混凝土常用胶凝材料目前存在的问题

2020-01-07

商品混凝土 2020年12期

（沧州市金岩建材集团有限公司，河北沧州 061000）

0 引言

近几年环保力度加大，各种胶凝材料价格飞涨，很多不良企业的产品开始“偷工减料”，加大了混凝土质量控制的风险。胶凝材料在混凝土中起到胶结和产生强度的作用，还有增加混凝土流动性和填充的作用，所以胶凝材料质量的好坏直接关系到混凝土的产品质量。使用不合格的水泥、矿粉和粉煤灰可能会造成严重的混凝土质量事故，在混凝土的质量控制中必须严格把控胶凝材料进场质量，若混凝土在生产过程中发现异常，更要及时分析产生的原因并及时处理，避免不合格的混凝土出厂和浇筑到施工部位。下面对水泥、矿粉和粉煤灰目前存在的问题和控制措施进行分析。

1 水泥应用中存在的问题

（1）比表面积过大

搅拌站使用的水泥基本上都是 P·O42.5 水泥，近年来水泥厂主要看中的是水泥的强度，为了提高水泥的强度增加了水泥的比表面积，把水泥磨得更细，国家标准要求水泥比表面积大于 300m2/kg，实际上大多数水泥比表面积都超过了 350m2/kg，甚至有的水泥的比表面积都超过了 370m2/kg。使用比表面积大的水泥，水泥的强度是提高了，但是会造成水泥的需水量增加、混凝土的收缩增加，增大了混凝土开裂的几率，降低了混凝土的耐久性，同时混凝土的早期强度增加，水化热增加，容易产生温度裂缝。

（2）混合材超掺

国家规定普通硅酸盐水泥中水泥熟料加石膏的量不少于 80%，混合材的掺量不超过 20%，一般石膏掺量占水泥质量的 5% 左右，所以熟料用量应不少于 75%，但是据笔者了解到国内大多数水泥厂家的熟料只有68%，甚至更低，水泥中掺入大量的磨细矿粉，水泥的强度不会下降，甚至 28 天强度还会提高，但是在混凝土的生产中再大量掺入矿粉和粉煤灰后会造成混凝土强度增长缓慢，甚至出现起粉、起砂现象。

（3）水泥添加剂影响

为了有助于水泥的粉磨，增加粉磨效率和降低能耗，现在所有的水泥企业全部在粉磨水泥时添加助磨剂。助磨剂的成分主要分为醇胺类、醇类、工业盐和木质素类，现在最常用的水泥助磨剂就是三乙醇胺，但是好多水泥厂的助磨剂都是复合的助磨剂，除三乙醇胺外还掺有工业盐（NaCl、Na2SO4）、片碱（NaOH）等激发剂，碱、氯等有害成分增加，使水泥的需水量增加，水泥与外加剂的适应性差，混凝土的坍落度损失大，一些助磨剂还会造成混凝土中的气泡增加，影响混凝土的表面质量和强度。水泥中除了助磨剂之外，有的水泥厂为了降低成本，少掺熟料多掺混合材还向水泥中加入早强剂、增强剂和碱激发剂等，也会对混凝土产生不利影响，导致与外加剂相容性差等问题，造成混凝土早期强度增加，后期强度增长缓慢甚至倒缩。

（4）水泥的出磨温度过高

水泥厂生产旺季时，水泥来不及陈化就都被运输至各混凝土企业，造成搅拌站进场的水泥温度较高。我们控制进场水泥温度小于 60℃，但经常会出现水泥温度高于 60℃，甚至在 70℃ 以上，使用这种水泥会造成混凝土外加剂掺量提高，混凝土坍落度损失加大，从而收缩加大，尤其是到了气温高的夏天，砂石料的温度也高，对混凝土的影响更大。

2 矿粉应用中存在的问题

（1）矿粉活性不够

由于环保影响，钢铁行业的减产限产，造成水淬矿渣的量减少，矿粉的价格也越来越高，矿粉厂水淬矿渣来源就不充足、不稳定，掺了部分活性低的矿渣粉磨，造成矿粉的活性变低；还有的矿粉厂家为了降低成本，在粉磨矿粉时掺石粉和粉煤灰一起粉磨，造成矿粉的活性降低。

（2）矿粉添加剂影响

现在有的矿粉试验的活性合格，但是在混凝土中与外加剂的适应性变差，真正的水淬矿渣磨出来的矿粉磨出来是白色的，这种矿粉的颜色发灰或者发红，做矿粉试块成型时漂浮着黑色物质，是因为在矿粉粉磨的过程中掺了粉煤灰和石粉，为了增加矿粉的“活性”在粉磨的时候掺加了碱激发剂和氯盐早强剂，造成混凝土的和易性差，28 天活性虽然合格，但 28 天以后活性可能倒缩。

（3）掺假矿粉

有的矿粉厂商为了提高效益，在罐车上部装质量合格的矿粉，底部用不合格的 S75 级矿粉或者掺有大量粉煤灰和石粉的劣质矿粉，这种矿粉的均匀性非常差，活性严重不足，需水量增加，容易产生质量事故。

3 粉煤灰应用中存在的问题

（1）“盖帽”粉煤灰和掺假粉煤灰

真正电厂除尘的Ⅰ级粉煤灰和Ⅱ级粉煤灰越来越少，原来几十元一吨的粉煤灰价格上涨到近 200 元一吨，而且搅拌站大多用的粉煤灰都不是直接从电厂购进，很多是从粉煤灰代理商也就是供应商购进，造成了粉煤灰从源头的质量不可控，供货商为了赚取更大利润不择手段，经常在罐车顶部装部分合格Ⅰ级粉煤灰进行“盖帽”，底部掺 Ⅲ 级粉煤灰或者原状灰、磨细粉煤灰等不合格的粉煤灰；还有的将原状粉煤灰或炉渣磨细后当Ⅰ级灰卖，造成混凝土的需水量大幅提高，坍落度损失巨大，同时掺假粉煤灰活性基本都低于 60%，严重影响混凝土质量。

（2）脱硫灰和脱硝灰

电厂为了满足环保排放要求，对粉煤灰都会进行脱硫和脱硝处理，由于脱硫工艺的影响，有的粉煤灰在脱硫后粉煤灰中会留有 CaSO3、CaSO4，如果残留量过多的话会延长水泥的凝结时间，造成混凝土缓凝。粉煤灰脱硝过程中粉煤灰中会存有 (NH4)2CO3，在混凝土中水泥水化产生热量会使 (NH4)2CO3分解成 NH3、CO2和H2O，从而产生刺激性的氨气，试验表明少量氨气的产生对混凝土的强度影响不大，但是如果氨气量过大，使混凝土中的气泡过多，会严重降低混凝土的强度甚至在顶板和路面的部位出现混凝土的鼓包现象，这都是由于混凝土含气量过高无法排除造成。

（3）轻质粉煤灰和浮黑灰

一般来说粉煤灰的密度越大，孔隙率越小，含碳量越小，质量越好，现在有的粉煤灰细度和烧失量符合Ⅱ级粉煤灰的标准，但是密度小，只有普通粉煤灰的一半左右，堆积密度只有 600kg/m3（一般的粉煤灰堆积密度在 1000kg/m3以上），使用这种粉磨灰时一定要注意，尤其是做混凝土路面，由于粉煤灰太轻，混凝土易泌水或者振捣后极宜造成粉煤灰上浮，凝结表面起粉严重。

浮黑灰是因在煤燃烧过程中加入重油助燃，这些助燃剂没有彻底燃烧就会在粉煤灰内有残留的油脂。试验表明浮黑灰只要含量不大对混凝土的强度影响不大，主要是影响混凝土的表面质量，使混凝土表面产生黑斑。本文对含量大的浮黑灰暂时没有相关研究。

（4）粉煤灰需水量比的影响

笔者认为需水量比是粉煤灰对混凝土最重要的影响因素，烧失量再低、细度再小，需水量不合格也不行，需水量比小会减少混凝土中的用水量，粉煤灰真正起到“滚珠轴承”的润滑作用，使混凝土的水胶比减小，从而提高了混凝土的强度和耐久性，但是国家标准对需水量比规定的范围过于宽泛，Ⅱ 级粉煤灰需水量比的标准是≤105%，现在大多数搅拌站使用的都是Ⅱ级粉煤灰，需水量比 98% 和需水量比 103% 的粉煤灰都属于Ⅱ级粉煤灰，但是在混凝土中需水量比 103% 的粉煤灰会严重影响混凝土外加剂掺量，且混凝土的坍落度损失加大，流动性变差，所以即使是Ⅱ级粉煤灰也尽量把需水量比控制在 100% 以下。

4 控制措施

（1）选择大型企业、有一定规模的水泥厂家和矿粉厂家，粉煤灰尽量直接从电厂采购，避免从中间商购进粉煤灰。

（2）合同中应注明各项技术指标，同时要求如果材料质量不合格造成混凝土的损失由厂家承担，若进场发现有掺假和“盖帽”行为，进行 10 倍以上处罚，出现质量问题要承担相应的责任。

（3）加强进场检测，水泥进场检测温度和水泥净浆性能；矿粉进场首先观察颜色和检测比表面积；粉煤灰进场除检测细度外，还要检测粉煤灰堆积密度、简易需水量（100g 粉煤灰加入 30g 水的流动性）和用 50 倍显微镜观察粉煤灰颗粒形状。矿粉和粉煤灰的进场应用取样器从多个罐口进行取样，在打灰过程中还要在打灰口加装二次取样装置进行二次取样。