水泥用于混凝土中常见问题

水泥用于混凝土中常见问题原因及预防2011年01月04日笔者总结近年来售后服务中涉及到的水泥用于混凝土中的常见问题进行一个简要总结：1.混凝土起皮（混凝土表面一层与基底层的分层现象）实例分析：2005年5月我公司P·O42.5水泥用于JH道路混凝土出现起皮现象，现场查看路面存在浮浆层，经了解施工方使用粉煤灰作为掺合料，初步判断混凝土施工中经过振捣粉煤灰由于较轻聚集到混凝土表面，加之混凝土泌水导致混凝土表面一层与基底层分层从而产生起皮，后对浮浆层取样全分析确认含有较多粉煤灰成分。后工地掺合料改用高比表面积的矿粉，水泥中混合材降低保水性不好的矿渣掺量，适当降低水泥细度、提高比表面积，后续施工中混凝土泌水现象明显好转，再未出现类似现象。当然起皮也可能由施工养护不当引起：1.1抹面过早：混凝土未初凝就提前抹面，高温或对流造成表面一层混凝土已经干了，而里层混凝土由于产生内泌水还很稀，从而导致混凝土与表面分层。1.2抹面过晚：混凝土在初凝过后较长时间才进行抹面操作，里层混凝土已经干了而表面新抹面的混凝土不能粘住。预防措施：提高混凝土保水性：选用保水性好的水泥，在混凝土内掺加超细矿粉等掺合料，选用保水性好的聚羧酸减水剂，降低水灰比等；掌握好抹面时间，在混凝土初凝时及时抹面，必要时进行二次抹面。2.混凝土起灰（混凝土表面粉化，失去强度）:施工于道路楼板或薄壁等部位时，常会出现表面起灰现象，尽管混凝土表面起灰并不影响抗压强度等级，但会严重破坏混凝土耐磨性、抗渗性、美观性与耐久性等。实例分析：2010年8月XL水库使用我公司P·C32.5水泥施工中部分混凝土表面起灰严重，用户单位怀疑水泥质量存在问题。到现场后我们发现所有存在起灰现象的混凝土表面均呈现白色，这是明显的泛碱现象，低洼处泛碱现象更为明显，混凝土侧面也有许多条状白色带。种种现象表明这些混凝土浇筑后未完全凝结即受到雨水冲刷，混凝土表面水灰比很大，雨水流至混凝土侧面形成了条状白色带。施工方承认为赶进度施工过程中一直下着毛毛细雨，值得庆幸的是雨量不大，未对整个混凝土结构产生影响。产生起灰大致有以下几个方面引起：2.1混凝土表层水灰比大于混凝土内部，表层水化产物间搭接不致密，结构松散强度偏低。2.1.1配合比：混凝土水灰比过高，用水量过大；减水剂掺加过量。2.1.2混凝土中各组分材料：砂石含泥量高；砂子细度模数高，颗粒较粗；混凝土中其他掺合料颗粒太粗；水泥凝结时间长，细度过高、比面积过小，颗粒级配不合理，水泥中混合材特别是轻质混合材掺量过多。这些都会使混凝土泌水量增加从而加大混凝土表面水灰比。2.1.3振捣过度使骨料下沉，浆体在表面过多聚集。2.1.4混凝土表面硬化前即洒水养护或受雨水冲刷。2.2混凝土表面水分散失过快，当表面水分蒸发速度大于混凝土泌水速度时表层水泥得不到充分的水化而产生不了足够的表面强度。2.3混凝土未完全硬化即遭遇冻害，从而破坏了混凝土表层结构，情况严重的甚至影响混凝土的整体强度。2.4水泥早期强度偏低导致混凝土表层强度偏低。预防措施：提高浆体密实度，水灰比与砂石级配合理，严格控制砂石含泥量；通过抹面增加表面颗粒的浓度；振捣适度，避免过振；加强混凝土前期养护工作；选用混合材掺量少、保水性好、早期强度高的水泥。3混凝土裂缝:混凝土施工工程中裂缝是较长出现的质量事故之一，裂缝种类繁多，大致有：塑性裂缝、收缩裂缝、温度裂缝，钢筋腐蚀裂缝、基础不均匀沉降裂缝等等。实例分析：2009年6月某工地使用我公司P·C32.5水泥进行道路施工，路面出现多条深浅不一、不规则裂纹，初步判断为早期收缩裂纹。该工地施工时气温为20℃左右，地势开阔，空气对流明显，造成表面水分蒸发过快，在收缩应力的作用下产生很多干燥裂纹。我们要求施工方在混凝土抹面后及时压盖湿润麻袋或草毡并及时进行洒水养护，在后续施工中再未发生裂纹现象。导致混凝土裂缝的原因较复杂，在此作简要分析：3.1混凝土配合比：水灰比过大，砂率过高，水泥用量过多，使用高标号水泥混凝土富裕强度过高。3.2混凝土中部分替代水泥的掺和料如矿渣和粉煤灰等的品质有问题（如碱含量、需水量以及粉煤灰中的含碳量高等等）；砂石集料含泥量过高。3.3养护不当混凝土水分散失过快；拆模时间过早；在混凝土强度未达设计强度的70%左右就提前使用。3.4混凝土体积过大，水化热迅速积聚，散热措施未及时跟上。3.5大面积混凝土如道路混凝土等切割伸缩缝时间太晚。3.6水泥方面：熟料矿物组份中C3A含量过高；水泥过细；水化热太高。预防措施：尽量选用低C3A含量，低水化热的优质水泥；选择合适的水泥品种和标号，严格控制水泥单方用水量，塌落度控制在不影响施工前提下尽量减小；混凝土成型后加强养护，特别是高温大风天气要对混凝土进行覆盖；严格控制替代水泥的掺合料质量；在混凝土未产生足够强度前禁止人为破坏；合理控制混凝土搅拌时间以防止拌和物均匀性变差而增大沉缩。4．混凝土强度偏低：混凝土实际强度低于设计标号是混凝土施工重大质量事故，在实际施工中应予以避免。实例分析：2010年7月FC水力发电站使用我公司P·O42.5水泥施工中部分混凝土强度偏低，到现场后发现强度偏低的部位在隧道上部，且同一时间施工的隧道两侧面混凝土强度均正常。隧道内积水很深，不断有水从隧道上部渗出，我们分析认为该用户施工前未对隧道进行防水处理导致混凝土浇筑完成后尚未凝结就不断有水从中渗出，混凝土长时间保持高水灰比导致结构松散，强度偏低。混凝土强度偏低的原因是多方面的：4.1混凝土配合比：水灰比过高（有关文献指出：水泥完全水化所需的水灰比大致为23%左右，水泥用水量减少10%，混凝土强度能提高约15%左右，因此水灰比对混凝土强度影响非常敏感，水灰比过高严重影响混凝土强度）；单方混凝土水泥用量偏少或选用了不符合要求的低标号水泥；粗细骨料配比不合理（如砂率过高等）。4.2集料强度小于混凝土设计强度（如石子压碎值指标达不到要求或其中不利于强度发挥的针片状颗粒太多，砂子过细等。）。4.3施工中振捣不实；养护不到位（如高温季节未进行覆盖和洒水养护，水份散失过快；低温季节保暖措施不到位，混凝土因为霜冻结构遭到破坏）。4.4水泥方面：水泥本身胶砂强度低或虽然水泥胶砂强度较高但调整到混凝土要求塌落度时需水量大而影响到混凝土强度；水泥凝结时间偏长；水泥安定性不良，这种现象在新型干法工艺中极少出现。预防措施：混凝土设计时留足富裕系数，选择合理水灰比和砂率；选用高强度、低需水量、凝结时间适中且均匀性好、品质稳定的水泥以及优质的砂石集料，掺加适量高效减水剂；混凝土成型后做好养护工作。5．混凝土凝结时间偏长实例分析：2008年11月，TL某农户使用P·C32.5水泥浇筑顶楼现浇板，混凝土21小时仍未凝结，笔者赶到现场发现混凝土表面仍在泌水，混凝土尚未初凝。用户自拌混凝土无计量器具，特别是用水完全靠经验，操作工为便于施工混凝土拌得较稀，施工完成后由于水灰比过大，混凝土长时间泌水，且施工后夜间天气较凉用户未对混凝土进行覆盖，水泥水化反应缓慢从而导致混凝土凝结缓慢。由于当天天气晴好，下午16点左右混凝土初凝，施工方及时进行抹面操作，混凝土28天强度通过回弹仪检测能达到C20级，现浇板虽未影响正常使用，但强度有所下降。我们要求用户在后续施工中控制混凝土用水量，尽量选择气温较高时进行施工，夜间注意混凝土保温工作。现场留存的水泥取样进行检验，初凝时间214min，终凝时间277min,3天强度18.9MPa，28天强度39.6MPa，水泥质量不存在问题。混凝土凝结时间偏长主要原因有：5.1混凝土级配不合理导致混凝土强度低于设计标号（如单方混凝土水泥用量少、水灰比过大等等），养护温度低，减水剂或缓凝剂使用过量。5.2水泥方面：水泥凝结时间长，强度严重偏低，保水性差泌水严重。5.3混凝土某些原材料或掺加的减水剂中含有较多缓凝成分（如混凝土中掺加高硫粉煤灰等）。预防措施：选择适当的配合比；加强原材料管理；气温偏低时做好防护工作以免混凝土因受冻而失去强度；选择混合材掺量低，凝结时间短，早期强度高的水泥。6．水泥与减水剂适应性差以及体现到混凝土中的混凝土和易性差、塌落度损失大，混凝土减水剂已经成为现代化混凝土制备技术和施工技术离不开的一种重要组分，各种减水剂的应用更是使混凝土实现高性能的重要措施之一．然而混凝土减水剂与水泥之间有时存在不相适应，并在一定程度上影响着减水剂的应用效果及混凝土的性能．实例分析：2007年7月JD大桥使用我公司P·O42.5水泥配制混凝土时初始塌落度较大，但到达施工工地时塌落度损失很大，施工困难。我们到现场了解到施工时气温较高，水泥及其他原材料温度高，混凝土粉料使用纯水泥（工程需要严禁掺加粉煤灰或矿粉等掺合料），混凝土等级较高（C50、C55级），水灰比控制较小，且混凝土运送至工地施工时间间隔较长。首先我们对水泥自身进行了调整：混合材方面停用了影响适应性的煤矸石石煤渣，水泥比表面积指标由360m2/kg降低至350m2/kg，水泥80μm细度由1.0%提高至1.6%。成品车间对钢球级配及中控操作作出相应调整，减少水泥中过细颗粒特别是小于3μm颗粒的含量，另外公司还对该用户水泥实行专库供应，提高水泥的存放时间以降低水泥温度改善其适应性。公司将调整好的水泥送至用户实验室进行了混凝土实验，并要求减水剂厂家进行现场调配，实验分别就不同水灰比、砂率、减水剂品种及掺量进行了配合比实验，通过三方合作终于圆满解决了塌落度损失问题。出现适应性问题需要从多方面入手进行查找原因：6.1减水剂方面：6.1.1减水剂掺量并非最佳掺量（减水剂在最佳掺量时混凝土工作性最好）。6.1.2混凝土搅拌时间与搅拌速度不合适，减水剂分散效果不好。6.1.3减水剂本身减水率很低。6.1.4减水剂中含不利于适应性发挥的有害物质（如碱含量过高等）。6.2水泥方面：6.2.1水泥熟料中C3A含量偏高，碱含量偏高。6.2.2水泥过细，比面积过高，颗粒级配过分集中，对减水剂吸附较多。6.2.3水泥粉磨时掺加的助磨剂或增强剂等添加剂对适应性有所影响。6.2.4石膏中含有大量半水石膏或硬石膏或工业副产石膏中的影响。6.2.5水泥中掺有对适应性不利的混合材料。实践表明磨细石灰石、磨细矿粉与优质粉煤灰均为水泥中的优质掺和料；而煤矸石、石煤渣与劣质粉煤灰均不利于水泥与减水剂的适应性。6.2.6水泥出厂温度高，存放时间短。一般要求水泥出厂温度控制到75度以内，在不影响生产前提下尽可能将水泥多存放一段时间，因为实验表明经过陈化处理的水泥其适应性会明显改善。6.3混凝土级配不合理；砂石集料含泥量高或其中含有影响适应性的有害物质；天气炎热时砂石集料温度较高导致混凝土拌合物温度过高。预防措施：尽量选用高减水率的减水剂；通过减水剂掺量实验找到最佳掺量点；有条件的可以分两次掺加减水剂（开始拌制混凝土时掺一部分，到达使用地点时再掺一部分）；选用低C3A含量、低碱含量、细度比表面积适中、出厂温度低的水泥；混凝土施工前进行级配实验，除了混凝土强度外，对物料拌合性能也多加关注，优选出最合理配合比；夏季施工时设法降低原材料温度（比如对即将使用的砂石料进行淋水降温等）。7．应用于管桩混凝土时出现管桩挂浆管桩混凝土强度等级较高（C60、C80），一般配置混凝土时水灰比在0.3左右，而经过离心成型脱去一部分水后实际水灰比更是低至0.26左右，这就要求水泥与减水剂有相当好的适应性及较高的早期强度。在管桩的实际生产中较容易出现混凝土拌和物发粘，离心后管桩内壁浆水层很厚从而导致挂浆，影响外观质量和桩身强度。实例分析：2008年12月HJ管桩使用我公司P·O42.5R水泥制作管桩内壁挂浆严重。我们对同时间段使用我公司P·O42.5R水泥的其他几家管桩进行了解后发现均无类似现象，因此可以排除水泥本身影响。到现场后我们发现其石子含泥量较高，且没有石子清洗设备（多家管桩石子使用前均进行清洗），对筒仓中减水剂取样检验胶砂减水率在16%左右。我们建议该单位对石子进行分堆人工清洗，并要求对减水剂进行调整，后挂浆现象明显缓解。我们总结了一些易导致挂浆现