泥,总之检测外加剂注意水泥的时效性,比较准确的是拌制混凝土,但较费时,我们一般检测外加剂砂浆减水率。测定一定掺量外加剂胶砂达到基准胶砂流动度时用水量。
试验室必须准确快捷地检测原材料质量,将隐患处理在苗头之中,及时调整配合比以稳定生产。水泥的l天、3天强度,粉煤灰细度,外加剂净浆流动的检测可作为快速控制原材料的方法。
下面以净浆流动度试验检验水泥、粉煤灰、外加剂之间相互适应性。试验方法:GB50119-2003附录A外加剂对水泥适应性检测方法,W/C=0.29,P·O42.5级水泥和P·O32.5级水泥为华新水泥,外加剂为TH-Yl,粉煤灰矿来自两个厂家。试验结果分析见下表。
1.据试验号0304、0305、0310、0311、0313、0319、0320、0323,对该外加剂适应性P·O42.5级水泥优于P·O32.5级水泥,使用不同水泥的混凝土要达到同等坍落度外加剂掺量并不相同。
2.据试验号0301、0302、0303、0304、0306、0307、0308、0316、0317,P·O42.5水泥中掺入不同细度粉煤灰,胶凝材料对外加剂适应性明显恶化,提高外加剂掺量适应性改善,且因外加剂批号不同改善程度不同(试验号0308、0322)粉煤灰细度越粗,胶凝材料适应性越差。
3.据试验号0303、0304、0308、0309、0312、0314、0315、0318、0321、0323,不同电厂粉煤灰因煤种与工艺不同,相同细度的粉煤灰掺入水泥中,胶凝材料对外加剂适应性并不相同。因此笔者认为检验粉煤灰品质不能仅以细度为指标,而应以细度和掺粉煤灰的水泥的净浆流动度2个因素为指标。劣质粉煤灰掺量减少后,胶凝材料适应性改善,而优质粉煤灰掺量大,胶凝材料适应性稍降低。外加剂掺量提高后,胶凝材料适应性明显改善。
4.据试验号0313、0319、0320、0323,陈化时间长的P·O42.5级水泥对外加剂适应好,但掺量再提高,净浆流动度增加不大,较新鲜水泥外加剂掺量提高,适应性明显改善。
总之细度大的粉煤灰对混凝土性能有副作用,粉煤灰品质不能仅以细度为指标,外加剂对胶凝材料有一个最佳掺量,对不同品种的水泥、不同胶凝材料体系掺量不同,水泥混合材掺量大对外加剂适应性变坏。需要指出的是,净浆试验方便快捷,但净浆试验结果与胶砂试验、混凝土试验相比因胶凝材料用量及内部比例、骨料用量及内部比例影响,指标有放大或缩小的趋势,最终结果应以一定配比混凝土试验为准。
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