泵送混凝土的质量控制

泵送混凝土的质量控制泵送混凝土的特点是，坍落度大，一般为100mm—220mm，属流动性和大流动性混凝土。目前采用预拌混凝土施工的工程，混凝土的前期（28d以前）强度普遍偏低，其主要原因是：1、水泥质量不稳定，2、粉煤灰性能影响，3、砂、石质量影响，4、混凝土配合比强度问题，5、外加剂使用不当，6、混凝土施工过程中振捣、养护质量问题等。现根据规范规定与大家共同商讨，如何提高泵送混凝土前期强度。1原材料1.1水泥：混凝土结构工程施工质量验收规范，规定：“水泥进场时应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175等的规定”。……检查数量、按同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥，袋装不超过200t为一批，散装不超过500t为一批，每批抽样不少于一次。水泥应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，不宜采用火山灰质水泥（需水量大、易泌水），使用前必须按条规定，其性能指标应符合标准规定。对于泵送混凝土尚应进行，水泥砂浆流动度，该水泥与外加剂和掺合料相容性（适应性）检验。水泥应采用强度相对稳定、波动较小，质量可靠的厂家产品，有利于对该品种水泥性能的了解。相关人员应加强与生产厂家沟通，随时掌握水泥组成成分中铝酸三钙（C3A）的含量。为缓凝剂的掺量提供信息。（C3A为水泥早强组分，吸水速度比其他矿物组分快，水泥标准规定含量为7-15%，C3A含量高，缓凝剂应多掺，反之少掺，这主要是对水泥而言，混凝土的缓凝时间与环境温度、掺合料，外加剂都有关系）1.2粉煤灰粉煤灰等级的选用应符合《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》JGJ28和《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146-90规定的应用范围。普通钢筋混凝土应采用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰。使用之前应按规定取样检验其细度、烧失量、需水量比、三氧化硫含量是否符合相应等级品质指标的要求；同时应与水泥、外加剂做相容性检验。相容性不好时可通过更换水泥或外加剂品种来判断是水泥或外加剂何者不适应，目前我们使用的粉煤灰质量是稳定的、比较可靠。粉煤灰的组成成分中，硅、铝、铁氧化物颗粒粉末的含量占75%以上，（其中sio2占45-60%、AL2O3为20-35%、Fe2O3为5-10%）这些形态不同的颗粒绝大多数为表面光滑的玻璃球颗粒，采用粉煤灰作为掺合料的混凝土，其和易性、流动性得到明显改善，对混凝土的泵送十分有利，所以用于泵送的预拌混凝土都掺加一定数量的粉煤灰来代替部分水泥，同时合理地在混凝土中应用粉煤灰能改善混凝土性能（如提高混凝土的抗渗、耐久性能）、节约水泥、降低混凝土成本、节约资源都非常有利。但粉煤灰混凝土存在早期强度偏低的问题，当粉煤灰取代水泥率超过5%时，混凝土早期强度开始下降，取代率超过15%下降会更明显，约降低6%-8%，并随粉煤灰取代率的增加而逐渐降低。因此粉煤灰取代水泥的最大限量应符合《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146-90，第条规定，泵送混凝土采用硅酸盐水泥为45%，普通水泥为35%，公司搅拌站采用普通硅酸盐水泥，目前的掺量在5%-15%之间，符合规范的规定。粉煤灰混凝土强度偏低的原因是由粉煤灰在混凝土中的作用机理的影响，粉煤灰化学活性较低，水化缓慢，只有在水泥水化后，析出氢氧化钙（Ca（OH）2），在有水的条件下发生“二次”水化，并与空气中的二氧化碳相结合，逐渐生成具有强度的硅酸钙，所以粉煤灰混凝土只有在后期强度才明显提高（与28d标养比，60d标养强度增加约30%，60d自然养护增加约20%），并随时间延长不断增长。粉煤灰混凝土尤其适用于采用其后期强度和大体积混凝土（延缓水化热释放时间，使混凝土绝热升温大幅度降低，可避免因温度应力，引起裂缝），但设计部门主要是以28d标养强度作为设计标准值，所以采用何种措施提高粉煤灰混凝土前期强度是预拌混凝土厂家首先要考虑和研究的问题。1.3磨细矿渣粉磨细矿渣粉的活性比粉煤灰高，矿渣粉能较快析出的氢氧化钙，可激发粉煤灰的活性，从而促进粉煤灰中铝、硅溶解，使掺合料混凝土拌合物水化液相中铝、硅的浓度增加，同时又可加速矿渣粉自身的水化过程，粉煤灰和矿渣粉是非常理想的掺合料组合。能充分发挥两种掺合料的火山效应，形态效应和微骨料效应的叠加作用，比单掺任何一种掺合料的混凝土性能都好，尤其能弥补单掺粉煤灰混凝土早期强度偏低的缺陷；且能有效地提高混凝土的品质，使硬化后的混凝土内部结构更加密实，是配制高性能耐久性混凝土，抗渗混凝土不可缺少的组分，并能改善混凝土拌合物的和易性、粘聚性。公司搅拌站，从今年开始已普遍采用粉煤灰加矿渣粉同时掺加方案配制混凝土。磨细矿渣粉的化学成分主要是氧化钙、氧化硅和氧化铝，其总量占90%以上，其活性主要组分是氧化钙和氧化铝，矿渣粉的活性指标是影响混凝土强度的关键，其活性指标主要是由矿渣粉中的活性组分和细度来决定。级别高的磨细矿渣粉（S115、S105），一般不适宜泵送混凝土，泵送混凝土一般采用S95级或S75级矿渣粉。磨细矿渣粉的品质指标应符合国家标准《GB/T18046-2000》的规定，使用前应进行抽样检验其技术指标是否符合相应级别的标准要求，并根据活性指标高低和比表面积大小，选择掺量。集料2.1砂砂子的含泥量和砂率是影响混凝土强度的主要因素之一。泵送混凝土的砂率宜为35%-45%（中砂）。掌握砂子的筛分情况是调整最佳砂率的关键，当砂率一旦高于最佳砂率值3%以上，混凝土强度就会下降4%。选择最佳砂率主要是根据砂的细度模数和通过0.315mm筛孔的颗粒含量多少来决定，目前我们使用的是粗砂，细度模数在3.3-3.6之间，通过0.315mm筛孔的含量约为8%，砂中≥5mm颗粒的含量约为6%-8%（属于最小颗粒卵石）。《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000规定：泵送混凝土宜采用中砂，其通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应小于15%。解决砂子细度模数偏大和通过0.315mm筛孔颗粒含量不足问题，简单的做法是增加砂率，比较合理、科学的做法是在粗砂中增加一部分细沙复配成中砂和满足通过0.315mm筛孔的颗粒含量的要求（细砂增加量可通过筛分试验调整）；比较难处理的是砂含泥问题，也是最容易造成混凝土强度下降的问题，按《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JGJ52的规定，≥C30混凝土含泥量不大于3%，＜C30混凝土含泥量不大于5%。经搅拌站实验室抽样检测，多数批量砂子的含泥量都超标，对于因砂含泥量超标影响混凝土强度降低问题，目前尚无可靠的技术手段来解决，只能严把砂子进仓质量关或采用清洗方法来解决。2.2碎石粗骨料的质量应符合现行国家标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53的规定。对于泵送混凝土，应符合“粗骨料最佳级配曲线”的要求，且其针、片状含量不宜大于10%。目前常用5-31.5mm连续级配碎石，分级颗粒级配不合理，与最佳含量要求比，5-10mm石子偏少约45%，10-20mm石子偏少约15%，20-31.5mm石子偏多约105%，由于分级颗粒级配差异大，尤其是20-31.5mm石子含量超过一倍多，造成石子空隙率偏大（空隙率为50%-52%，一般品质好的混凝土，要求石子的空隙率不应大于42%为宜），且针、片状石子含量偏多，形态较差，不但影响混凝土泵送效果，最主要的是会造成混凝土强度降低（当针、片颗粒含量在10%、15%、20%时，可分别降低混凝土强度3.3%、9.9%、13.3%），尤其是依靠混凝土界面粘结强度和石子本身强度，强度等级较高的混凝土，其强度降低更为明显，所以C40以上混凝土宜采用5-25mm或5-20mm的石子。造成石子形态较差，针、片状偏多，颗粒级配不好的原因，是目前碎石生产厂家均采用落后的鄂式碎石机生产碎石，若采用锤击式或反击式碎石机，其生产的碎石粒形好，接近方形或圆形，针、片状石子含量很少，石子空隙小，不但适宜混凝土泵送要求，而且对提高混凝土强度十分有利，目前解决石子空隙率偏大、级配不合理的方法，是在现用石子中添加部分5-10mm或5-20mm的石子（内掺法），不但可调整石子分级颗粒的含量，使级配相对合理，还可以改善石子存在空隙率偏大的问题。3混凝土配合比3.1混凝土配制强度的确定按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000，、3.0.2、3.0.3条规定：1、混凝土配制强度应按下式计算Fcu，o≥Fcu，k+1.645σ式中Fcu，o--混凝土配制强度Fcu，k--混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）σ--混凝土强度标准差（MPa）2、遇有下列情况时应提高混凝土配制强度。1）现场条件与试验室条件有显著差异时；2)C30级及其以上强度等级的混凝土，采用非统计方法评定时；3、强度标准差σ的选用当不具有近期的同一品种混凝土强度资料时，其混凝土强度标准差σ可按下表取用：混凝土强度等级低于C20C20-C35高于C35σ4.05.06.0（按上述公式计算，混凝土强度等级为C15时，混凝土配制强度为21.6Mpa，C30时，配制强度为38.2Mpa，C40时，配置强度为49.9Mpa）3.2混凝土试配试配是确保混凝土强度的关键，施工用的混凝土配合比，必须是经试配检验，符合混凝土强度等级所规定的混凝土配制强度要求和满足可泵性的条件下才能使用。这是控制混凝土强度的必要手段。盲目配比必然造成质量失控，混凝土生产单位应建立以试配台账和工程台帐为中心的质量管理体系，试配试块可按7d、28d、60d强度留置，7d强度主要是为了掌握和积累采用不同原材料、不同配比、不同混凝土强度等级与其对应的28d强度增长情况，60d主要是了解混凝土强度后期增长情况，作为混凝土生产企业应逐步建立起，采用7d强度推算28d强度的规律曲线，为生产服务。如果28天强度符合要求，可参考作为施工用的混凝土配合比，但不是唯一的依据，因为从试配到混凝土强度报告出来时，时间已将近一个月，其原材料可能发生变化，因此，仍需经论证调整才能最后确定施工用的混凝土配合比。4外加剂的使用混凝土外加剂的使用应符合《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ119的规定。泵送混凝土所使用的混凝土泵送剂的主要组分有：减水组分、缓凝组分、引气组分、保水组分，有时为抑制混凝土初期裂缝，还惨加抗裂纤维素或膨胀剂，以及冬期施工参加的防冻剂等。外加剂使用时，应参照厂家提供的使用说明书外，仍应提前抽样试验，检验其各项技术性能指标是否符合国家标准要求，并检验其与水泥、掺合料的相容性的适应问题。以下介绍容易引起混凝土强度、性能变化的外加剂使用时应注意的事项。4.1引气剂1引气剂的作用机理：引气剂中含有大量微小、独立的气泡，这些球状气泡如同滚珠一样改善了混凝土内集料间相对运动的摩擦阻力，使新拌混凝土的和易性和流动性明显改善，且能减少混凝土坍落度损失，对泵送混凝土十分有利，是泵送剂不可缺少的组分。同时也是配制高性能耐久性混凝土、抗渗混凝土时为保证混凝土性能所采用的手段之一，引气剂小气泡的直径小于20μm，间隙系数在0.1mm-0.2mm。在混凝土硬化中的微小气泡具有一定弹性能缓冲因水的冻结而产生的膨胀压力，减少冰冻破坏，且均匀小气泡有一定的保温作用，因此混凝土的抗冻融性能得到明显改善，从而提高混凝土的耐久性（比不掺引气剂的混凝土提高1-5倍）。同时，在混凝土拌合物中有均匀分布的微小气泡能有效地防止混凝土拌合物的泌水和沉降，且细小的气泡互不相通，能有效隔断混凝土中毛细孔通道，达到防止水分渗透的目的，从而提高了混凝土的抗渗性能。2引气剂使用时应注意的事项：1）引气剂产生的小气泡，在混凝土中的含量不是越多越好，当混凝土中的含气量超过一定比例时，就容易造成气泡相通，反而影响混凝土的抗渗性，同时由于气泡增多减少了水泥浆体的有效面积，从而削弱了水泥石与集料间粘结强度，造成混凝土抗压强度降低，当1m3混凝土含气量超过6%以后（体积比），混凝土中含气量每增加1%，混凝土抗压强度约降低4%-6%，所以《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000规定：掺用引气型外加剂时，其混凝土含气量不宜大于4%，因此，要严格控制好引气剂的掺量。2）引气剂的掺量非常微小，应准确计量，其掺量应按厂家说明使用。一般应先配成溶液，在稀释成一定浓度后摇匀加入。3）胶凝材料含碱量高，细度大，以及有吸附作用的掺合料（如粉煤灰）会降低引气量，应适当增加引气剂的掺量。4）料温每增加10℃，含气量约减少20%-30%，炎热季节适当增加引气剂的掺量。（基准料温以20℃计）。5)一般混凝土搅拌时间长，可使含气量增加，但过长会减少，高频振动过振会使含气量损失大。4.2防冻剂使用时应注意事项：1、防冻剂的品种和掺量，应满足本地区冬季最低温度要求；使混凝土早期在临界强度之前不受冻害。2、混凝土入模温度不得低于5℃，使混凝土浇筑完毕后有一段正温期，有利于混凝土的强度增长，使混凝土尽早达到临界强度。3、混凝土保温养护的温度不得低于防冻剂规定的温度4、混凝土保养时间不得小于混凝土设计温度的负温最短养护时间。5、在规定的负温养护期间，应防止混凝土经受多次冻融。一般混凝土解冻后，后期强度损失值在5%以内，若出现多次冻融，其强度损失值约为一次的1-3倍，强度低的混凝土损失比强度高的混凝土大。5混凝土施工过程质量控制5.1施工过程中严禁向混凝土拌合物中添加水。5.2混凝土布料时应频繁移动布料杆的位置，防止布料点处的石子成堆，而附近部位缺少石子，尤其是梁板浇筑时，更应引起重视，当出现上述情况时，应用人工铲平，使石子均匀，否则，灰浆多缺少石子的部位，混凝土容易出现裂缝。5.3应掌握好混凝土的振捣时间。采用插入式振捣泵送混凝土时，应根据混凝土坍落度的大小，选定振捣时间，一般坍落度为80～120mm，振捣时间为15～20秒，120～180mm为10～15秒