白雪峰 BAI Xue-feng
（青海省产品质量监督检验所，西宁 810008）
摘要： 混凝土的质量常以28天强度作为衡量指标，并逐渐形成追求强度的倾向，以为加大水泥用量和采用早强水泥总有利于质量，并排斥使用粉煤灰等矿物掺和料和引气剂，这些都对混凝土的结构带来极为不利的影响。对于现代混凝土来说，提高强度比较容易，为此，施工人员应该深入了解混凝土的特点，并在混凝土结构施工过程中对混凝土原材料的选用与混凝土配合比参数严加控制，本文介绍了影响混凝土质量的因素。
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关键词 ： 混凝土；质量；因素
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）03-0131-03
作者简介：白雪峰（1978-），男，河北宽城人，青海省产品质量监督检验所建材中心主任，助理实验师，研究方向为建筑材料检验检测。
0 引言
在选择水泥的过程中，不能将强度作为唯一指标，认为强度高的水泥一定好这种观点存在一定的局限性。在发达国家，在实施的水泥标准中，对于水泥强度，一方面对最低值进行了规定，另一方面对最高值的限制也进行了规定，在施工过程中，如果强度超过了相应的规定要求，同样是不合格的。对于水泥的最高值，在我国的水泥标准中则没有相应的限制，在这种情况下起了一定的误导作用。对于硅酸盐水泥来说，通常情况下，是由熟料和石膏经过研磨处理而形成。其中，熟料的成分主要包括硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等。受生产工艺的影响和制约，目前，在我国提高水泥强度的措施主要是，在施工过程中，通过增加铝酸三钙和硅酸三钙在水泥中的含量，同时提高水泥的比表面积。但是，通过上述处理，将会进一步导致混凝土出现弊端，主要表现为混凝土收缩大、抗裂性下降、混凝土的微结构不良、抗腐蚀性差等。经过实践经验显示，对于早期强度较大的混凝土来说，其强度在14天以后将会停止增长，长期强度甚至出现不同程度的倒缩。控制水泥的含碱量，在使用这一措施时，一般情况下是从控制碱骨料反应的角度提出相应的要求。但是，实践经验显示，不管是否存在活性骨料，碱含量可以进一步增强混凝土开裂的倾向。对于混凝土来说，虽然存在活性骨料并且水泥的含碱量比较高，但是，在混凝土的开裂处没有出现相应的碱骨料反应产物，并且混凝土也没有出现膨胀，在施工过程中，出现这种现象的原因主要是水泥含碱量较高造成的，不是所谓的碱骨料反应。在进行混凝土施工时，为防止碱引发混凝土发生开裂，这时需要对水泥中的碱含量进行合理的控制。
1 水泥
在硅酸盐水泥中，通过降低胶凝材料的使用量，在一定程度上可以增加矿物掺和料的使用量，进一步降低水泥用量过大造成的负面影响。对于配比不同的混凝土来说，在强度、组分相同的条件下，使用硅酸盐水泥量越少，其性能越优。在早期强度方面，如果混凝土越高，那么将会直接影响混凝土的长期性能，并且在早期容易发生开裂性，进一步影响混凝土的施工质量，所以在进行混凝土施工时，需要慎用早强水泥。在混凝土施工过程中，如果过分注重混凝土的强度或者为了提高施工质量，进而增加水泥的使用量，在这种情况下，将会对混凝土的耐久性产生不良影响。在混凝土中，为了便于对矿物掺合料的质量、数量进行控制，通常情况下，将纯硅酸盐水泥与自选的矿物掺合料进行混合，将混合料作为胶凝材料，这是因为，在普通的水泥中，已经掺入不同数量的矿物混合料，并且矿物混合料的参入量、种类等都不明确。如果矿物混合料中含有矿渣水泥，一方面矿渣的潜在活性难以发挥，另一方面容易造成水泥出现泌水，进而对混凝土的抗渗、抗冻产生不同程度的影响。在水泥中，对于已经掺入的矿物混合料的品种、数量等，如果能够确定，在这种情况下，可以重新设计混凝土的配合比，在混凝土掺合料中，将水泥中已有的混合料计入总量。在混凝土中加入矿物掺合料，可以进一步满足混凝土耐久性的需要。对于低水胶比的矿物掺合料混凝土来说，现行标准试验方法在一定程度上掩盖了其优良的性能。例如，粉煤灰混凝土，虽然强度发展较慢，但是对温度、湿度等环境因素较为敏感，在成型、养护并检测其强度、抗冻和抗盐冻的性能等方面，如果采用与普通混凝土相同的标准实验方法进行检测，其检测结果存在一定的差异。在实际施工过程中，对于养护温度，普通硅酸盐水泥混凝土往往比较高，与室内标准养护相比，经过28天的养护，其实际强度要低，在混凝土中，如果掺入粉煤灰，此时正好相反。在施工过程中，通过对大量工程进行现场调查，根据调查结果显示，与室内标准试验结果相比，粉煤灰混凝土的实际表现存在一定的差异性，例如：粉煤灰混凝土在现场严酷冻融环境条件下，室内快速抗冻标准试验结果认为不良，但是实际却表现的非常良好。在混凝土中，如果矿物掺合料的参入量比较大，在这种情况下，水胶比必须低。为了对混凝土的抗化学侵蚀性能进行有效的提高，粉煤灰最佳替代量通常情况下要超过20%。对于现行粉煤灰分级标准来说，其缺点主要表现为：将使用细度、需水量和烧失量等作为分级标准，对于细度不符合一级标准，但是烧失量很小、需水量比稍小于100%的粉煤灰划归为二级，粉煤灰的效用受到不同程度的抑制。对于粉煤灰的品质，烧失量、需水量等指标是重点，对于细度不必过于严格。对于粉煤灰来说，如果对应的烧失量越大，那么含碳量就越高，在这种情况下，混凝土的需水量也就越大；在实际施工过程中，通过使用电收尘方法收取较细的灰，对应的玻璃微珠也就越多，同时含碳量也就越低，需水量也就越小，但是，产量相对也比较少。在选用粉煤灰的过程中，受条件的影响和制约，在使用烧失量较大的粉煤灰时，通常情况下需要进行混凝土拌合物性能、耐久性试验，并且C50级以下混凝土用粉煤灰的烧失量控制在8%，反之，烧失量控制在5%。
2 骨料
关于骨料产品质量，虽然我国有强制性的使用标准，但是，真正符合标准的骨料生产供应商比较少，与水泥一样，骨料质量关系到混凝土强度的骨料强度、含泥量等指标，在工程界普遍得到重视，骨料粒型、级配等因素的重要性没有给予高度的重视，普遍认为后者是浪费水泥，对于骨料的质量，从耐久性的角度进行分析的比较少。在强度等级方面，对于目前常用的C70以下的混凝土强度等级来说已经足够，骨料的吸水性、热膨胀系数等性能直接关系到混凝土的耐久性。通常情况下，对于吸水率较大的骨料来说，配制的混凝土对应的长期收缩也会比较大，进而在一定程度上影响混凝土的抗裂性。在骨料与浆体的结合方面，碎石混凝土往往要超过卵石混凝土，并且对应的抗裂性也比较好。当粗骨料的最大粒径较小时，在一定程度上会提高混凝土的抗渗性，当考虑混凝土的耐久性时，通常情况下需要选择粒径较小的骨料，对于混凝土来说，如果粗骨料的级配和粒型不好，混凝土的胶凝材料总量和用水量必然增加，一方面造成混凝土的收缩的增加，另一方面混凝土的渗透性也会增加，同时会增加混凝土中有害介质的扩散系数。在施工过程中，通过采用先进的混凝土技术，可以进一步减少用水量，同时能够提高其泵送能力，其中，骨料的级配和粒型好是关键因素，粗骨料的针、片状颗粒问题一般不会存在，所以在配制混凝土的过程中，在粒型、级配等方面，需要对骨料进行严格的选择，选择使用的骨料最好不要经过颚式破碎机进行处理，粗骨料经过采石场加工处理后，其级配一般都比较好，但是，在运输过程中会受到不同程度的破坏。对于骨料来说，其级配通过堆积密度、表观密度得以反应。一般情况下，堆积密度越大，对应的级配就越好，并且骨料的空隙率也比较小。在空隙率方面，对于粗骨料来说最低要求控制在40%。粗骨料粒型的优劣通过针、片状颗粒的含量进行反映，实践经验显示，其含量最好控制在5%。但是，在目前条件下要达到此水平，对于我国来说存在一定的难度，在这种情况下，暂时将其规定为10%。在浇筑混凝土的过程中，为了确保浇筑的通畅性，骨料的最大粒径应该控制在钢筋最小间距和保护层厚度的3/4，同时后者可以进一步满足混凝土保护层抗渗性的需要。
3 外加剂
在混凝土混合料中，外加剂也是重要组成部分。通过将适量的外加剂加入到混凝土中，通常情况下，可以明显改善或提高混凝土的质量。在选用外加剂的过程中，需要充分考虑外加剂的功能、特点等。对于混凝土来说，如果早期强度比较高，那么越容易发生早期开裂。在施工过程中，为了解决这一问题，需要对矿物掺合料的后期效应进行充分的运用，在混凝土标准强度验收龄期方面，最好选择56天的龄期。但是，在施工时，过大的水灰比会在不同程度上制约矿物掺和料混凝土的内部微结构的发展，同时对混凝土的耐久性、强度等产生影响。在混凝土强度贡献方面，与硅酸盐水泥相比，粉煤灰和矿渣掺和料受到水胶比的严重制约，并且粉煤灰对水胶比更为敏感。对于普通硅酸盐混凝土来说，同样受到水胶比的限制。在混凝土中，通过减少胶凝材料的使用量，在一定程度上可以降低混凝土的渗透性，同时减少收缩量，在这种情况下，需要对最高用量进行限制。在低水胶比混凝土的胶凝材使用量方面，我国过去一直存在偏高的现象，其原因主要表现为骨料不好。混凝土中因浆体用量过大而引起收缩和水化热增加的负面影响通过控制水胶比的方式难以解决。
4 含气量
含气量同样能够对混凝土的性能产生影响。通过将适量的引气剂参入混凝土中，在对混凝土进行搅拌时，可以在混凝土中产生大量球型微孔，混凝土中彼此连通的毛细孔通路被这些均布的微小封闭气孔阻断，进而在一定程度上降低了水的渗透作用，对于因冻融、化学腐蚀等造成的混凝土内部膨胀压力，可被这些气孔吸收和缓冲。在混凝土施工过程中，这类气孔与搅拌、振捣不当产生的气泡由一定的差别。将适量的引气剂加入混凝土中，可以在一定程度上提高普通混凝土的抗冻性。但是，在生产实践中，将微小气泡引入混凝土中，因盐冻造成的表面脱落可以大大减少，混凝土抗硫酸盐腐蚀的性能得到了明显的提升，由碱骨料反映引起的膨胀也明显地减少，进而在一定程度上大大提高混凝土的稳定性。在抗冻性能方面，对于非引气混凝土来说，主要受水胶比的影响和制约，同时，矿物掺和料也对混凝土的抗冻性产生不同程度上影响和制约，这些影响通过试验可以进一步确定，为了提高抗冻性，通常情况下需要在混凝土中加入适量的硅粉，如果水胶比比较低时，抗冻能力受粉煤灰、矿渣的影响比较小。在这种情况下，需要对粉煤灰的品质进行严格的控制，尤其是降低粉煤灰的烧失量，含气量受后者的影响比较严重。对于骨料来说，其最大粒径不同，进而对含气量的要求也存在一定的差异性。所谓混凝土的含气量，通常情况下是指气泡体积占混凝土体积的百分比。由于气泡仅存于浆体中，当骨料的最大粒径比较大时，那么对应的浆体体积相对就比较小。在混凝土含气量相同的条件下，混凝土强度因浆体中气泡含量的增加，进一步增加了其损失。可以说，随着骨料最大粒径的增大其含气量逐渐减小。
5 坍落度
在浇筑混凝土的过程中，泵送混凝土存在较大的坍落度。但是，混凝土的浇筑质量同样受浇注方式、振捣方式的影响和制约。受管理水平、技术水平影响，我国在施工现场没有给予泵送混凝土的浇注、振捣高度重视，在施工现场，施工操作人员没有及时移动下料口，而是从混凝土下料口拖着振捣棒驱动混凝土拌合料向远处移动，使得混凝土的匀质性受到严重影响，同时导致不同部位的混凝土出现不同程度的再收缩等。在施工过程中，控制混凝土温度必须遵守的原则是：温度升高不宜过早和过高；温度降低不易过快；混凝土中心与表面之间、新老混凝土交替处的温差不要过大。同时根据气温、季节、混凝土内部温度等实际情况，在一定程度上进一步对温度控制的方法进行确定。
6 入模温度
在现场施工过程中，通常情况下，需要根据气温的实际情况，对混凝土的入模温度进行调整，进而在一定程度上降低入模温度对混凝土裂缝的影响。对于相同的混凝土，当入模温度较高时，与入模温度低的混凝土相比，其温度升高值要低很多。当入模混凝土的温度较高时，一般需要采取措施，进一步降低混凝土的入模温度，如果混凝土的入模温度降低过多，将会导致混凝土的表面硬化速度过快，在这种情况下，当内部温度升高发生膨胀时，在混凝土构造物的表面容易产生拉应力，进而发生开裂现象，影响混凝土的浇筑质量。因此，冬天使用热混凝土比夏天使用冷混凝土更容易控制混凝土的浇筑质量。
在施工过程中，如果混凝土构件的中心与表层之间的温差，以及表层混凝土与环境之间的温差超过20℃，并且混凝土构件截面比较复杂时，在混凝土的内部容易产生较大的温差应力，与混凝土的抗拉强度相比，当温度应力较大时，在混凝土构件的表面就会发生开裂。在现场施工时，如果没有有效的保护措施，当温差不能满足要求时，最好不要进行拆模。
7 结论
综上所述，在现场施工时，为了提高混凝土的浇筑质量，通常以28天强度作为主要衡量指标，并且在工程界得到普遍的认可，认为通过增加水泥用量或者使用早强水泥的方式，由利于提供混凝土的浇筑质量，这些在混凝土施工时都会对混凝土构造物产生不同程度的影响。随着科学技术的发展，在当前条件下，提高混凝土的强度较为容易，并且混凝土的早期强度越高，混凝土发生早期开裂的可能性就越大。在这种情况下，混凝土标准强度的验收龄期定为56天龄期，但是，根据现有混凝土的评定体系来看，全部按56天龄期要求对浇筑的混凝土进行管理存在一定的难度。施工单位为了便于对混凝土构件进行管理，通常情况下规定混凝土养护试件的试验龄期定为28天。
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