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通过两个工程实例对水泥生产的建议

放大字体  缩小字体 发布日期:2008-06-05  来源:中国混凝土网  作者:韩仁海 杨文科
核心提示:通过两个工程实例对水泥生产的建议

  近年来,混凝土发生质量事故的频率提高了,发生质量事故的原因也比过去复杂得多,往往不是单一因素造成的,而是多个因素的组合,水泥自然是因素之一。从2002年开始,笔者在施工现场,通过与水泥厂技术人员合作,调整所使用的水泥的矿物成分和细度等,解决了过去许多施工现场难以解决或无法解决的技术难题,收获颇大。本文希望通过以下两个工程实例,对水泥企业生产和发展的方向提出一些粗浅的意见和建议。由于笔者是混凝土施工技术人员,对水泥生产不甚熟悉,所以提出的这些意见或建议难免有偏颇或不足之处。

  1 工程实例一:新疆某机场

  该机场地处南疆塔克拉玛干沙漠边缘,气候极为干燥,常年空气相对湿度在50%以下,春季多风,夏季最高气温可达40℃以上,并且昼夜温差大。我们对该机场已经使用了40多年的混凝土跑道加盖一层

  32cm厚的混凝土道面,使之成为新的飞机跑道。有多家水泥生产商希望成为本工程的水泥供应商。我们向水泥生产企业介绍了在这样严酷的气候条件下进行飞机跑道施工经常遇到的工程质量问题:施工中混凝土经常发生假凝、裂缝和断板,现场工程技术人员想尽办法但很难奏效,希望厂商供应的水泥能对防止这些工程质量通病有所帮助。经过优选,对两家水泥厂的水泥样品进行混凝土试打。这两家水泥的主要矿物成分和技术指标如下:
  
  厂家一:P·042.5,熟料主要矿物含量:C3S 58%,C2S 17% ,C 8% ,C4AF 13% , 初凝lh40min, 终凝2h36min,比表面积410mZ/kg,混合材掺量12%,28d抗压强度53.6MPa,28d抗折强度8.6MPa。

  厂家二:P·Ⅱ42.5,熟料主要矿物含量:C3S 56%,C2S22% ,C3A 1.7% ,C4AF 16%,初凝2h42min,终凝3h36min,比表面积350mVkg,混合材掺量2% ,28d抗压强度50.6MPa,28d抗折强度8.1MPa。

  这里需要说明的是:厂家二的水泥是根据我们提出的要求和本工程所处环境气候特点特别研制的。据该厂技术人员介绍,该水泥具有防裂缝、高温下不假凝的特点,在夏季35℃高温下可以24h不间断施工。厂家一的水泥是市场上常见的普通水泥,是一家国营大厂的优质水泥,在当地信誉度很高。

  我们对两种水泥立即进行了试验性的施工。施工时是春季,下午16:OO点同时进行,当时环境温度为l5℃ ,风力为3级左右。到l9:OO点施工结束时,在同等施工工艺和配合比情况下,两种水泥所做的50m长混凝土路面上都不同程度地出现了干缩裂缝,但用厂家一水泥所做的混凝土裂缝比厂家二要严重得多。

  厂家一的混凝土路面50m全部不同程度出现了裂缝,而厂家二的只是在受风严重的10m范围出现了干缩裂缝,并且裂缝的数量、宽度和长度都比厂家一小。

  我们立即对混凝土进行覆盖洒水养护。第二天早晨打开养护布观察,让施工人员感到很吃惊的是,厂家二的混凝土路面裂缝全部愈合。只有当人蹲下用水不断冲洗,才能看到昨天裂缝愈合后在路面上留下的一点痕迹。厂家一的混凝土路面也有裂缝愈合现象,但绝大多数还都存在。过去我们只是在文献资料里看到过混凝土裂缝有自愈合现象,但在现场实际见到,这是第一次。

  几天后,我们又在中午25℃高温时对两种水泥进行第二次试打。在同等水灰比的情况下,厂家一的

  混凝土出现了假凝和干缩裂缝等现象,而厂家二的却没有。因此决定本工程全部使用厂家二的水泥。在本工程施工结束时我们总结认为,使用厂家二的水泥对工程质量带来的好处是:

  1)从未出现过混凝土板断裂现象。过去.由于我国水泥和混凝土分属于两个行业,混凝土施工的工程技术人员对水泥的化学成分及矿物含量一类的技术指标不了解,水泥厂家也从不向用户公布,其对混凝土各种性能的影响更不清楚。用符合国家标准的水泥进行施工的混凝土路面经常出现裂缝和断板现象,对工程的质量和进度都带来严重的危害,但本工程中没有发生过一次,这对我们来说简直是奇迹。

  2)裂缝自愈合现象十分明显。在整个工程施工过程中,只有一次因施工现场突然刮起5级大风,混凝土表面出现多处干缩裂缝。我们采取了和试验施工时同样的办法:用干净的养护布立即覆盖并洒水保水进行湿养护,24h后裂缝全部消失。这是在过去我们对水泥不提特殊要求时根本想象不到的。

  3)夏季可以每天24h不间断施工。过去我们在同类路面工程施工时,用在市场上买到的符合国标的P·042.5水泥,夏季时只能在晚上施工,白天高温时问(11:00-16:00)必须停止,因为过高的温度使水泥的水化速度加快,路面经常发生假凝、裂缝和断板等施工质量事故。本次施工正值当地气温最高的7-9月,我们全天候24h不间断施工却未发生过去常见的质量通病,大大缩短了工期,减轻了工人的劳动强度。

  4)竣工一年后检查无任何质量问题。以往同类工程竣工一年后,混凝土路面经过一个冬天和一个夏季的收缩和膨胀,总会发生一些裂缝、断板、掉边掉角等质量事故,虽然数量很少但施工人员都必须重新返回工地进行返修,非常麻烦。本次工程竣工一年后我们进行回访,未发生同类问题。我们和水泥厂的技术人员一同开了技术总结会,参与施工的混凝土技术人员都深刻感到:和水泥厂技术人员联合,解决了施工现场许多过去没有解决好,或者说从未解决过的技术难题,感到技术上进了一大步。深刻认识到了水泥中C,A、C,S的含量对混凝土的假凝、裂缝、断板有非常大的影响,水泥的比表面积、特别是C2S含量对混凝土裂缝的自愈合有很大的影响。

  2 工程实例二:内蒙某客运站地梁工程

  本工程位于内蒙呼和浩特市内。其中地梁呈“井”字型布置,长度方向132m,共有地梁3道;宽度方向48m,共有地梁11道。每道地梁的断面尺寸都为0.6m~0.9m,设计为C40混凝土,整个地梁需现浇混凝土为513m 。施工时间为5月份,夜间最低气温一般为lO℃左右,昼夜温差较大。按照以往的施工惯例,为了防止地梁裂缝,一般在长度方向每50m左右需设一条后浇带,宽度方向可不设置。有了第一次成功施工的经验,我们在本次工程中大胆采取了不设置后浇带的做法,决定整个地梁进行一次性浇注。为此,我们对施工工艺、原材料、?昆凝土配合比和水泥都朝着有利于防止裂缝的方向进行了选择,和当地的水泥企业进行联合,对其水泥的矿物成分含量提出的技术要求如下:

  水泥品种为P·Ⅱ42.5,主要矿物成分含量:C3S<55%,C2S>20%,C <5%,初凝时问>2h30min,终凝时间>3h, 比表面积350m2/kg左右,混合材掺量<5% ,并且要求只许掺活性混合材,但不得掺煤矸石、窑灰等收缩性较大的混合材。

  水泥厂根据我们的要求,实际生产出来水泥的主要矿物成分和技术指标如下:

  C3S51% ,C2S24% ,C5% ,C,AF14% , 初凝2h40min,终凝3h36min,比表面积330m2/kg,粉煤灰掺量2% ,28d抗压强度53.6MPa,28d抗折强度8.2MPa。

  我们对施工工艺进行了调整。首先和当地气象部门联系,得知5月中旬以后呼和浩特地区有连续7天的阴雨天气,温度较低。为了防止白天温度高造成温度裂缝,选择了夜间施工,在下午17:00正式开始浇注混凝土,到第2天早晨9:30全部结束。由于采用了自拌混凝土没有用商品混凝土,我们对水灰比尽可能地进行了控制,使混凝土的单方用水量限制在150 kg以下,坍落度被控制在5era以下。混凝土终凝后立即对其进行湿养护,加上连续7天为阴雨天气,混凝土表面一直处于湿润状态。

  7天后取掉养护布,未发现一条裂缝。为了防止因温差引起新的裂缝,立即对全部地梁覆盖保温。一个月后当地质检部门来进行质量检查验收,也未发现任何裂缝。

  事后我们对该工程进行了技术总结。100多米的长梁不设后浇带一次浇注成功,并且没有裂缝,这对我们来说是第一次。也引起了许多同行的关注,不少单位专门前来参观。在这一成功实例中,对水泥成分的调节使其收缩大大减少起了关键作用,更引起了我们对水泥生产问题的思考。

  3 对水泥生产的建议

  通过这两次工程实践,我们对水泥知识的了解有了很大的进步。现在,我们每干一个工程,都要根据工程特点和环境气候的要求,对水泥的矿物成分等技术指标进行调整。再加上对施工工艺的改进和完善,使工程质量得到了大大的提高,深得业主好评,也为自己的企业迎来了市场。过去,混凝土的裂缝和假凝等,几乎是我们根本解决不了的工程“癌症”。通过这些工程实例,我们对水泥的生产产生了一些想法和看法,现在提出来以便和各位专家探讨。

  1)在我国,水泥和混凝土是两个行业,水泥厂只是按照国家标准生产水泥,至于水泥是否适合某一个具体工程的要求,并不知情。混凝土技术人员也不知该对水泥提出什么样的要求,而水泥又是混凝土最重要的原材料之一。往往工地上出了混凝土质量问题,许多都与水泥使用不当有关。所以,建议水泥厂的技术人员应多到施工现场,和混凝土工程技术人员一起,研究解决技术问题。特别是一些大型国家重点工程,这样做非常有必要。

  2)如果水泥厂仅仅满足于按国标生产水泥,那是远远不够的。特别是近几年来,水泥工业技术发展较快,大多数水泥厂不同标号和不同品种的水泥,其熟料甚至水泥细度基本是一致的,只是在混合材的品种和掺量上有所区别。本文上面所举的厂家一的P·042.5水泥的主要矿物成分含量和技术指标,是我国目前许多大型水泥厂所采用的。其特点是比表面积大,3d强度高,有利于施工单位配制高强混凝土,早拆模,也使水泥厂的经济效益达到最大化。其缺点是水化热高、收缩大、和混凝土外加剂的适应性较差,不利于大体积和超长超宽结构的混凝土裂缝控制,甚至在后期还常发生混凝土强度倒缩现象。所以,我们认为水泥厂应根据具体工程,小批量多品种的生产水泥。

  3)现在混凝土的耐久性问题越来越受到重视,水泥厂应该根据不同工程的需要,生产有利于该工程耐久性的水泥。例如:有些混凝土构件将来长期处于恒温恒湿的条件下工作(如地下隧道、地铁、高级酒店公寓、城市排水设施等),这些混凝土构件的徐变对构件的耐久性有很大的好处,水泥成分就应朝着增加徐变的方向靠近;有些混凝土构件裂缝对其耐久性有致命影响(如桥梁和其它主要受弯拉的混凝土构件等),水泥成分就应朝着减小收缩和增大裂缝自愈合能力的方向发展;有些混凝土构件将来长期处于水中工作(如大江大河上的水下混凝土等),水泥成分就应朝着让混凝土的强度能长期发展不发生强度倒缩的方向发展。

  以上是对水泥生产厂的建议。作为混凝土工作者,应多与水泥生产厂联系,多提出个性要求,多家挑选水泥,共同促进水泥产品质量的提高。

 
 
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