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混凝土原材料对混凝土品质的影响丨高延性混凝土

混凝土原材料对混凝土品质的影响丨高延性混凝土

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混凝土原材料对混凝土品质的影响

 

随着社会经济的不断发展以及我国城市化进程的逐步推进,城市建筑物的数量也在逐步增多。一般来说,建筑物都使用混凝土进行搭建。因此,混凝土的原材料质量对混凝土工程的使用寿命、稳定性、安全性等起着决定性的作用,决定了建筑公司的经济效益,它是整个工程质量的保障。因此,在建筑作业中要对混凝土原材料的使用予以精准控制,对质量进行严格把关。目前,建筑中使用到的混凝土,一般都是用硅酸盐类水泥当作凝胶材料,把砂子、石子等当作粗细骨料,添加进入对应比例的外加剂与矿物掺合料(例如矿粉、粉煤灰等),加上适当比例的水,通过搅拌、成型、养护等环节从而形成水泥混凝土。混凝土品质的好坏直接影响着整个混凝土结构的整体质量,而混凝土原材料品质和配比是否恰当也直接影响着混凝土的质量。因此,要确保混凝土工程质量安全一个重要的因素就是要严格控制混凝土质量和施工过程。混凝土施工质量将会导致混凝土工程产生质量缺陷或裂缝,分析认为是因为混凝土原材料(包括水泥石和粗细骨料)变形受约束而引起的内应力大于材料抗拉强度的缘故。

新拌制的混凝土质量主要包括混凝土的凝结时间和混凝土的和易性。在分析混凝土原材料对混凝土质量的影响时,可以从骨料、水泥胶结材料、添加外加剂、拌和用水等几个内容进行探究。

1骨料

1.1砂子的影响

砂子应选用级配合理、质地坚固、吸水率低、空隙率小的天然洁净河砂或者母材检验合格、经专门机组生产的机制砂。在配置混凝土时,对砂子的级配、细度模数、含泥量、泥块含量等指标有明确的要求,尤其是含泥量和有害物质含量要严格控制,在配置强度较高的混凝土时,一般会使用较粗的砂子;而在制作强度较低的混凝土时,大多使用较细的砂子,这样能够使得混凝土更具有和易性。所以,不同粗细的砂子对混凝土的和易性有着巨大的作用,尤其对混凝土的流动性作用十分显著。砂子如果太细就会对混凝土的强度和收缩造成负面的影响,从而使得混凝土开裂,形成质量缺陷,影响混凝土工程的整体安全性。冻融破坏环境下,砂子的含泥量应不大于2%,吸水率不应大于1%;当砂子中含有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时,应进行专门检验,确认能满足混凝土耐久性要求时,方能采用。

1.2石子的影响

1.2.1石子的粒形

需要注意的是,在混凝土施工的过程中,石子粒形的影响有时候甚至要超过级配的影响。较好的骨料粒形一般为等径状,也就是类似于球形。在表面粗糙程度差不多时,等径状骨料的比较面积最小,对水的需求量也更小,能够同时达到多种施工需求。例如,在某工程施工时,使用多种骨料制作C60混凝土,如果使用强度虽低,但是粒形较好的A类石子时,混凝土的坍落度达到了190mm,28天的抗压强度为70.2;Mpa;而使用了强度虽高,但是针片状含量较大的B类石子时,由于混凝土拌合物对水的要求较多,在达到混凝土强度需求的水灰比下,拌合物缺少较强的流动性。若要确保坍落度也能够满足195mm,就可以通过提升用水量予以解决,也就是提升浆骨比,但这种方式的缺点在于既有更大的开裂敏感性,也更不经济;另一种方式是增强水胶比,但强度不能满足对应的需求。

1.2.2石子中的针片状含量

另外,提升石子中的针片状拥有量也会对混凝土的质量产生较大的影响。针片状石子表面积很大,从而提升了其内在的摩擦力,但针片状石子数量较多时就会提升石子的表面积和孔隙率,这样就会降低混凝土的拌合物流动性,从而出现露石和离析的问题。针片状颗粒往往会更有耐久性,并影响混凝土的和易性、水泥使用量、强度等,使得混凝土的性能降低,变形、用水量以及骨料的孔隙率上升,所以,一定要对石子中的针片状含量进行严格的控制,确保级配良好。

1.2.3石子的粒径

使用级配良好的石子制作混凝土会拥有更佳的流动性,混凝土的工作性能能够得到保障。要使混凝土的强度变得更强,就要能够较好地掌握和控制石子的种类与最大粒径。要优先选取碎石而不是卵石,因为碎石的表面十分粗糙,使水泥浆的结合力更佳。同时,碎石中出现风化石的情况也很少,使得碎石的质量更有保障。所以,和通过较大石子形成的混凝土相比,通过最大粒径较小的石子制作而成的混凝土强度更强。高强度的混凝土相比于一般的混凝土,对界面更为敏感。使用小粒径石子制作混凝土时,单个石子界面与水泥浆体的过渡层厚度及周长都较小,很难出现较大的缺陷,从而使得界面的强度更高。除此之外,石子的粒径越小,其自身缺陷的概率也更小。因此,石子的最大公称粒径不宜超过钢筋混凝土保护层厚度的2/3(在严重腐蚀环境条件下不宜超过1/2),且不应超过钢筋最小间距的3/4;配置强度等级C50及以上混凝土时,石子最大公称粒径不应大于25mm。

  1. 水泥胶结材料

水泥应选用硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥,不宜使用早强水泥,水泥的选用应符合国家标准(GBl75-2007)技术要求如表1所示。

2.1细度对混凝土的影响

我国现在大多使用的是水泥粉磨,水泥越细,其颗粒就越多。如果要增强水泥的水化速率,可以增强水泥的比表面积,提升初始的强度,若颗粒的粒径低于1μm,则颗粒就可以在一天内全部水化,虽然它对后期的强度没有明显的作用,但是却能够较大地影响初始时期的水化热、混凝土自收缩、干燥收缩等。其原因在于细颗粒能够更快地水化,产生大量干燥、易收缩的凝胶和水化物;水泥浆颗粒的较快水化让热量快速释放。降低了粗颗粒的含量,使得未水化颗粒的体积大大减小,从而对混凝土的长期性能造成了影响。当前的混凝土结构其设计的寿命在60年左右,有数据显示,因为具有太多的超细水泥颗粒,在50年之后,混凝土的强度只能达到预计值的40%。由此可见,由于水泥比表面积的提升,和同等高效减水剂难以有效适应,为了降低流动度损失需要加入更多的强效减水剂,这不但使得混凝土中的水泥使用量大大提升,还会使得混凝土的抗冻性、抗裂性、耐久性等造成影响,并使得施工费用大大提升。如表2、图1所示。

 

随着球磨时间的增加,普硅水泥的颗粒细度也逐步增加并使得其表面积加大,混凝土拌合物最开始的流动度逐步降低,没有磨细的水泥刚开始的流动度为200mm。不一样的细度水泥混凝土由于养护时间的提升而水化慢慢变强,混凝土抗压度渐渐提升。

2.2矿物构成的影响

一般来说,硅酸盐水泥的构成物质大致分为4种,其水化性质也有较大差异,在水泥中占有的比例不一样,对水泥整体的质量影响也不同。当前我国混凝土特别是强度超过C50等级的混凝土一般使用多种外加剂与高效减水剂等,因为C3 S水化速度最快,产生的水化硅酸钙难溶于水,从而会通过胶体微粒的形式析出,并逐步汇聚形成凝胶。同时,它对减水剂的吸附量也很大,吸收了大部分的减水剂,所以具有较多C3 S的水泥和外加剂的适用性很差。

2.3安定性影响

水泥硬化时,大多数时候其体积都会出现变化。如果这种变化是在熟料矿物水化中出现的同等体积改变,那么对建筑物就没有较大的影响;但是若水泥凝结硬化后因为水泥中有害物质的影响,出现强烈不相同的体积改变,从而使得混凝土出现开裂、强度减弱等问题。

2.4含碱量的影响

水泥中所具有的碱会和一些集料产生化学作用,使混凝土出现破坏、开裂、膨胀等问题,且这种问题会持续出现,使得问题更加严重。

2.5种类的影响

在施工过程中挑选水泥时,主要取决于成本、施工的环境、施工时的天气好坏、施工作业性质等。同一种水泥、或者不同种类的水泥,因为成分的差异较大,所以它的性能也不尽相同,有的甚至可能差异悬殊,如表3、图2所示。

 

3添加外加剂与粉煤灰对混凝土强度的影响

当前较高等级的混凝土,为了使物理力学性能达到最佳,并强化混凝土的强度,大多数情况都会使用粉煤灰添加外加剂的双掺方式,从而取得更佳的效果。粉煤灰中含有很多的二氧化硅与三氧化铝,和水混合在一起后,其本身并不会硬化,而是会和气硬性(Ca(OH)2 )相结合,不但会在空气中硬化,还能够在水中再次硬化,因为矿物颗粒十分细小,所以具有流化效应与填充效应,使得强度大大提升。

在工程实践中我们了解到,在增强混凝土强度的时候,会出现混凝土早期强度很低的问题,28天的标准强度无法满足对应的设计需求,因此,在配置高强度的混凝土时,需要对掺加量进行科学、合理的把握,并使得适应性达到最佳,切忌盲目掺入,不然会对混凝土的强度造成极大的负面影响。如表4所示。

 

4拌和用水对混凝土质量的影响

拌和用水可以采用饮用水,也可以采用满足相关要求的其他水源。拌和用水使用前应对水的性能进行化验和抗腐蚀试验,检测结果合格后方可使用。在使用天然河砂或机制砂拌制混凝土时,拌和用水必须符合JGJ63-2006《混凝土用水标准》中对于水质的要求,如表5所示。

 

5结语

混凝土工程质量是建筑施工中人们一直研究并关注的问题。使混凝土的配置更加优异是一个复杂、系统的工程,需要按照混凝土的相关技术要求与原材料状况展开统筹思考,只有科学合理地使用材料并正确地挑选原料才能够配置出经济指标与技术要求都十分满意的混凝土,才能够使得工程的质量得到保障,并确保施工能够顺利、有效地开展下去,满足验收及设计的要求。

 

 

 

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