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混凝土原材料的“猫腻”,你都了解吗?

发稿时间:2019-01-18

大家都知道预拌混凝土的配合比是混凝土质量控制的首要问题,除了是向客户交付符合产品要求的关键环节,也是判定产品是否经济合理的基本依据,而要保证预拌混凝土的生产质量,合理经济的混凝土配合比设计都是建立在原材料的这个基础之上,所以混凝土原材料是实现产品质量及体现经济效益的基础,控制混凝土原材料尤其重要。但我们认为,认清混凝土的原材料本质更重要,由于预拌混凝土公司之间及混凝土材料商之间的恶性竞争导致市场上的混凝土原材料鱼龙混杂,因此,认清原材料的本质及“因材施方”是混凝土质量控制的重中之重。本人根据个人多年在混凝土企业的从业经验,简单的就混凝土原材料在应用过程的心得及应对与同行们进行讨论。

认清几种重要原材料在混凝土生产中存在的“猫腻”本质


水泥


水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及一定比例的混合材制成的水硬性胶凝材料。而对于不同的水泥品种主要是以熟料+不同比例的混合材来区分。我们作为混凝土生产商,对于使用哪间厂的水泥一般只会更多地了解其生产规模、供应能力,关注其凝结时间、28天抗压强度,但对其生产工艺、熟料品质、混合材掺量、品种等不为所知,厂家也不会如实告知,只要3天、28天抗压、抗折等指标达到国家标准就为合格。近几年水泥行业竞争激烈,为降低成本,混合材掺量都存在从最大限度的降低经济成本的方向考虑,往国标的极限方向增加,存在混合材掺量偏高的现象,换言之,水泥在其生产过程中,已经通过高掺量混合材而透支了一部分本应是混凝土厂家再次掺入活性混合材可利用的后期增长强度的作用,这就是水泥对于混凝土生产商来说所存在的“猫腻”,因此,认清水泥的本质在混凝土配合比设计中具有重大的指导意义。混凝土厂家必须通过试配掌握自己使用的水泥到底可以掺多大比例的混合材,不可盲目照搬其他厂家的配方。


粉煤灰


真正意义上的粉煤灰是火电厂燃烧锅炉排放出的烟道灰,通过收尘设备分级回收,主要成分为玻璃质状的圆颗粒、碳和一些冷却时形成的结晶体,这种不经设备加工直接回收的我们称之为干排灰,也就是优质粉煤灰。这种灰价格高、品质高、产量低,一般情况下不可能供应给混凝土公司。


另一种是电厂的湿排灰,经过粉煤灰烘干机烘干,再经球磨机研磨至要求细度,经选粉机分选而得,这种电厂的湿排灰同样具备粉煤灰性能,其应用在混凝土中对提高混凝土拌合物的和易性、延缓混凝土拌合物的凝结时间、提高混凝土拌合物的后期强度、降低成本等具有一定的利用价值。


市面上还有一种劣质灰——脱硫灰,由于电厂排放的烟灰中含SO2,如直接排入大气,将会对环境造成污染,因此为达环保部门的排放要求,小型电厂直接采用喷洒石灰石干粉进行脱硫,从而产生脱硫灰,脱硫灰应用于混凝土中会造成混凝土长时间缓凝,且后期强度可能会降低,我们在生产过程中有时闻到混凝土有一股“氨气”的呛鼻的味道,这种混凝土就是使用了脱硫灰生产所导致,我们对粉煤灰及脱硫灰分别作了化学分析,结果发现这种脱硫灰其化学成分与粉煤灰相差甚远,具体数据如表1、表2。



通过两种粉煤灰的对比,我们惊讶的发现,粉煤灰的SiO2、Al2O3含量极高,而脱硫灰的SiO2、Al2O3含量极其低,而氧化钙及游离氧化钙含量极高,大家都知道粉煤灰本身是无单独的硬化性能,只是其存在的无定形的SiO2、Al2O3等通过与水泥中的碱(主要为Ca(OH)2)发生反应生成水化硅酸钙从而具有一定的强度,从表一可知,粉煤灰的SiO2、Al2O3含量极高,这些成分跟水泥的碱反应将会提高活性指数。而从表二可发现脱硫灰的SiO2、Al2O3含量极其低,而氧化钙及游离氧化钙含量极高,因此,当预拌混凝土使用脱硫灰拌制混凝土时将可能出现混凝土强度降低、楼板开裂等风险。


一般混凝土公司对粉煤灰的进场很少进行化学分析,验收时只检验细度、需水量比,遗憾的是脱硫灰这两项指标完全达到。这就是脱硫灰存在的一个“猫腻”。


近年来,由于混凝土产量的日益增大导致所需的粉煤灰需求量也增大,电厂的粉煤灰已经不能满足日益增长的混凝土需求量,为满足供应,市面上就出现了“磨灰”,“磨灰”顾名思义就是通过粉磨“制造出来的灰”,其成分可为刚开始使用煤渣、煤矸石等经研磨一定细度而成,后来由于材料商之间的恶性竞争发展到为降低成本在“磨灰”中掺入大量石粉而成,这种“磨灰”既然是“造”出来的,那它的各项入场验收指标也一样可以“造”出来,因此,材料供应商针对搅拌站的进货指标“造”出了混凝土公司需要的“假粉煤灰”,所以,用现有的检验标准根本无法检测。


很长一段时间,同行间一直推崇需水量低、活性高的粉煤灰,觉得需水量低的粉煤灰用于混凝土生产能减少用水量,降低水胶比,提高混凝土强度,而认为活性高的粉煤灰后期强度增长大,强度高,其实以单一的需水量低及活性高指标来判定灰的质量好坏是不客观的,具有误导性,大家看看以下两种灰的物理试验数据及用于混凝土的对比试配(以达到相同坍落度调整用水量的方法对比),如表3。



从两种灰物理性能检验看1#灰细度大、用水量大、需水比大,2#灰细度小、用水量小、需水比小,单看物理性能2#灰强于1#灰,但在混凝土试配中以达到相同坍落度调整用水量的方法对比后发现单方用水量小的灰28天反而更低,这是什么原因呢?规范中所谓的需水量比等试验已经毫无指导意义,而混凝土厂家按规范进行入场检验时完全达标,不通过试配对比根本无法判断,这是“粉煤灰”存在的又一种“猫腻”。


外加剂


外加剂的使用在改善和调节混凝土的性能中起到很大的推动作用,从早期使用的奈系列到现在普遍使用的聚羧酸系列,外加剂不断地完成了技术革新,特别是聚羧酸系外加剂在提高减水率、提高早期强度、保坍保塑、良好的水泥适应性等的优势而得到混凝土公司的广泛使用,很多混凝土公司使用外加剂更多的是希望提高减水率降低单方用水量从而降低成本,低用水量、低水胶比曾是混凝土行业技术人员争相追求的目标,也以外加剂减水率高、低用水量来判定外加剂的品质,事实真的如此吗?我们先看看以下试验数据(以不同品牌外加剂、其它材料相同改变用水量以达到相同工作性能的方法对比),如表4。



从以上数据分析我们可以发现1#外加剂用水量大,水胶比大,但强度较2#用水量低,水胶比小的外加剂高,这个结论完全推翻了混凝土的水胶比决定了混凝土强度的理论,我们还看出两种外加剂坍落度、工作性能完全一样,也就是说我们对外加剂进厂的净浆流动度、砂浆减水率的验收标准完全失真了,为什么会出现这样的现象呢?大家细心的可以发现,2#外加剂与1#外加剂容重存在很大差异,通过这点我们可以不难理解,2#外加剂有可能通过掺入大量引气剂来改善混凝土流动性,其用水量并非真正意义上的用水量,这样一来,搅拌站通过检测净浆流动度、砂浆减水率验收时是完全被“忽悠”的。所以往往7天强度出来后为何偏低?然后去找原因,结果是什么材料都似乎找不出问题。

针对原材料本质在混凝土实际生产中的应对办法


混凝土公司对混凝土原材料的检测基本都是遵循“先检验、后使用”的原则,但对于现在市面的材料用传统的检测规范验收合格往往做出来的产品却不理想,我们该怎么办呢?其实我们只要了解了原材料的本质,清晰认清到混凝土作为半成品的特性,做到“因材施方”很多质量问题是可以避免的:


⑴既然“磨灰”泛滥,外加剂“引气”泛滥,我们应完全打破低用水量、低水胶比、高掺混合材降成本造就高强度的错误理念,一旦建立在此理念中,材料稍微有波动就会直接影响混凝土质量,严重的就会出现质量事故。


⑵混凝土质量主要体现的是强度,而混凝土材料中,唯有水泥以单独存在的个体也会有强度,也唯有水泥由于国家出厂控制标准比较严格,保证了其质量对于混凝土厂家来说具有的可控性,因此保证配合比设计中富余的水泥用量是现阶段应对鱼龙混杂的原材料状况而保证混凝土强度的唯一途径,在混凝土的材料中,我们除了相信水泥,我们还能相信谁?


⑶针对“磨灰”本质,应以配合比试配来验证,并以粉煤灰在配合比应用中只起填充的思维去进行配合比设计。


⑷针对外加剂“引气”的猫腻,同样以配合比试配来验证,完全打破低用水量、低水胶比造就高强度的思想。


⑸实际生产中要把配方“做活”,配方不应“一成不变”,应结合材料波动及时调整配比,结合自身材料,严格保持一定的水泥用量,掌握强度波动。


⑹试验室试配与实际生产存在一定的差异,实际生产后发生的任何质量问题,事后谁都无法找到同样的材料给机会你去找原因,因此谨记,配合比中水泥用量很重要,生产控制也很重要。

总结


综上所述,混凝土作为半成品,其强度体现在28天滞后的特征,由于恶性竞争导致市场上的混凝土原材料鱼龙混杂,认清混凝土材料的本质对混凝土进行“因材施方”具有重大的意义,而作为混凝土行业,我们同样面临本行业的恶性竞争,作为工程技术人员,我们必须有底线,一切以质量为中心,不能迎合老板的要求而无底线的、盲目的降成本,最后你有可能降的不是成本,而是你的道德,为老板赚的不是钱而是“风险”。切记在混凝土的材料中,我们除了相信水泥,没有其它可以相信。我们竞争的不是现在,而是未来,没有“质”就不会有“量”,一个企业没有质量,就没有未来。


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