本文總結了商品混凝土生產中,水泥的標準稠度、礦粉和粉煤灰的需水量變化、減水劑與水泥等膠凝材料的適應性變化、砂石吸水率及級配變化對混凝土水灰比的影響,并提出了相應的解決方法.
0 前言
預拌混凝土以其施工便捷、質量可靠而在我國城鄉迅速發展。隨著預拌混凝土使用的普及，我們不得不注意到，近年來，因預拌混凝土質量問題而造成的工程質量事故屢見不鮮，諸如強度達不到設計等級，異常龜裂等，給工程各方造成了較大的困擾。
混凝土的強度主要是由水灰比控制，若混凝土中水或水泥、礦粉、粉煤灰某個組份一旦發生波動，將造成混凝土強度的波動。由于混凝土的質量驗收是以其28天抗壓強度為標準，對生產的質量反饋具較大滯后性，因而生產過程的質量控制就尤其重要。目前攪拌站一般是通過配合比試配，取得一定水灰比下對應的混凝土坍落度，在生產過程中，通過控制混凝土的出機坍落度達到穩定水灰比的目的。而事實上，通過對砂、石、水泥等原材料性能的大量試驗分析，我們發現，混凝土的坍落度有時并不能真正反映其實際用水量或水灰比大小。日常生產中，經常出現這樣的現象，混凝土的坍落度控制的很好，同時水泥28天膠砂強度也很穩定,而混凝土強度仍然是大幅波動！通過多年的實踐總結和大量的試驗分析，我們發現混凝土強度的波動與下列因素緊密相關：
1 水泥的標準稠度或礦粉及粉煤灰的需水量比的變化
水泥的標準稠度反映了達到同樣的稠度所需要的拌合水量。從水泥的生產工藝來說，沒有哪一種水泥的標準稠度是穩定不變的，其隨著礦物組成，摻加的混合材品種、摻量、及比表面積的變化而變化。當水泥的標準稠度從26%變化到27%時，即標準稠度用水量從130g增加到135g，此時雖然水泥強度沒有明顯變化，但水泥膠砂的流動度卻明顯減小了。對于配比用水量為150 kg，水泥用量300 kg的混凝土來說，要達到同樣的坍落度，其實際用水量就將增加30000/500×5=3000g，從而導致該混凝土的水灰比從0.5增大到0.51。事實上，同理，如水泥標準稠度增加到2%時，將導致混凝土實際用水量增加6kg/m3。
另一方面，我們目前常用的礦粉和粉煤灰的需水量比變化也對混凝土的實際水灰比造成了較大的影響。試驗結果表明，,當礦粉或煤灰的需水量比從98%增加到100%時，如要保持混凝土的坍落度不變，則其實際用水量至少增加3.5kg /m3（以配比設計礦粉+煤灰=120kg /m3為例）。而實際上這種變化時常發生，有時更大。
此類問題的解決方法，一是材料驗收時將稠度(需水量)指標作為驗收標準之一，超出則拒收；二是保持配比用水量不變，即通過增加外加劑摻量來增大混凝土的坍落度。
2 減水劑與水泥等膠凝材料適應性的改變
根據 GB8076-1997《混凝土外加劑》標準，用于混凝土中的減水劑的減水率驗收標準是該減水劑相對于標準水泥的減水率而判定的。但實際生產中由于不同廠家、不同批次的水泥成分差別很大，同一減水劑相對不同廠家或批次的水泥常常會得出不同的減水效果，這就是外加劑與水泥的適應性問題。
近年來，由于水泥廠對各種工業廢渣的開發利用，外加劑與水泥的適應性問題愈來愈突出。比如今日進庫的一批水泥檢測其凈漿流動度達到180mm,而明日另一批水泥檢測凈漿流動度僅有130mm，并且還伴隨著坍損增大。經試驗，對同批次同摻量外加劑而言，水泥的凈漿流動度每下降10mm，則拌制的混凝土坍落度將減小15mm左右，而要保持混凝土的坍落度不變，需要增加混凝土的用水量3 kg左右。
另一方面,我們還應特別關注粉煤灰與外加劑的適應性。經檢驗，粉煤灰中的碳含量對外加劑的減水率有著較大的影響。因各電廠所用煤質和燃燒工藝的不同，粉煤灰中的礦物成分也時有波動，因而，我們在檢測外加劑的適應性時，應同時檢測進廠粉煤灰的適應性變化，一旦發現與外加劑適應性異常，應立即采取處理措施。
此類問題的解決方法，一是選擇相互適應性良好的外加劑或水泥（粉煤灰），二是要求外加劑廠家密切配合，針對該品種水泥或粉煤灰進行研發，改善外加劑的適應性，一旦發現適應性有異常時，必須能迅速通過增加外加劑摻量或添加阻滯成分進行解決。
3 砂、石吸水率的影響
對砂石含水率的檢測，相信多數攪拌站都很重視，但砂石的吸水率檢測，卻常常被忽視。實踐中，同樣是含水率6%的砂，拌出來的混凝土坍落度可能會相差30～40mm，就是因為砂石的吸水率差異。其實，從外觀上也可觀察到，表面粗糙、孔隙較多的砂石，其吸水率往往較大。筆者曾經為生產C60的HPC混凝土而試拌過多種不同產地的砂石。結果就發現，兩種細度模數相同，含水率也相同的砂所拌制的混凝土結果卻相差很大，一種坍落度270mm、擴展度達700mm;而另一種坍落度和擴展度分別只有220mm和500 mm,同時還很粘滯。經過仔細觀察發現，前者砂顆粒表面光滑致密，幾乎沒有孔隙，而后者表面粗糙，細小孔隙較多。進一步檢測其吸水率，后者比前者要高出1.5%左右。經試驗，拌制同樣坍落度的混凝土，后者必須要多加5kg的水，拌出的混凝土強度也低約4MPa。
此類問題的解決方法,一是砂石進廠驗收時要注意鑒別，分類堆放；二是適當提高外加劑的摻量，以保證混凝土的坍落度。
4 砂石顆粒級配的變化
日常生產中，品管人員往往對砂石的粒徑及含泥量等硬指標很重視，而對砂石的粒徑分布卻重視不夠。實踐證明，同樣細度模數的砂，級配好者相比級配不良者(典型的如由粗細砂混合而成的混合砂)，拌出的混凝土坍落度要大30～50mm左右。
而石子級配對混凝土的影響就更明顯。筆者曾經多次試驗，發現最大粒徑和最小粒徑均相同的同一品種石子，若拌制同樣和易性、坍落度的混凝土，斷級配石子需增加2~4%的砂率及5%左右的拌合水量，原因就是因石子級配差，空隙大需要更多的砂漿來填充，導致用水量大幅增加。
此類問題的解決方法，一是將砂石的顆粒級配指標也作為驗收標準；二是通過合理摻配補足所缺粒級，使其粒徑分布符合標準。
5 結束語
日常生產中，當我們嚴格按配合比設計要求控制好混凝土的出機坍落度時，還要時刻注意原材料性能變化對坍落度的潛在影響。一方面應根據材料變化情況，經常通過試驗來驗證生產配合比，積累相關經驗數據。另一方面，一旦發現混凝土坍落度或強度出現異常，要及時全面檢測分析原材料的性能變化，并根據檢測結果采取相應的處理方案，最終確保混凝土的實際水灰比符合設計要求，從而穩定混凝土質量。
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