混凝土原材料對混凝土品質(zhì)的影響
混凝土原材料對混凝土品質(zhì)的影響
隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及我國城市化進程的逐步推進,城市建筑物的數(shù)量也在逐步增多。一般來說,建筑物都使用混凝土進行搭建。因此,混凝土的原材料質(zhì)量對混凝土工程的使用壽命、穩(wěn)定性、安全性等起著決定性的作用,決定了建筑公司的經(jīng)濟效益,它是整個工程質(zhì)量的保障。因此,在建筑作業(yè)中要對混凝土原材料的使用予以精準控制,對質(zhì)量進行嚴格把關。目前,建筑中使用到的混凝土,一般都是用硅酸鹽類水泥當作凝膠材料,把砂子、石子等當作粗細骨料,添加進入對應比例的外加劑與礦物摻合料(例如礦粉、粉煤灰等),加上適當比例的水,通過攪拌、成型、養(yǎng)護等環(huán)節(jié)從而形成水泥混凝土。⑴混凝土品質(zhì)的好壞直接影響著整個混凝土結(jié)構的整體質(zhì)量,而混凝土原材料品質(zhì)和配比是否恰當也直接影響著混凝土的質(zhì)量。因此,要確?;炷凉こ藤|(zhì)量安全一個重要的因素就是要嚴格控制混凝土質(zhì)量和施工過程。
混凝土施工質(zhì)量將會導致混凝土工程產(chǎn)生質(zhì)量缺陷或裂縫,分析認為是因為混凝土原材料(包括水泥石和粗細骨料)變形受約束而引起的內(nèi)應力大于材料抗拉強度的緣故。新拌制的混凝土質(zhì)量主要包括混凝土的凝結(jié)時間和混凝土的和易性。在分析混凝土原材料對混凝土質(zhì)量的影響時,可以從骨料、水泥膠結(jié)材料、添加外加劑、拌和用水等幾個內(nèi)容進行探究。
1.1砂子的影響
砂子應選用級配合理、質(zhì)地堅固、吸水率低、空隙率小的天然潔凈河砂或者母材檢驗合格、經(jīng)專門機組生產(chǎn)的機制砂。在配置混凝土時,對砂子的級配、細度模數(shù)、含泥量、泥塊含量等指標有明確的要求,尤其是含泥量和有害物質(zhì)含量要嚴格控制,在配置強度較高的混凝土時,一般會使用較粗的砂子;而在制作強度較低的混凝土時,大多使用較細的砂子,這樣能夠使得混凝土更具有和易性。所以,不同粗細的砂子對混凝土的和易性有著巨大的作用,尤其對混凝土的流動性作用十分顯著。砂子如果太細就會對混凝土的強度和收縮造成負面的影響,從而使得混凝土開裂,形成質(zhì)量缺陷,影響混凝土工程的整體安全性。
凍融破壞環(huán)境下,砂子的含泥量應不大于2%,吸水率不應大于1%;當砂子中含有顆粒狀的硫酸鹽或硫化物雜質(zhì)時,應進行專門檢驗,確認能滿足混凝土耐久性要求時,方能采用。
1.2石子的影響
1.2.1 石子的粒形
需要注意的是,在混凝土施工的過程中,石子粒形的影響有時候甚至要超過級配的影響。較好的骨料粒形一般為等徑狀,也就是類似于球形。在表面粗糙程度差不多時,等徑狀骨料的比較面積最小,對水的需求量也更小,能夠同時達到多種施工需求。例如,在某工程施工時,使用多種骨料制作C60混凝土,如果使用強度雖低,但是粒形較好的A類石子時,混凝土的坍落度達到了 190 mm,28天的抗壓強度為70.2 MPa;而使用了強度雖高,但是針片狀含量較大的B類石子時,由于混凝土拌合物對水的要求較多,在達到混凝土強度需求的水灰比下,拌合物缺少較強的流動性。若要確保塌落度也能夠滿足195 mm,就可以通過提升用水量予以解決,也就是提升漿骨比,但這種方式的缺點在于既有更大的開裂敏感性,也更不經(jīng)濟;另一種方式是增強水膠比,但強度不能滿足對應的需求。
1.2.2 石子中的針片狀含量
另外,提升石子中的針片狀擁有量也會對混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。針片狀石子表面積很大,從而提升了其內(nèi)在的摩擦力,但針片狀石子數(shù)量較多時就會提升石子的表面積和孔隙率,這樣就會降低混凝土的拌合物流動性,從而出現(xiàn)露石和離析的問題。針片狀顆粒往往會更有耐久性,并影響混凝土的和易性、水泥使用量、強度等,使得混凝土的性能降低,變形、用水量以及骨料的孔隙率上升,所以,一定要對石子中的針片狀含量進行嚴格的控制,確保級配良好。
1.2.3 石子的粒徑
使用級配良好的石子制作混凝土會擁有更佳的流動性,混凝土的工作性能能夠得到保障。要使混凝土的強度變得更強,就要能夠較好地掌握和控制石子的種類與最大粒徑。要優(yōu)先選取碎石而不是卵石,因為碎石的表面十分粗糙,使水泥漿的結(jié)合力更佳。同時,碎石中出現(xiàn)風化石的情況也很少,使得碎石的質(zhì)量更有保障。所以,和通過較大石子形成的混凝土相比,通過最大粒徑較小的石子制作而成的混凝土強度更強。高強度的混凝土相比于一般的混凝土,對界面更為敏感。使用小粒徑石子制作混凝土時,單個石子界面與水泥漿體的過渡層厚度及周長都較小,很難出現(xiàn)較大的缺陷,從而使得界面的強度更高。除此之外,石子的粒徑越小,其自身缺陷的概率也更小。因此,石子的最大公稱粒徑不宜超過鋼筋混凝土保護層厚度的2/3(在嚴重腐蝕環(huán)境條件下不宜超過1/2),且不應超過鋼筋最小間距的3/4;配置強度等級C50及以上混凝土時,石子最大公稱粒徑不應大于 25 mm。
水泥應選用硅酸鹽水泥或者普通硅酸鹽水泥,不宜使用早強水泥,水泥的選用應符合國家標準(GBl75-2007) 技術要求
2.1細度對混凝土的影響
我國現(xiàn)在大多使用的是水泥粉磨,水泥越細,其顆粒就越多。如果要增強水泥的水化速率,可以增強水泥的比表面積,提升初始的強度,若顆粒的粒徑低于1 μm,則顆粒就可以在一天內(nèi)全部水化,雖然它對后期的強度沒有明顯的作用,但是卻能夠較大地影響初始時期的水化熱、混凝土自收縮、干燥收縮等。其原因在于細顆粒能夠更快地水化,產(chǎn)生大量干燥、易收縮的凝膠和水化物;水泥漿顆粒的較快水化讓熱量快速釋放。
降低了粗顆粒的含量,使得未水化顆粒的體積大大減小,從而對混凝土的長期性能造成了影響。當前的混凝土結(jié)構其設計的壽命在60年左右,有數(shù)據(jù)顯示,因為具有太多的超細水泥顆粒,在50年之后,混凝土的強度只能達到預計值的40%o由此可見,由于水泥比表面積的提升,和同等高效減水劑難以有效適應,為了降低流動度損失需要加入更多的強效減水劑,這不但使得混凝土中的水泥使用量大大提升,還會使得混凝土的抗凍性、抗裂性、耐久性等造成影響,并使得施工費用大大提升。
隨著球磨時間的增加,普硅水泥的顆粒細度也逐步增加并使得其表面積加大, 混凝土拌合物最開始的流動度逐步降低, 沒有磨細的水泥剛開始的流動度為 200 mm。不一樣的細度水泥混凝土由于養(yǎng)護時間的提升而水化慢慢變強,混凝土抗壓度漸漸提升。
2.2礦物構成的影響
一般來說,硅酸鹽水泥的構成物質(zhì)大致分為4種,其水化性質(zhì)也有較大差異,在水泥中占有的比例不一樣,對水泥整體的質(zhì)量影響也不同。當前我國混凝土特別是強度超過 C50 等級的混凝土一般使用多種外加圖1養(yǎng)護齡期
劑與高效減水劑等,因為C3S水化速度最快,產(chǎn)生的水化硅酸鈣難溶于水,從而會通過膠體微粒的形式析出,并逐步匯聚形成凝膠。同時,它對減水劑的吸附量也很大,吸收了大部分的減水劑,所以具有較多C3S的水泥和外加劑的適用性很差。
2.3安定性影響
水泥硬化時,大多數(shù)時候其體積都會出現(xiàn)變化。如果這種變化是在熟料礦物水化中出現(xiàn)的同等體積改變,那么對建筑物就沒有較大的影響;但是若水泥凝結(jié)硬化后因為水泥中有害物質(zhì)的影響,出現(xiàn)強烈不相同的體積改變,從而使得混凝土出現(xiàn)開裂、強度減弱等問題。
2.4含堿量的影響
水泥中所具有的堿會和一些集料產(chǎn)生化學作用,使混凝土出現(xiàn)破壞、開裂、膨脹等問題,且這種問題會持續(xù)出現(xiàn),使得問題更加嚴重。
2.5種類的影響
在施工過程中挑選水泥時,主要取決于成本、施工的環(huán)境、施工時的天氣好壞、施工作業(yè)性質(zhì)等。同一種水泥、或者不同種類的水泥,因為成分的差異較大,所以它的性能也不盡相同,有的甚至可能差異懸殊,
當前較高等級的混凝土,為了使物理力學性能達到最佳,并強化混凝土的強度,大多數(shù)情況都會使用粉煤灰添加外加劑的雙摻方式,從而取得更佳的效果。粉煤灰中含有很多的二氧化硅與三氧化鋁,和水混合在一起后,其本身并不會硬化,而是會和氣硬性(Ca(OH)2相結(jié)合,不但會在空氣中硬化,還能夠在水中再次硬化,因為礦物顆粒十分細小,所以具有流化效應與填充效應,使得強度大大提升。
在工程實踐中我們了解到,在增強混凝土強度的時候,會出現(xiàn)混凝土早期強度很低的問題,28天的標準強度無法滿足對應的設計需求,因此,在配置高強度的混凝土時,需要對摻加量進行科學、合理的把握,并使得適應性達到最佳,切忌盲目摻入,不然會對混凝土的強度造成極大的負面影響。
拌和用水可以采用飲用水,也可以采用滿足相關要求的其他水源。拌和用水使用前應對水的性能進行化驗和抗腐蝕試驗,檢測結(jié)果合格后方可使用。在使用天然河砂或機制砂拌制混凝土時,拌和用水必須符合JGJ63-2006《混凝土用水標準》中對于水質(zhì)的要求,
混凝土工程質(zhì)量是建筑施工中人們一直研究并關注的問題。使混凝土的配置更加優(yōu)異是一個復雜、系統(tǒng)的工程,需要按照混凝土的相關技術要求與原材料狀況展開統(tǒng)籌思考,只有科學合理地使用材料并正確地挑選原料才能夠配置出經(jīng)濟指標與技術要求都十分滿意的混凝土,才能夠使得工程的質(zhì)量得到保障,并確保施工能夠順利、有效地開展下去,滿足驗收及設計的要求。