高性能混凝土產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的若干思考(編輯修改稿)
2025-07-19 14:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的良好初衷。部分水泥生產(chǎn)廠和粉磨站(配制廠) 提供的普通水泥，其中的混合材種類(lèi)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破國(guó)際的限定要求，尤其在市場(chǎng)供求關(guān)系失衡，價(jià)格上揚(yáng)建設(shè)過(guò)熱的景氣條件下，這一現(xiàn)象更加突出。而現(xiàn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)對(duì)普通水泥燒失量的限值為5 % ，明顯過(guò)于寬松，使上述企業(yè)在混合材使用上更加游刃有余。預(yù)拌混凝土企業(yè)在水泥驗(yàn)收檢驗(yàn)中又往往將燒失量指標(biāo)忽略，事實(shí)上普通水泥的燒失量超過(guò)4%已相當(dāng)普遍，導(dǎo)致當(dāng)前水泥的需水量明顯上升，目前普通水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量均值已突破27 %。同一廠家一年內(nèi)強(qiáng)度極差超過(guò)10MPa不在少數(shù)，對(duì)外加劑適應(yīng)性問(wèn)題日益加?。徊糠炙嗥髽I(yè)摻入大量輕燒態(tài)的火山灰混合材，引起混凝土嚴(yán)重泌水，并使混凝土體積明顯減縮，并發(fā)生塑性開(kāi)裂；一些水泥粉磨站(配制廠) 將從不同水泥廠采購(gòu)的熟料和不同電廠排放的粉煤灰分別混于一倉(cāng)，用于配制普通水泥；另一些發(fā)生水泥購(gòu)并的集團(tuán)企業(yè)，不同產(chǎn)地的熟料冠以同一牌號(hào)銷(xiāo)售，致使同一廠家同一牌號(hào)的水泥礦物組成差異懸殊，需水量和凝結(jié)時(shí)間令預(yù)拌混凝土企業(yè)無(wú)法掌控。 盡管水泥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水泥出廠強(qiáng)度有最低限制要求，但該限值為企業(yè)內(nèi)控指標(biāo)。對(duì)水泥用戶驗(yàn)收而言，仍適用于國(guó)標(biāo)， ，仍為合格品。某預(yù)拌混凝土企業(yè)使用一水泥中轉(zhuǎn)站(含配制) 提供的P Ⅱ 水泥，并用大摻量礦粉和粉煤灰配制泵送混凝土，因發(fā)生混凝土強(qiáng)度不合格，追溯后發(fā)現(xiàn)該批水泥28d ，后經(jīng)多方證實(shí)，該水泥中轉(zhuǎn)站在中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)中，仍大量摻加礦粉和粉煤灰，且達(dá)到了普通水泥的摻加水平，但提供的水泥質(zhì)保單上，28d 強(qiáng)度均大于58MPa 。對(duì)利潤(rùn)追求的最大化及市場(chǎng)供求關(guān)系的改變，可以使少數(shù)水泥企業(yè)利令智昏地改變既定的質(zhì)量管理體系，這著實(shí)是一個(gè)令混凝土技術(shù)人員困惑不已的現(xiàn)實(shí)難題。 綜上所述，水泥品質(zhì)的現(xiàn)狀已成為制約高性能混凝土產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的嚴(yán)重瓶頸，從高性能混凝土產(chǎn)業(yè)化發(fā)展著言，水泥生產(chǎn)工藝中應(yīng)取消摻加混合材，普通水泥應(yīng)盡快退出歷史舞臺(tái)。允許在水泥生產(chǎn)中摻加混合材，即增加了水泥質(zhì)量中的不確定因素，給混凝土質(zhì)量控制帶來(lái)不可逾越的質(zhì)量盲點(diǎn)，對(duì)混凝土耐久性提高構(gòu)成潛在威脅?；旌喜牡氖褂脩?yīng)改由水泥廠的“暗箱”操作為預(yù)拌混凝土企業(yè)的“陽(yáng)光”配制，即依據(jù)不同的使用功能，選擇適宜的功能型摻合料。3．3 高性能混凝土對(duì)水泥細(xì)度要求 水泥標(biāo)準(zhǔn)中的細(xì)度指標(biāo)對(duì)高性能混凝土配制用水泥并不具有重要意義。過(guò)高的細(xì)度對(duì)外加劑吸附量大，且在低水膠比條件下，易產(chǎn)生自收縮。以同種水泥不同的細(xì)度在一定的水灰比和外加劑用量下，凈漿流動(dòng)度隨水泥細(xì)度的增大而下降[6 ] 。一些熟料燒成質(zhì)量較差的水泥廠，為滿足早期強(qiáng)度往往以提高粉磨細(xì)度來(lái)達(dá)到，導(dǎo)致對(duì)外加劑適應(yīng)性變差。此外，水泥顆粒中(4～30)μm 的顆粒對(duì)強(qiáng)度貢獻(xiàn)最大，大于60μm的顆粒僅起填充作用，小于3μm 的顆粒對(duì)減少泌水，早強(qiáng)有利；水泥顆粒分布窄，顆粒堆積的空隙率大，水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量大，凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，早期強(qiáng)度低，與外加劑相容性差[7 ] 。配制高性能混凝土的水泥，應(yīng)具有連續(xù)的顆粒分布級(jí)配，使水泥粉體達(dá)到最佳堆積密度，用水量最低，與外加劑匹配性強(qiáng)。因此，高性能混凝土用水泥的細(xì)度，應(yīng)以顆粒分布級(jí)配表征，取代目前的細(xì)度評(píng)價(jià)法。4 高性能混凝土的體積穩(wěn)定性4．1 提高混凝土體積穩(wěn)定性的技術(shù)途徑 預(yù)拌混凝土是國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本國(guó)策，但由此也引發(fā)了混凝土早期開(kāi)裂的負(fù)面影響，普通泵送混凝土28d 干縮值為(3～6)104 ，而高強(qiáng)高性能混凝土因膠結(jié)材用量高，采用超細(xì)外摻料低水膠比，早期的自收縮可達(dá)(2～4) 104 。經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)[8] ，摻加粉煤灰和礦粉的泵送混凝土從加水至混凝土初凝時(shí)段的塑性收縮率更達(dá)(～) %，在一定的約束條件下，早期開(kāi)裂趨勢(shì)增強(qiáng)。現(xiàn)代混凝土的體積穩(wěn)定性問(wèn)題日益突出，這些體積穩(wěn)定性涉及到混凝土早期裂縫的形成和擴(kuò)展。因此，在高性能混凝土產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中，必須引入具有減縮、補(bǔ)償收縮為功效的設(shè)計(jì)理念，合理選材，從源頭上采取措施提高混凝土的體積穩(wěn)定性。如三峽大壩混凝土采用中熱水泥，并控制水泥中MgO 含量達(dá)(～) %，利用方鎂石水化產(chǎn)生體積膨脹，補(bǔ)償混凝土降溫階段的溫度收縮。近年來(lái)，流行了以硫鋁酸鈣膨脹劑為膨脹源補(bǔ)償混凝土收縮的配合比設(shè)計(jì)思路，并被大量用于混凝土墻、頂板等上部結(jié)構(gòu)。因鈣礬石對(duì)養(yǎng)護(hù)條件相對(duì)苛刻，必須以充分的水份供給為前提，然而目前的施工條件既無(wú)法保證垂直墻板的保濕養(yǎng)護(hù)，又不能滿足頂板的大面積覆蓋保濕，頂板澆搗后處于太陽(yáng)曝曬的情景司空見(jiàn)慣，結(jié)果出現(xiàn)了更為嚴(yán)重的干縮裂縫。許多膨脹劑廠商夸大產(chǎn)品功能，利用業(yè)主發(fā)展商對(duì)混凝土抗裂防水的迫切要求，在名稱(chēng)上故弄玄虛，將硫鋁酸鈣膨脹劑冠以抗裂防水劑，使缺乏材料研究背景的設(shè)計(jì)院輕易采信，導(dǎo)致因膨脹劑設(shè)計(jì)使用不當(dāng)而引發(fā)的混凝土開(kāi)裂事故不斷。值得一提的是，具有減縮、補(bǔ)償收縮雙功效的混凝土體積穩(wěn)定劑的開(kāi)發(fā)，滿足了高性能混凝土對(duì)體積穩(wěn)定性的要求[9] 。以該體積穩(wěn)定劑(2～6)%摻入普通粉煤灰、礦粉中，在氣干狀態(tài)下的28d 104以下，在水中的膨脹值為(～) 104，同時(shí)也提高了混凝土的抗介質(zhì)滲透等耐久性能。 混凝土體積穩(wěn)定性研究中的三階段劃分 近年來(lái)，在方興未艾的礦渣微粉研究熱中，大量的研究偏重于“大摻量取代”、“活性指數(shù)”等強(qiáng)度效應(yīng)和耐久性提高的復(fù)演性試驗(yàn)中，對(duì)礦渣微粉的應(yīng)用技術(shù)缺乏深入研究，尤其是對(duì)摻礦渣微粉混凝土塑性階段的泌水性能仍處于研究盲點(diǎn)。對(duì)混凝土的體積穩(wěn)定性研究應(yīng)包括不可分割的三個(gè)階段：一階段，從加水到混凝土初凝，混凝土從流動(dòng)狀態(tài)到塑性喪失期，此階段混凝土固相顆粒沉降，伴隨泌水發(fā)生，體積減縮，為塑性收縮期；二階段，混凝土初凝之后到24h 齡期，混凝土由塑性轉(zhuǎn)型為彈粘性體，該時(shí)段以混凝土自收縮最為顯著集中，為自收縮階段；三階段，24h 齡期后為干縮期。三個(gè)階段的基準(zhǔn)零點(diǎn)界限清晰，測(cè)試方法相對(duì)獨(dú)立，其中第三階段實(shí)測(cè)的干縮值包含了一部分后期的自收縮。當(dāng)前學(xué)術(shù)界較關(guān)注于后兩個(gè)階段，對(duì)第一階段混凝土塑性收縮率的評(píng)價(jià)極其影響因素的研究表明[8] ，摻礦渣微粉混凝土的塑性收縮率隨礦粉摻量的提高而增大，摻量從25%提高至50% ，
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