混凝土原材料的检测与控制方法

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。C50混凝土普通运用于高速公路桥梁的上部构造中，由于混凝土配合比设计不合理，引起混凝土的强度不合格、收缩裂缝、外观等质量缺陷的现象常有发生，同时造成生产成本的增大。在桥梁的上部结构中，如梁板等混凝土的设计强度基本上采用C50混凝土或大于C50的混凝土。所以对C50以上混凝土的原材料的选择、配合比的设计、混凝土的施工是至关重要的。下面就对C50以上混凝土的原材料选择、配合比的设计、混凝土的施工需注意的事项，结合本人多年来对桥梁上预应力C50预制25m、30m组合箱梁、预制45mT型梁、现浇箱梁及悬浇箱梁配合比的设计及原材的选择注意要点作如下简述。集料混凝土中集料体积大约占混凝土体积的3/4，由于所占的体积相当大，所以集料的质量对混凝土的技术性能和生产成本均产生一定的影响，在配制C50混凝土时，对集料的强度、级配、表面特征、颗粒形状、杂质的含量、吸水率等，必须认真检验，严格选材。这样才能配制出满足技术性能要求的C50混凝土，同时又能降低混凝土的生产成本。一、细集料砂材质的好坏，对C50以上混凝土的拌和物和易性的影响比粗集料要大。优先选取级配良好的江砂或河砂。因为江砂或河砂比较干净，含泥量少，砂中石英颗粒含量较多，级配一般都能符合要求。山砂一般不能使用，山砂中含泥量较大且含有较多的风化软弱颗粒。砂的细度模数宜控制在2.6以上，细度模数小于2.5时，拌制的混凝土拌和物显得太粘稠，施工中难于振捣，且由于砂细，在满足相同和易性要求时，增大水泥用量。这样不但增加了混凝土的成本，而且影响混凝土的技术性能，如混凝土的耐久性、收缩裂缝等。砂也不宜太粗，细度模数在3.3以上时，容易引起新拌混凝土的运输浇筑过程中离析及保水性能差，从而影响混凝土的内在质量及外观质量。C50泵送混凝土细度模数控制在2.6～2.8之间最佳，普通混凝土控制在3.3以下。另外还要注意砂中杂质的含量，比如云母、泥的含量过高，不但影响混凝土拌和物的和易性，而且影响混凝土的强度、耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等其他性能。含泥量不超过2%，云母含量小于1%.二、粗集料粗集料的强度、颗粒形状、表面特征、级配、杂质的含量、吸水率对C50混凝土的强度有着重要的影响。配制C50以上混凝土对粗集料的强度的选取是十分重要的，高强度的集料才能配制出高强度的混凝土。应选取质地坚硬、洁净的碎石。其强度可用岩石立方体强度或碎石的压碎指标值来测定，岩石的抗压强度应比配制的混凝土强度高50%.一般用碎石的压碎指标值来间接判定岩石的强度是否满足要求。碎石的压碎指标值水成岩（石灰岩、砂岩等）小于10%、变质岩（片麻岩、石英岩等）或深层火成岩（花岗岩等）小于12%、喷出岩火成岩（玄武岩等）小于13%.粗集料的颗粒形状、表面特征对C50以上混凝土的粘结性能有着较大的影响。应选取近似立方体的碎石，其表面粗糙且多棱角，针片状总含量不超过8%.影响C50以上混凝土的强度重要因素有集料的强度、水泥石、水泥石与集料之间的粘结强度，而混凝土中最薄弱的环节是水泥石和集料界面的粘结。由于粗集料的表面粗糙、粒径适中，这样提高了混凝土的粘结性能，从而提高了混凝土的抗压强度。集料的级配是指各粒径集料相互搭配所占的比例，其检验的方法是筛分。级配是集料的一项重要的技术指标，对混凝土的和易性及强度有着很大的影响。配制C50混凝土最大粒径不超过31.5mm，因为C50混凝土一般水泥用量在440～500kg/m3，水泥浆较富余，由于大粒径集料比同重量的小粒径集料表面积要小，其与砂浆的粘结面积相应要小，其粘结力要低，且混凝土的均质性差，所以大粒径集料不可能配制出高强度混凝土。集料的级配要符合要求且集料的空隙要小，通常采用二种规格的石子进行掺配。如5～31.5mm连续极配采用5～16mm和16～31.5mm二种规格的碎石进行掺配。5～25mm连续级配采用5～16mm和10～25mm二种规格进行掺配。掺配时符合级配要求的范围内，可能有二种或三种掺配方案，选取其中体积密度较大者使用，因体积密度大则空隙率小。如有二种掺配方案分别为30：70和20：80，其掺配结果均符合级配范围要求，测定二者的体积密度，前者大，则应选取掺配比例为30：70的使用。集料中的泥土、石粉的含量要严格控制，其含量大，不但影响混凝土拌和物的和易性，而且降低混凝土的强度，影响混凝土的耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等。其含泥量要小于1%.1.2水泥，优