混凝土由多種原材料復(fù)合制成,如果在理想狀態(tài)下,當(dāng)采用優(yōu)質(zhì)原材料,優(yōu)化配合比,經(jīng)過嚴(yán)格的計量控制,我們能得到優(yōu)質(zhì)混凝土材料。但是同樣和異性的新拌混凝土,在不同的季節(jié)、不同的施工部位、不同的施工單位卻得到不同的結(jié)果,主要表現(xiàn)為混凝土表面起砂、水紋、麻面(主要表現(xiàn)為孔洞和毛毛蟲現(xiàn)象)、色差等問題。
1、外觀質(zhì)量缺陷的成因分析
無論是混凝土表面的起砂現(xiàn)象還是水紋、色差及麻面等問題,都可以歸結(jié)為混凝土在外力作用下水分和各種粒徑的固體顆粒的運(yùn)動遷移遺留下來的痕跡。因此上述現(xiàn)象與混凝土成型過程中的外力和混凝土內(nèi)在組成有關(guān)系。
1.1混凝土材料在外力作用下的運(yùn)動規(guī)律
所謂外力主要是重力、振搗棒的激振力和長層混凝土的壓力。這些外力都會導(dǎo)致混凝土材料的下沉、密實,但是由于混凝土組成材料的比重差異,其下降的程度有所區(qū)別。混凝土中主要材料在宏觀上我們可以分為相對“液體組分”固體組分和氣體組分。
由于液體的存在,是混凝土組成材料在外力作用下可以自由運(yùn)動。在混凝土徹底失去流動性或者初凝之前,還要受重力和上部壓力的作用,因此在震動結(jié)束之后,混凝土內(nèi)的較小比重的部分還在繼續(xù)遷移?梢哉f外力的作用和混凝土的顆粒組成是混凝土出現(xiàn)外觀質(zhì)量的外部原因。
1.2 造成混凝土外觀出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象是必然的,這是由混凝土的組成所決定的。而混凝土的泌水、泌漿正是由混凝土出現(xiàn)外觀質(zhì)量問題的主要原因之一。
(1)混凝土泌水現(xiàn)象及對其理解
混凝土拌和時所加入的水有兩種作用:一是保證水泥水化過程的進(jìn)行;二是
使新拌水泥漿或混凝土混合物具有足夠的流動性,以便于澆注成型。在目前施工條件下,滿足后者要求的需水量,常大于前者所需的最低水量。這種多余的水分在混凝土輸送、澆注振搗過程中以及在凝固以前的靜置其中,都容易產(chǎn)生離析。如果模板和混凝土之間泌水,則混凝土出現(xiàn)麻面、淚痕、砂線和砂面等現(xiàn)象,形成混凝土外觀質(zhì)量缺陷。
(2)泌水現(xiàn)象形成的物理化學(xué)作用
從物理變化方面看,泌水是混凝土拌合物內(nèi)部固體材料沉降運(yùn)動導(dǎo)致水滲出所致。高泌水速率能造成通道泌水,通道泌水是由于水分上升中透過凝絮顆粒導(dǎo)致機(jī)械破裂的結(jié)果。這種情形是貧水泥拌和物和大塌落度拌合物的稠度特征。如果泌水在模板附近產(chǎn)生,就會有水將水泥等粉料成分帶出,將砂子剩余形成砂線現(xiàn)象。
從化學(xué)方面分析,水泥、摻和料、泥土等與水結(jié)合形成水泥懸浮體,并逐漸凝聚和硬化。水泥水化作用快時由于游離水向化學(xué)水轉(zhuǎn)化,減少了游離水的量,因此削弱了泌水作用。水泥水化作用慢時由于水量較大,靜止泌水的現(xiàn)象更易出現(xiàn)。
水泥愈細(xì)(比表面積愈大)吸附水量愈大、C3A含量愈多水化作用愈劇烈,因而在水泥漿內(nèi)分散的膠體粒子數(shù)量增加,粒子的表面積增加,形成的凝聚結(jié)構(gòu)的接觸點增多,這種有巨大固相表面的凝聚結(jié)構(gòu)網(wǎng)內(nèi),能大大增加吸附水的量,因而保水能力也就提高。
(3)混凝土泌水內(nèi)在原因分析
受振動等外力作用是混凝土產(chǎn)生沉降離析泌水現(xiàn)象的外因,是混凝土在成型過程中無法抗拒的因素,而找出混凝土本身的原因并克服之,將是我們改善離析泌水現(xiàn)象主要手段。在生產(chǎn)實踐中,有時出現(xiàn)由于泌水等造成混凝土外觀質(zhì)量缺陷的混凝土卻具有非常理想的和易性。由此可見,混凝土的泌水是一個動態(tài)的過程,因此我們從混凝土生產(chǎn)過程中的例證分析泌水原因,簡單總結(jié)為以下幾種情形。
①水泥的質(zhì)量波動,石膏品質(zhì)、比表面積與顆粒分布、堿含量的波動提高早期強(qiáng)度的措施之一是提高水泥礦物中的C3A含量,這有利于加速水泥早期水化,但其水化作用進(jìn)程又決定于石膏的品質(zhì)及摻量,而且這又直接影響水泥與外加劑的適應(yīng)性。因而石膏品質(zhì)及摻量的變化不利于穩(wěn)定水泥與外加劑的適應(yīng)性。
水泥比表面積大將有利于加速水化的進(jìn)程,提高水泥強(qiáng)度,但水泥比表面積增大的同時標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增加。水泥能否具有較好的保水作用此時又決定于水泥的顆粒分布,在水泥中增加細(xì)顆粒的含量能較好改善混凝土的保水性,減少泌水。
水泥堿含量對水泥與外加劑的適用性較敏感,通過試驗水泥看出水泥堿含量的波動,顯著影響其與外加劑的適應(yīng)性。
②外加劑與水泥的適應(yīng)性波動
目前攪拌站所用的混凝土外加劑均是復(fù)合型,水泥和外加劑的質(zhì)量穩(wěn)定性是非常重要的。如果兩者不能很好的適應(yīng),混凝土就會出現(xiàn)和易性不好、坍落度損失大、凝結(jié)時間變化等現(xiàn)象。結(jié)果不但會導(dǎo)致混凝土的內(nèi)在質(zhì)量的波動,也會產(chǎn)生外觀質(zhì)量的缺陷。
③細(xì)度模數(shù)變化、摻合料質(zhì)量變化
砂細(xì)度模數(shù)變小(且級配不好)、摻合料質(zhì)量變化,都會打破混凝土體系中“|液體”和固體配合的失衡,如不能及時調(diào)整混凝土塌落度的做法,將不會得到和易性良好的混凝土,或者即使得到和易性良好的混凝土,也增加混凝土離析泌水的趨勢。
④混凝土配合比中膠凝材料量少
膠凝材料量少的混凝土,也即貧混凝土,其工作性能遠(yuǎn)較膠凝材料量多的混凝土差,混凝土泌水可能就會大。
在實際生產(chǎn)中,產(chǎn)生混凝土泌水現(xiàn)象的原因有時是一種,大部分是幾種原因的組合造成的。
2、應(yīng)對策略
生產(chǎn)外觀質(zhì)量優(yōu)秀的混凝土,使清水混凝土達(dá)到外觀平整、光潔、顏色均勻的不平,必須解決混凝土的泌水、配合比設(shè)計、生產(chǎn)、運(yùn)輸、模板、施工整個過程進(jìn)行系統(tǒng)的解決,各個環(huán)節(jié)互相彌補(bǔ),才可以生產(chǎn)出外觀質(zhì)量優(yōu)秀的混凝土。由于試驗條件限制,我們在總結(jié)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的前人的研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,認(rèn)為從下面幾個方面入手比較有效。
2.1 內(nèi)在原因的措施
為解決或減輕混凝土泌水過大的危害,在混凝土的生產(chǎn)中可采取一下技術(shù)措施:
(1)適宜的水泥細(xì)度、嗑度分部和顆粒形狀,對于改善混凝土的和易度是非常有效的,從電化學(xué)角度和緊密堆積理論看,合適的水泥細(xì)度、粒度分布和顆粒形狀將提高混凝土的使用效果。
(2)增加細(xì)粉料用量,可以增加混凝土中“液體”的粘度和比重,對較大顆粒(石子,沙子,細(xì)顆粒等)的沉降起到阻止的作用,這樣減少水承受的壓力,減少上浮的可能即減少泌水的量。
(3)改善粗細(xì)集料的顆粒繼配,使粗細(xì)骨科本省成為穩(wěn)定的骨架,用來承載來自上面混凝土的壓力,減少水分的受壓外溢。
(4)增加外加劑中的保塑組分,調(diào)整外加劑的適應(yīng)性,使混凝土中水被高吸水性的高分子材料吸附,可以減少泌水的發(fā)生,但是會帶來表面出現(xiàn)洞孔的負(fù)效應(yīng)。
(5)改善混凝土與外加劑的適應(yīng)性,可以保證混凝土生產(chǎn)的穩(wěn)定性,選擇優(yōu)質(zhì)的緩役組分,在保證坍落度損失小的前提下,縮短疑結(jié)時間使混凝土眾多余的水量減少,從而也會起到減少泌水的作用。
2.2 外部控制措施
在施工中,施工單位應(yīng)加強(qiáng)與生產(chǎn)單位的溝通,對于不同的混凝土采取不同的振搗成型措施,確定合理的振搗成型措施模式,避免出現(xiàn)振搗和過振的現(xiàn)象,以彌補(bǔ)混凝土本身的不足。
目前國外開發(fā)出了高吸水性模版,可以講出現(xiàn)在模版附近的多余的水洗掉,既可以保證表面不會出現(xiàn)缺陷,同時由于降低了表面的水灰比,使混凝土有一個非常致密光潔的表面。
2.3生產(chǎn)控制措施
作為提供合格混凝土的攪拌站應(yīng)加強(qiáng)與水泥廠、外加劑廠的技術(shù)聯(lián)系,及時溝通質(zhì)量信息,病應(yīng)加強(qiáng)自身的質(zhì)量控制。
(1)加強(qiáng)原材料的進(jìn)場檢驗,確認(rèn)原材料批量中存在的個體差異。原材料進(jìn)場增加一下實驗的頻次是必要的:水泥和外加劑的適應(yīng)性試驗:外加劑與水泥的適應(yīng)性試驗;水泥凈裝泌水試驗混凝土的試伴試驗。
(2)加強(qiáng)出場試驗,嚴(yán)格控制出現(xiàn)坍落度,觀察混凝土和異性變化,將質(zhì)檢工作延伸至現(xiàn)場。
3、結(jié)語
解決混凝土的外觀質(zhì)量問題,需要尋找有效的、能夠在現(xiàn)的試驗方式,而且從控制手段來說也需要非常系統(tǒng)的工作才行。本文分析由于試驗工作量較少,遠(yuǎn)不足以得出規(guī)律性結(jié)論,此類工作有待繼續(xù)深入,需要水泥等生產(chǎn)企業(yè)、攪拌單位和施工單位袖手進(jìn)行。
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