行业资讯
热点专题
您现在的位置是:首页>行业资讯
数字量化混凝土实用技术 ----- 贵阳培训总结
admin在2020-09-15发布 频道: 标签:
     
数字量化混凝土实用技术
              ----- 贵阳培训总结
 朱效荣  赵志强 敏 朱东敏  唐久平
\
    近年来由于水泥行业的大规模兼并重组,我国的水泥企业越来越大,设备越来越先进,生产的水泥产品相对而言质量比以前稳定。矿物掺合料的生产由于资源的相对集中,生产企业设备的大型化,产品质量也比以前稳定。外加剂作为一种化工合成的产品,由于各厂家都采用现场试验的方法验收,质量是稳定的。随着建设规模的增大以及环境治理力度的增加,砂石骨料的供应渐趋紧张,导致砂子的质量波动非常大,严重影响混凝土的质量。
    在当前混凝土的生产过程中,除了根据原材料技术参数设计配合比,大多数混凝土生产企业都已经有固定的配合比,当原材料质量稳定的时候,生产过程是稳定的,混凝土产品的质量也是稳定的。当原材料的质量发生变化时,如果配合比没有调整,就会引起混凝土质量的变化。经过近几年现场调研和分析,当前混凝土生产过程中影响混凝土质量的最主要原因是砂子质量的波动,主要表现在紧密堆积密度的变化、含石率的变化、吸水率的变化以及级配的变化。
    根据多组分混凝土理论和数字量化混凝土技术原理可知,当前砂子紧密堆积密度变化的主要原因是矿山资源的多元化,母岩密度的变化以及机制砂中石粉含量的波动。砂子含石率的变化主要原因是由于砂子生产、运输及堆垛过程中砂子离析引起的。在混凝土生产过程中,铲车总是先铲取外围含粗颗粒的砂子,最后使用中间细粉较多的砂子,导致混凝土生产过程中粒径4.75mm以上小石子含量不同。砂子吸水率的变化主要是由于制造砂子的母岩开口空隙率不同、砂子含粉量不同以及砂子含水率不同引起的。砂子级配不好的主要原因是由于在堆垛过程中砂子的离析引起的。
    为了解决混凝土生产应用过程中出现的各种问题,充分利用再生骨料配制高性能混凝土,特别是解决利用高吸附性砂配制混凝土的技术难题,由混凝土科技网和混凝土视频网在贵州贵阳组织了这次培训,有来自全国各地的六十多位业界精英参加了培训,其中有8个单位带来了混凝土试配的原材料进行现场试配。
    9月10日上午8时整由贵州成智重工科技有限公司朱东敏董事长讲解了绿色机制砂、石生产过程与高性能混凝土的制备,在此对朱东敏董事长精彩的讲解和无私的奉献表示真挚的谢意!
\
\
    9月10日上午8时40分由朱效荣教授介绍了数字量化混凝土实用技术,主要包括混凝土原材料参数、配合比设计、固定胶凝材料调整混凝土配合比,利用一组已知配合比和强度设计一系列工程要求的混凝土配合比,根据砂子含泥量调整混凝土配合比,超长保坍缓凝外加剂的复配方法。其中的核心技术包括砂子紧密堆积密度测定的压力值确定的依据和方法,传统意义说的水胶比和有效水胶比的区别,利用石子空隙率和砂子紧密堆积密度确定砂子用量的原理,外加剂只能用于增加混凝土拌合物流动性而不能减水的原因,所有学员掌握了计算方法和计算过程。最后由双利集团介绍了聚羧酸减水剂的合成技术。
\
\
\
\
\\
\
\
会议现场实拍
    9月11日利用8家企业带来的原材料进行了现场操作培训,上午由赵志强高级工程师负责砂子技术参数的检测培训,由朱效荣教授负责石子技术参数的检测培训,由唐久平高级工程师负责外加剂与胶凝材料适应性试验培训,下午由朱效荣教授负责配合比设计计算和试配的现场指导,具体的配合比设计由学员自己计算,用混凝土试配计算器验证后进行试配试验。采用8家企业的原材料全部一次性配制出了工作性优异的混凝土,学员非常满意,培训取得了圆满成功。
    经过三天紧张的数字量化混凝土实用技术培训交流,培训达到了预期的效果。共有来自全国各地的49家公司,分别是阿尔山市益源建材经销有限公司,安徽阜阳恒昌鑫和商品混凝土有限公司,巴中市创兴新型建材有限公司,亳州市建安建材有限责任公司,达州首旺砼业有限公司,封丘县博力建材有限公司,阜阳市恒岩新型建材有限公司,耿马浩海建材有限公司,广东天章信息纸品有限公司,广西交通科学研究院有限公司,广元汉远建材有限责任公司,广元唯中预拌混凝土有限公司,广州市国丰混凝土有限公司,贵州成智重工科技有限公司,贵州昆隆建材有限公司,汉中君安建材检测有限公司,河北广中建筑工程有限公司,河南省天汇建材有限公司,湖北斯力凯新型材料有限公司,江苏瑞凯新材料科技有限公司,兰州天创科源新型建材有限公司,临沂宝隆混凝土有限公司,灵石县杰瑞混凝土有限公司,洛阳市新尧商品混凝土有限公司,眉山市启贵商品混凝土有限公司,南宁轨道交通混凝土有限公司,南通年峰建设工程有限公司,宁县瑞泰混凝土有限责任公司,攀枝花天硕商品混凝土有限责任公司,萍乡市港萍混凝土有限公司,迁安市路桥混凝土有限公司,三门峡天汇建材有限公司,陕西渤海特种材料有限公司,四川双利新材料有限公司,通江县旭峰建筑工程有限公司,卫辉市东科新型材料有限公司,五寨县宏基商砼有限公司,西安秦力混凝土有限公司,西安小砼匠环保科技有限公司,襄城县丰盈实业有限公司,邢台天泉混凝土有限公司,亿龙旭峰建材有限公司,张家港市大成混凝土有限公司,张家港市永记商品混凝土有限公司,长沙益友建材科技有限公司,浙江美立固新材料有限公司,浙江瑞利交通建设工程检测有限公司和资兴百乐环保建材有限公司,感谢他们的信任和支持!本次培训主要进行了三个部分:1、多组分混凝土理论,让所有参会学员掌握了一种混凝土配合比设计计算新方法;2、原材料检测及配合比设计计算,学员掌握了外加剂掺量调整的一种新方法,超长缓凝保坍外加剂的复配方法,砂石骨料技术指标确定的新方法以及混凝土配合比设计计算的过程,电子计算表格的使用;3、现场用8家企业带来的原材料试配混凝土,他们分别是四川省眉州市启贵混凝土有限公司,四川省广元市唯中预拌混凝土有限公司,安徽省亳州市建安建材混凝土有限公司,河北省邢台市天泉混凝土有限公司,河南省三门峡市天江建材有限公司,陕西省西安市秦力混凝土有限公司,河北省唐山市迁安路桥有限公司以及广西南宁轨道交通混凝土有限公司,使学员实现学以致用,将学到的理论应用于实践,以便于在生产过程中混凝土质量的控制。

第一部分、培训简介
一、当前混凝土行业存在的问题
1 技术理论需要完善
1.1 、混凝土技术理论发展概况
    自波特兰水泥诞生以来,水泥混凝土技术发展过程中出现了各种不同的理论,目前国际上公认的有1918年艾布拉姆斯(D.A.Abrams)提出的混凝土强度与水灰比之间的计算公式,1920年格里菲斯(A.A.Griffith)提出的脆性断裂理论,1930年瑞典学者保罗米(Bolomy)提出的混凝土强度与水泥强度和水灰比之间的计算公式。这些理论对混凝土技术的发展发挥了重要的作用。新中国成立以来,我国的混凝土行业得到了快速的发展。在混凝土水化机理方面,吴中伟院士提出了中心质假说。在配合比设计方面,陈建奎教授和王栋民教授提出了全计算法,朱效荣教授提出了多组分混凝土理论。这些技术理论在不同的领域得到推广和应用,满足了社会发展不同阶段的建设需求,促进了我国混凝土技术的进步。
1.2 水灰比与强度之间的关系需要完善
    由于经典理论创立的时候还没有外加剂,配制的混凝土强度等级都不高,只有能够成型的混凝土拌和物凝结硬化后才能够形成混凝土。这种情况下配制混凝土必须加入足量的水分,混凝土拌和物用水量越多浆体凝固后水分蒸发形成的孔隙越多,形成的混凝土强度越低。因此得出水灰比越小,混凝土强度越高的结论。对于C40以下塑性混凝土而言,用于质量控制非常有效。随着工程项目对技术要求的提高,现代的混凝土已经广泛使用了外加剂,特别是减水剂的大量使用,使混凝土配制过程中加入比以前更少的水也可以让混凝土拌和物具有很好的流动性。对于C50及以上混凝土,由于使用较低的水灰比,通过提高减水剂实现拌和物的流动,导致混凝土拌和物粘度大,不易泵送,成型的混凝土早期强度高,后期强度不增长甚至倒缩的现象。因此完善理论,确立水灰比和强度之间的准确对应关系,才能更好地适应生产。
1.3 用砂率控制混凝土包裹性的理念需要改变
    由于砂率是砂石用量的质量百分比,属于衡器确定的数据。包裹性是体积问题,属于尺寸问题,属于量器确定的数据。当砂石技术指标符合假定的基础时,用砂率解决混凝土包裹性问题,能够满足配合比设计需要,可以通过调整砂率控制混凝土的包裹性。目前使用的砂石料密度发生了很大的变化,在砂率相同的情况下,砂子和石子的体积完全不同,传统观念下砂率合理并不能保证混凝土包裹性良好。因此改变观念,建立砂石合理用量的计算方法非常有必要。
1.4 外加剂在混凝土中的功能需要准确定位
    外加剂已经成了混凝土不可或缺的组分,特别是减水剂已经广泛应用于所有的预拌混凝土行业。准确的说,泵送剂属于胶凝材料的表面活性剂,主要作用是降低浆体的表面张力,使浆体变成圆球型结构,便于流动。因此泵送剂合理的作用是提高胶凝材料浆体的流动性,而不是用于减水。因此准确定位外加剂在混凝土中的作用显得非常必要。
1.5 混凝土耐久性设计的目标需要量化
    混凝土是一种人造的石材,要提高耐久性,达到和天然石材一样的耐久性,就要做到浆体完全包裹砂石使混凝土形成一个统一的整体抵抗外力破坏,浆体和砂石的界面粘结强度较高在外力作用下不会开裂预防浆骨分离,浆体内部均匀、致密、稳定且无缺陷预防侵蚀性介质的腐蚀。为了提高混凝土的整体性实现浆体对砂石料的完全包裹,就必须确定混凝土中胶凝材料的最佳用量。为了提高混凝土质地均匀性防止在外力作用下浆骨分离引起混凝土开裂,就必须确定合理的配合比与生产工艺提高界面粘结强度。为了预防侵蚀性介质渗透对混凝土的破坏,就必须通过增加混凝土浆体的密实度提高混凝土的抗渗性。由于工程项目的耐久性技术要求是明确的,因此在混凝土配合比设计理论中必须建立耐久性指标与设计参数的对应关系。
2 混凝土生产过程存在的问题
2.1 水泥性能发生了巨大的变化
    经过近三十年的快速发展,水泥性能发生了巨大的变化。(1)水泥的早期强度越来越高,后期强度增长缓慢,60d至90d时水泥胶砂强度基本上没有增长甚至有所下降。(2)水泥越来越细,水化速度越来越快,水化放热集中,使混凝土内外温差加大,导致混凝土结构内部细微裂缝增加,增加了混凝土开裂的机会。(3)混合材掺量过高,使水泥的性能与传统的硅酸盐系列水泥性能大相径庭。(4)助磨剂的大量使用使水泥与外加剂的适应性变差。因此在水泥的使用过程中就要研究水泥性能的改变对混凝土性能的影响。
2.2 胶凝材料强度快速检测
    水泥强度是混凝土强度计算的最主要来源,能够快速测量水泥、矿渣粉和粉煤灰的强度是混凝土强度能够保证的关键。由于目前混凝土企业具有生产规模大、峰值高和连续性差的特点,因此胶凝材料进场就直接使用的情况特别普遍,导致许多企业在没有测量胶凝材料强度的条件下就使用了,这样就会引起生产企业对混凝土强度的失控。因此建立快速检测水泥、矿渣粉和粉煤灰强度的方法非常必要。
2.3 砂子的质量需要同步控制
    当前影响混凝土质量的一个因素是砂子质量的波动,主要表现在紧密堆积密度的变化、含石率的变化、吸水率的变化以及级配的变化。砂子紧密堆积密度变化的主要原因是矿山资源的多元化,母岩密度的变化以及机制砂中石粉含量的波动。砂子含石率的变化主要原因是由于砂子生产、运输及堆垛过程中砂子离析引起的。在混凝土生产过程中,铲车总是先铲取外围含粗颗粒的砂子,最后使用中间细粉较多的砂子,导致混凝土生产过程中粒径4.75mm以上小石子含量不同。砂子吸水率的变化主要是由于制造砂子的母岩开口空隙率不同、砂子含粉量不同以及砂子含水率不同引起的。砂子级配不好的主要原因是由于在堆垛过程中砂子的离析引起的。这就要求企业建立与砂子质量变化对应的混凝土质量控制体系。
2.4 外加剂与砂子的适应性问题
    关于外加剂的适应性,以前指胶凝材料与外加剂的适应性,由于机制砂和再生骨料的大量应用,砂子中石粉含量提高,对外加剂的吸附能力增强,因此在配制混凝土的过程中不仅要解决外加剂与胶凝材料的适应性,同时还要解决外加剂与砂子的适应性,对混凝土研发单位、外加剂企业和混凝土生产企业提出了新的要求,需要研究解决外加剂与砂子适应性的有效措施。
2.5 配合比设计的动态化
    目前国内混凝土企业的生产规模都较大,每一天都会针对不同的工程项目生产不同强度等级的混凝土,因此经常出现同一批原材料生产很多品种混凝土的情况,也存在完全不同的原材料同时供应同一个工地的情况。固定配合比搞生产已经无法适应混凝土企业生产的要求,研究智能化混凝土配合比设计和生产技术,实现动态化配合比设计和动态化生产质量控制技术势在必行。
3 混凝土施工过程存在的问题
3.1 混凝土拌和物坍落度损失问题
    坍落度损失是混凝土施工过程中共性的问题,产生的原因在以前主要是水泥、矿渣粉和粉煤灰引起的。当前由于天然砂含泥量的提高以及机制砂含粉量的增加,吸附了对应比例的外加剂,使混凝土拌和物的坍落度损失变大,如何减少混凝土拌和物坍落度损失是目前混凝土施工过程中必须解决的问题。
3.2 现场二次加水必须杜绝
    在施工现场进行二次加水是当前混凝土施工现场存在的通病,一种是由于混凝土工为了减少自己的劳动量引起的盲目加水,严重影响混凝土强度,另一种是由于混凝土拌和物粘度大、坍落度小以及无法泵送引起的加水。因此准确分析施工过程中二次加水的原因,提出合理的解决方案非常必要。

二、解决当前混凝土技术问题的方法
1 技术理论的完善
1.1 多组分混凝土理论
    为了配制优质的混凝土,改善混凝土的耐久性,适应工程建设对混凝土质量的要求,解决当前混凝土行业存在的各种问题,采用多组分混凝土理论进行配合比设计和质量控制显得非常重要。多组分混凝土强度理论准确定义了水泥、掺和料、砂、石、外加剂和拌和用水量与强度的对应关系。只要检测出水泥的强度、密度、比表面积和需水量;矿渣粉、粉煤灰和硅灰的活性系数、密度、比表面积和需水量比;外加剂的减水率和掺量;砂子的紧密堆积密度、含石率、含水率、含泥量和压力吸水率;石子的堆积密度、空隙率、表观密度和吸水率。
    计算出胶凝材料水化形成的标准稠度浆体的强度σ(MPa);胶凝材料填充强度贡献率u;硬化密实浆体在混凝土中的体积百分比m,就可以广泛用于多组分混凝土强度的早期推定、混凝土配合比设计、固定胶凝材料调整配合比、利用已知配合比数据设计一系列新混凝土配合比和根据砂石含泥量调整混凝土配合比。是符合当前工程实际的混凝土技术理论。
1.2 选定最佳的水胶比
    根据多组分混凝土理论,水胶比与混凝土强度之间的关系以胶凝材料标准稠度用水量对应的水胶比为界限分两个部分,当水胶比小于这个值时,随着水胶比的增加,混凝土的强度提高。当水胶比大于这个值时,随着水胶比的增加,混凝土的强度降低。胶凝材料浆体在标准稠度时对应的水胶比,混凝土强度最高,因此在混凝土配合比设计过程中,将胶凝材料标准稠度用水量对应的水胶比定义为胶凝材料的最佳水胶比。客观地说,水泥的强度和用量决定混凝土强度,水胶比影响混凝土强度。配制混凝土时,最佳的水胶比只有这一个值,并且用最佳水胶比配制的混凝土浆体收缩最小,抗渗和抗冻性最好,拆模后碳化值最小,对耐久性改善最明显。当前大多数术资料介绍的技术是混凝土水胶比大于最佳水胶比的情况,特别适应C40及以下强度等级的普通混凝土。对于C50以上强度等级高强混凝土来说,由于配制混凝土时胶凝材料用量较大,化学反应所需的水增加,混凝土强度增长规律符合水胶比小于最佳水胶比的情况,因此配制混凝土的过程中适当提高水胶比有利于混凝土性能的改善和强度的提高。盲目降低水胶比是错误的,过低的水胶比将会导致混凝土配制过程中用水量太低、外加剂掺量过高和混凝土拌和物粘度过大的问题,配制的混凝土早期强度高,后期强度不增长甚至倒缩,如果养护不及时还容易造成混凝土开裂。
1.3 确定最佳砂率
    由于砂率是砂石用量的质量百分比,属于衡器确定的数据。包裹性是体积问题,属于尺寸问题,属于量器确定的数据。当砂石技术指标符合假定的基础时,用砂率解决混凝土包裹性问题,能够满足配合比设计需要,可以用通过调整砂率控制混凝土的包裹性。以前假定砂子堆积密度1550±100kg/m3,而现场砂子的堆积密度为1100kg/m3~2300kg/m3,假定石子堆积密度1650±100kg/m3,而现场石子的堆积密度为1200kg/m3~1800kg/m3,与假设区别很大。
    
以前的假定基础已经不复存在,假定不能成立。在配合比设计过程中砂石用量的计算就应该以现场检测的数据为准。砂子用量应该是用砂子的紧密堆积密度和石子的空隙率确定,石子体积用量应该是1m3混凝土中扣除胶凝材料浆体体积和砂子体积之后的体积值,石子用量等于这个体积与石子的表观密度乘积求得,不能用假定容重和假定砂率确定。这样确定的砂率最合理,配制的混凝土匀质性最好,体积稳定性最佳,最有利于预防混凝土开裂,提高建筑物和构筑物的寿命。
1.4 准确定位外加剂的功能
    准确地说,混凝土泵送剂属于胶凝材料的表面活性剂,主要作用是降低胶凝材料浆体的表面张力,使浆体变成圆球型结构,提高混凝土拌和物的流动性。因此混凝土泵送剂合理的作用是提高胶凝材料浆体的流动性,不是用于减水。在混凝土用水量合理的情况下,为达到相同的工作性,随着胶凝材料用量的增加,外加剂的实际用量增加,但是外加剂掺量与胶凝材料的质量百分比随着胶凝材料用量的增加而降低。也就是说,配制 C20~C100混凝土,胶凝材料用量为300kg~600kg,推荐掺量为2%的外加剂用量在 6kg~10kg,外加剂合理的百分比掺量并不是固定2%,而是随着胶凝材料的增加而降低,呈下降趋势。
1.5 确定胶凝材料用量的合理范围
    按照填充理论,石子是混凝土的骨架,砂子填充在石子的空隙中,胶凝材料填充在砂子的空隙中。合理的砂子体积用量等于1m3石子中石子空隙的体积,合理的胶凝材料体积用量等于1m3混凝土中砂子的空隙体积。符合标准的石子空隙率为30%~45%,砂子空隙率为35%~45%。目前配制混凝土时使用的复合胶凝材料的密度平均值在2850±100kg/m3
    
在配制混凝土的过程中,同时取空隙率最小的砂子和石子时使用的胶凝材料B的用量最少,\;同时取空隙率最大的砂子和石子时胶凝材料B的用量最多,\,为了实现胶凝材料对砂石空隙的完全填充以及浆体对砂石的完全包裹,在多组分混凝土理论中确定胶凝材料用量控制在300kg~600kg。
1.6 确定泌水系数
    在混凝土配制过程中,一直都是通过试验测量混凝土拌和物的泌水率或者压力泌水率,是一项非常有效的方法,数据非常准确。为了实现在配制混凝土前预先计算出泌水量,在配制混凝土的过程中直接将这部分水扣除,实现混凝土拌和物不泌水,就像预应力混凝土通过施加预应力预防混凝土开裂的原理一样。在这里提出了泌水系数的概念,考虑预拌混凝土最小胶凝材料用量为300kg,在配制混凝土的时候,胶凝材料浆体增加,混凝土达到同样的坍落度所用的水就会降低,这个降低的数据可以通过计算求得。如果混凝土试配使用了水泥C、矿渣粉K、粉煤灰F和硅灰Si,定义泌水系数:
\
1.7 确定最佳的胶凝材料拌和用水量
    在现场配制混凝土的时候,随着胶凝材料用量增加,浆体量增多,达到同样的坍落度用水量会减少,如果还按照标准稠度用水量拌制胶凝材料,就会出现轻微泌水,为了计算究竟能够泌出多少水,胶凝材料搅拌应该用多少水,就把胶凝材料用量中的水区分为化学反应用水量,占标准稠度用水量的三分之二,针对胶凝材料这个数值是固定的。粘结用水量占标准稠度用水量的三分之一,当浆体量增加的时候,没有凝固的浆体如同液体一样,自动下沉,在相同工作性的状态下,对浆体本身产生压力,一部分水分被挤压出来,表现为泌水。在计算混凝土配合比的时候,化学反应的水占标准稠度用水量的三分之二不变,达到同样的粘结效果和工作性时粘结用水量会随着浆体的增加而降低,降低后粘结用水量应该是标准稠度的三分之一中扣除泌水的部分。所以计算胶凝材料拌和用水量的过程中使用化学反应的用水量采用标准稠度用水量乘以三分之二保证化学反应正常进行,粘结用水量是以胶凝材料标准稠度用水量的三分之一为基准,在三分之一后边乘了1-Mw,也就是泌水后应该加入混凝土中的水分,保证粘结效果但不会泌水。胶凝材料拌和用水量W1可以用下式计算:
\
1.8 混凝土耐久性设计的原理
    天然石材经久耐用,是耐久性优异的建筑材料,分析其组成可知,所有经久耐用的天然石材都具有整体性好、质地均匀和内部结构致密的特点。混凝土是一种人造的石材,要提高耐久性,达到和天然石材一样的耐久性,就要做到浆体完全包裹砂石使混凝土形成一个统一的整抵抗外力破坏,浆体和砂石的界面粘结强度较高在外力作用下不会开裂预防浆骨分离,浆体内部均匀、致密、稳定且无缺陷预防侵蚀性介质的腐蚀。为了提高混凝土的整体性实现浆体对砂石料的完全包裹,就必须确定混凝土中胶凝材料的最佳用量。为了提高混凝土质地均匀性防止在外力作用下浆骨分离引起混凝土开裂,就必须确定合理的配合比与生产工艺提高界面粘结强度。为了预防侵蚀性介质渗透对混凝土的破坏,就必须通过增加混凝土浆体的密实度提高混凝土的抗渗性。
2 生产过程中各种问题解决的方法
2.1 机制砂级配问题的解决方法
    当前机制砂已经大量使用,在配制混凝土的过程中,大多数机制砂存在级配不合理,细度模数大,石粉含量较高的问题。机制砂级配合理的范围:0.63mm,0.315mm,0.16mm三级分计筛余的最佳值为各20%,对于级配不合理的情况,可以经过现场检测解决,缺什么补什么,缺多少补多少。如果机制砂当中0.075mm以下细石粉含量低于20%,最好不要考虑用这部分石粉代替胶凝材料,而应该考虑砂子合理的预湿用水量,具体方法就是采用压力吸水的方法测出砂子的压力吸水率,将砂子的预湿用水量控制在这个合理值就行。如果机制砂当中小于0.075mm的石粉含量大于20%,就考虑适当增加0.63mm,0.315mm,0.16mm三级分计筛余的砂子,也可以适当掺加中粗砂,降低砂子中细石粉的比例。因为石粉是磨细的石子,属于非活性材料,一般没有化学反应活性,只有填充效应,所以不要当胶凝材料使用。在混凝土配合比设计和试配过程中将机制砂根据需水量直接预湿,就可以配制出工作性良好的混凝土拌和物,保证了混凝土拌和物的匀质性和顺利施工,实现混凝土强度的一致性,保证混凝土结构的安全和耐久性。
2.2 外加剂物理分散消耗量的确定
   在混凝土的配制过程中,外加剂是溶解于水中的。由于胶凝材料参与化学反应需要一部分水,浆体形成整体还需要一部分粘结水。在混凝土的搅拌过程中,这些水分进入胶凝材料的过程中外加剂也随着水分分散开来,通过用水量就可以计算得到外加剂的消耗量,这部分外加剂在表面张力作用下分散作用,增加了胶凝材料浆体的流动性。砂石在混凝土搅拌过程中润湿的过程是一个吸水的过程,砂石吸附的水分使一部分外加剂进入了砂石的孔隙,这些外加剂没有起到增加混凝土拌和物流动性的作用,通过用水量就可以计算得到外加剂的消耗量,这些外加剂被浪费掉了,因此多组分混凝土理论建议将砂石骨料用水预湿。
2.3 外加剂化学反应消耗量的确定
    在搅拌和运输的过程中,由于胶凝材料的化学反应会消耗一定量的外加剂,砂石中有活性的细粉也可以与外加剂发生化学反应消耗一定量的外加剂,这种由于化学反应引起的外加剂较少混凝土生产和运输过程中表现为坍落度损失。为了准确判定胶凝材料化学反应对外加剂的消耗,在确定外加剂掺量时用胶凝材料的标准稠度用水量进行测量,使外加剂和胶凝材料充分接触,达到最佳的效果。当复合胶凝材料的标准稠度用水量变化时,配制混凝土的用水量也要改变,这样胶凝材料对外加剂的物理吸附就不会变。当胶凝材料的标准稠度用水量改变了而检测用水量不变,必然会引起外加剂掺量的变化。只要胶凝材料品种发生改变,胶凝材料的标准稠度用水量就要改变,调整对应的水量,外加剂的掺量基本可以保持不变。在胶凝材料净浆流动扩展度一定的条件下,测量流动扩展度损失,补充外加剂增加流动扩展度达到初始值,就可以确定胶凝材料化学反应消耗的外加剂量。
    砂石中细粉与外加剂的反应与胶凝材料一样,测试方法就是先将砂石料预湿到表面润湿状态,拌制得到设计坍落度的混凝土拌和物,测量坍落度损失,补充外加剂增加坍落度达到初始值,就可以确定砂石中细粉化学反应消耗的外加剂量。
2.4 提高界面粘结强度的措施
    为了将砂石和胶凝材料粘结成一个完整的整体,使混凝土质地均匀连续,在外力作用下浆体和骨料不出现分离,就必须提高浆体和砂石界面的粘结强度。提高浆体粘结力的主要措施就是在配合比设计过程中给予胶凝材料适当的水分,让胶凝材料在拌和均匀后形成粘度较大的浆体,实现浆体与砂石粘接牢固。砂石是混凝土中体积最大的组成材料,为了提高砂石与浆体之间的粘接强度,可以采取的有效措施就是预湿骨料。先用水将砂石表面冲洗干净,使砂石表面露出凹凸不平的界面,同时让砂石表面的孔隙充满水分,达到表面润湿状态。在成型过程中浆体到达凹凸不平的砂石表面时,能够填充在这些凹凸不平的位置,在浆体凝固后,浆体和砂石在凹凸部位形成强大的咬合力,牢牢地将浆体和砂石粘结成一个完整的整体;部分没有发生水化反应的胶凝材料与砂石孔隙中的水分发生水化反应,形成的水化产物像楔子一样紧密结合在砂石上,使砂石和浆体粘结强度提高。因此多组分混凝土理论建议在混凝土试配和生产过程中采用预湿骨料技术。
2.5 提高胶凝材料浆体密实度的措施
    在工作状态下混凝土暴露在外的是浆体,侵蚀性介质对混凝土的破坏主要表现为渗透引起的各种损害。为了有效预防溶解于水的侵蚀性介质对混凝土的破坏,就必须提高包裹砂石的浆体的密实度提高混凝土的抗渗性。提高浆体密实度最佳的途径就是控制胶凝材料拌和用水量,使配制混凝土使用的浆体达到标准稠度状态。这些水分一部分用于胶凝材料的水化,变成固体,增加了混凝土的密实度。另一部分水起到粘结水化产物的作用,在浆体固化后蒸发,形成直径0.4nm的孔隙,由于水分蒸发引起混凝土体积收缩,使这些孔隙直径变小,小于0.4nm。当混凝土处于潮湿环境或者浸水环境时,由于水分子直径大于孔隙直径,溶解于水中的侵蚀性溶质分子无法渗入混凝土,实现了混凝土的高抗渗性,改善了混凝土的耐久性。
    为了提高浆体的密实度,建议以标准稠度用水量作为拌和胶凝材料的计算基准。在配制混凝土的过程中如果胶凝材料用水量小于标准稠度用水量,配制的混凝土拌和物由于水分不足粘度过大,成型的混凝土由于内部存在没有充分反应的胶凝材料而整体性不好,容易引起混凝土开裂,降低了混凝土的强度和抗渗性。在配制混凝土的过程中如果胶凝材料用水量大于标准稠度用水量,配制的混凝土拌和物由于用水量过大,引起混凝土拌和物离析,成型的混凝土由于内部存在大量多余水分,在浆体凝固后水分蒸发,形成大量的开口孔隙,导致混凝土密实度降低,使混凝土的强度和抗渗性降低。
    为了预防分子直径小于0.4nm的侵蚀性材料对混凝土的渗透破坏,可以在混凝土配合比设计的过程中加入聚合物或者硫磺,通过这些聚合物和硫磺的渗透结晶堵塞浆体中的贯通孔隙,提高混凝土的抗渗透能力,改善混凝土的耐久性。
3  混凝土施工问题解决的方法
3.1 实现混凝土良好工作性的原理
    目前使用的大流动性混凝土属于悬浮结构,为了满足现场施工实现混凝土良好的工作性,在配合比设计的时候主要解决混凝土拌和物的匀质性。当混凝土中的水泥混合砂浆特别均匀的时候,石子悬浮于水泥混合砂浆当中,砂浆在流动的过程中带动石子一起流动。而石子是否能够均匀稳定地悬浮于水泥混合砂浆之中,从物理学的角度看,石子受到的浮力等于石子的重量的时候石子就不会下沉,因此配制混凝土的时候主要考虑水泥混合砂浆形成的浆体对石子的浮力。由于混凝土中石子的密度是固定的,是否能够悬浮是主要通过调整浆体的密度和粘度实现浆体对石子的悬浮。合理的水泥混合砂浆密度和粘度是保证石子悬浮的必备条件,而连续均匀稳定的水泥混合砂浆是保证混凝土好的工作性、合适的强度、良好耐久性的关键。大流动性混凝土的几何模型不同于紧密堆积模型,其中砂浆体系需要给石子提供的应该是浮力。对于固定强度等级的混凝土,水泥混合砂浆胶砂比是一个定值,外加剂的加入(特别是引气剂)通过调整粘稠度和密度,保证石子悬浮于水泥混合砂浆之中,这个是配制优质混凝土的核心所在。
3.2 混凝土拌和物的最佳状态
    优质的预拌混凝土应该达到自密实的状态,石子在混凝土拌和物中是“悬浮”状态且均匀分布,外观看起来表面有光泽,石子不沉底,浆体不分离。成型后的试件在初凝前收面时用食指伸进混凝土拌和物中,指甲盖刚好没入混凝土浆体时,指头肚可以明显感觉到石子悬浮于浆体中,浆体厚度为5mm,砂子表面粘1~2mm胶凝材料浆体,指头肚正好能够摸着石子。这样的混凝土匀质性正好,不离析,不分层,成型过程基本不用振捣,凝固后混凝土强度最高,抗渗、抗冻指标最佳。混凝土总胶凝材料用量与混凝土配制强度成正比。胶凝材料与外加剂的相容性检测时外加剂掺量以标准稠度对应的水量检测得到的数据为准。外加剂不能用于减水,只用于增加流动性。坍落度和坍落度损失的控制通过外加剂和胶凝材料现场试验确定。砂石的用水量按照砂石达到表面润湿时本身的吸水率确定。这样就可以准确建立胶凝材料、水和外加剂的量之间的对应关系。混凝土行业最大的一个误区就是让外加剂减水,在混凝土配合比设计中外加剂的合理功能是增加流动性。当混凝土配合比合理的时候,胶凝材料提供强度和包裹骨料的作用,表面润湿的砂石提供骨架作用,水起到化学反应和粘结作用,外加剂起到增加流动性改善耐久性的作用。正常的混凝土如同一个正常的人,胶凝材料浆体和肉一样,砂石像骨头一样,拌和水就像身体里的血液一样,合理的量是最佳值,多了引起副作用浮肿就要排出了,外加剂如同血液中的微量元素。一个正常的人不需要减肥,配合比合理的混凝土不需要减水。正常的人减肥过度就会头晕、眼花,减肥达到骨感的时候由于营养不良走不动路,严重影响身体健康。正常的混凝土中外加剂合理的作用是增加流动性,改善耐久性,外加剂一旦发挥减水作用,增加的外加剂就会像正常人吃了减肥药一样,引起混凝土拌和物离析、抓地、扒底和粘罐堵泵的情况,同时影响强度和耐久性。
3.3 优质混凝土的质量目标
    在工作性方面,优质的混凝土拌和物浆体饱满,质地均匀稳定,无分层和离析现象,泵送前后状态一致,能够顺利实现自密实自流平。在强度方面,混凝土拌和物凝固后表面光洁,无明显的外观缺陷,硬化后无收缩裂缝,碳化值很小,回弹测试不同部位的强度值均匀稳定,抗压检测平均值达到设计值,均方差小于1MPa,数据无离散性。耐久性方面,抗渗检测达到P12以上,抗冻指标达到F300以上。混凝土质量的控制是一个系统的工程,只有准确检测原材料技术参数,科学设计配合比,采用合理的生产工艺,就可以配制出工作性满足施工需求、强度满足承载要求、耐久性满足使用全寿命周期的优质混凝土。
3.4 混凝土养护新技术
    混凝土在初凝后覆膜养护是预防混凝土开裂,保证混凝土强度增长的重要措施,在施工过程中发挥了重大的作用。但是针对高铁、路桥和机场等超大超高的建筑物和构筑物,覆膜技术操作比较困难,因此建议使用内养护技术。本人提出的免养护思路是在混凝土生产过程中直接加入一种不溶于水的树脂LG,这种树脂与胶凝材料不发生化学反应,不影响混凝土工作性,单方混凝土掺量0.5kg~1kg,加入后不影响混凝土强度。当混凝土凝固后能够渗透到混凝土表面,遇见空气形成一层薄膜并固化,阻止水分挥发,使混凝土配合比设计的水分完全封闭在混凝土中,不需要浇水养护,一方面预防水分蒸发引起的收缩导致的开裂,提高了耐久性。另一方面提高了混凝土的化学反应程度,使混凝土水化反应更加均匀的进行,提高了混凝土内核的强度与反应产物的均匀程度,改善了混凝土的耐久性。
4 多组分混凝土配合比设计方法的特点
4.1 具有较宽的适用范围
    以前的混凝土配合比设计是根据所需要的强度由水胶比定则计算出水胶比,再由用水量来确定胶凝材料用量。一般来说,对于不同强度等级的混凝土,用水量变化不大,但水胶比则变化很大。这将造成低强度等级混凝土由此而计算出的胶凝材料用量太少,而高强度等级混凝土计算出的胶凝材料用量太多。因此,传统的方法适用范围较窄。本方法由于利用的是胶凝材料的最佳水胶比,根据混凝土设计强度等级与水泥的强度贡献之间的量化计算,结合掺和料的活性系数直接确定胶凝材料用量,采取分段计算方法,对于不同的强度等级段采取不同的计算方法,因而有较宽的适用范围,适用于C10~C100之间的各种高性能混凝土配合比设计。
4.2 充分体现了矿物掺和料和化学外加剂的作用
    矿物掺和料和化学外加剂已经成为现代混凝土不可缺少的组分,一种好的混凝土配合比设计方法必须能够体现这些组分的作用。在本方法中,从两个方面来反映这些组分对混凝土性能的贡献:一是通过对混凝土用水量的影响来体现这些组分的作用。在混凝土用水量确定时,以水泥标准稠度用水量为基准,考虑到减水剂对混凝土工作性的影响主要是增加流动性,扣除了泌水所能减少的水,不仅对于水泥可以如此,对于矿物掺和料也可以采取类似的方法处理,如通过矿物掺和料需水量比来增减混凝土的用水量。二是通过填充系数来反映矿物掺和料的作用。通过这些来反映矿物掺和料和化学外加剂的作用,更能适应现代混凝土的特点。
4.3 保持较稳定的浆体体积率
    
浆体体积率对混凝土的诸多性能都有十分显著的影响,太多或太少的浆体含量都不合适。本方法采取了分段确定胶凝材料用量的方法来控制混凝土中的浆体体积率,特别是对于低强度等级混凝土,采取控制胶凝材料总量基本不变,以矿物掺和料掺量来调节混凝土的强度,有效地避免了低强度等级混凝土浆体含量太少的问题。对于高强度等级混凝土,增加超细掺和料的份额,以防止混凝土浆体含量太多。这对协调混凝土其他性能有着很大的作用。
 
第二部分 总结
1 试配总结
    金秋送爽,秋雨淅淅,随着夕阳而来,踏着晨曦而去,在美丽的贵州省贵阳市度过了难忘而美好的三天,本次培训圆满完成,不负大家的信任和支持。本次培训能够顺利的进行,对组织本次培训的混凝土视屏网的赵志强高级工程师表示感谢!对协办培训的贵州成智重工科技有限公司、四川双利新材料有限公司以及北京耐久伟业科技有限公司表示感谢!对参加本次培训的所有学员的信任和支持表示感谢!非常感谢各位同行和亲朋好友对我的理解、支持和信任!祝福你们!心想事成!祝愿你们,快乐幸福!
资料编辑整理:薛超 庞国强
    摘录四川广元维中混凝土公司杜海波为培训所写的一首词和一首诗,大家共勉!
忆秦娥 贵山行
          杜海波
砼行烈
乱世道行砼千色
砼千色
伪师横行
百喉难辩
砼道艰辛似舔血
而今随荣健步越
健步越
学术深海
砼行喋血
 
黔岭求学
          杜海波
黔岭叠嶂雾茫茫 蜀北寄望效荣往
阳贵之山云雾开 娄关难再挡迷茫
昔日阳明悟千天 吾辈辛有名师点
三天灌顶胜十年 心似箭归尽实践
其心忐忐心有惧 妄怕恩师润我言
期望他日再有期 叩见恩师无愧颜
浮云难蔽剑门险 娄关岂能当来年
他日云开雾散时 北望长安喜笑颜

相关评论
版权信息所有:混凝土第一视频网 技术支持:金方时代    京ICP备14055684号-1