對公路用混凝土的認識和一些思考

馬華兵

（中交二公局第六工程有限公司，陜西 西安 710065）

1 高度重視混凝土配合比設計

配合比設計是現在混凝土的核心，是混凝土的靈魂。現在配合比設計理論主要依據比表面積法和最大密度法。兩個理論的依據不同，側重點各有不同，前者以減少骨料的總表面積為核心，后者以如何增大骨料的單位容重和最小孔隙率為核心。現在混凝土為保證工作性，混凝土砂率越來越高，現在常用砂率基本都大于35%；高效減水劑的使用，水灰（膠）比越來越偏小，現在常用的水灰（膠）比都在0.4以下；現代混凝土標號越來越高，現在橋梁的上下部構造和主體結構已經很少使用C30級混凝土了。這些變化都使得原來的配合比理論表現出一定的不適用性，而相關的規范處于嚴謹性、規范性的考慮，依然沒有較大的調整，只是修正了相關參數范圍，僅具有指導性的參考意義。

2 認清水泥與外加劑的相融性問題的本質原因

各大水泥廠為了環保和成本的考慮，水泥中普遍摻入一定比率的粉煤灰、礦渣等摻和料，造成現在的水泥工業過分追求水泥的強度尤其是早期強度，為了降低生產成本，為了加大摻合料摻量大量使用助磨劑等輔助劑。由此帶來的變化是：1）不斷提高水泥的細度指標。現在水泥的細度基本在380m2/kg，個別的甚至達到400m2/kg以上。過高的細度造成水泥水化反應需水量大，水化反應快速，早期強度增長快速，混凝土收縮大，混凝土坍損大等一系列問題。2）不斷提高水泥中C3A（鋁酸三鈣）、C3S（硅酸三鈣）含量，提高水泥水化反應速度，快速提高早期強度。現代水泥中C3A含量基本在7%左右，C3A+C3S含量在60%左右。而大量的試驗數據反映，當C3A≥8%，C3A+C3S含量≥65%時，由于這兩種成分對外加劑的吸附作用強而迅速，尤其是水泥中的C3A含量，致使混凝土出現嚴重坍損現象，嚴重的可使混凝土馬上喪失工作性，而這在泵送混凝土施工和樁基混凝土澆筑中是“致命”的影響因素。3）水泥生產過度依靠助磨劑，大量采用低品質石膏。前者使得水泥中的化學分多樣而不可控，尤其是極易與外加劑產生失效反應和造成堿骨料反應而嚴重削弱混凝土耐久性的堿性物質。后者造成水泥水化反應速度快速，外加劑離散作用喪失，造成混凝土出現嚴重坍損等嚴重問題。

聚羧酸類外加劑在使用過程中也存在以下缺點：1）聚羧酸類外加劑本質上依然存在于水泥的適應性差的問題，尤其是目前國內水泥生產廠家眾多、水泥類型眾多、水泥生產配方管理雜而亂，更加劇了這種問題的產生。2）相關對比研究表明，聚羧酸類外加劑雖然減水效果好，但是其緩凝效果較差，因此為了保證混凝土的功能性需求，一般需要加入緩凝劑共同使用。而且由于現在高性能混凝土的過度推廣，對混凝土的工作性提出了更高的甚至是不切實際的需求。為適宜這種需求，廠家為保證其聚羧酸類外加劑產品所承諾的的優良性能，一般還在聚羧酸外加劑中加入引氣劑、消泡劑等，采用“野蠻”的辦法快速提升混凝土的工作性和強度指標。3）混凝土外加劑包括聚羧酸類外加劑，其成分組成和分子結構不是唯一的，它們只是一類化學物質的總稱，這就決定了外加劑生產、制備所需原材料的多樣性，生產、制備方案的多樣性。

3 嚴格管控混凝土原材料

主要有：1）砂石料中的含泥量指標，砂石料中所含的細微泥土顆粒，極易吸附外加劑，影響混凝土微觀結構，影響混凝土的工作性，所以一定要注意砂石料的潔凈程度。2）外加劑長時間露天存放，造成外加劑中有效成分在高溫作用下發生分解和流失。3）對水泥的進場把控不嚴，常規的水泥強度檢測指標不能掌控現在水泥的品質。應該重點檢控水泥的有效成分指標、水泥的細度指標以及水泥的安定性指標等這些常常易于被忽視的指標。4）對粉煤灰、礦粉等外摻料管控不當，把關不嚴，聽之任之，造成水泥、礦粉、粉煤灰等粉料的串用或者由于粉煤灰、礦粉質量不達標等，造成混凝土功能性喪失，甚至釀成質量事故。

粉煤灰在現代混凝土工程中的應用是正確和廣泛的。但是阻礙粉煤灰應用的主要問題有：1）決定粉煤灰質量好壞的是電廠燃煤的質量，尤其是我們常用的一級粉煤灰。如果燃煤質量差，難以生產出我們需要的一級粉煤灰，由此北方電廠的粉煤灰質量要明顯高于南方電廠的粉煤灰。2）粉煤灰是電廠生產的附屬品，其大部分作為垃圾交由所在地人員進行堆放、處置，因此大部分的粉煤灰不是屬于正規的工業產品，也就難以掌控。3）粉煤灰的進場檢測尤為重要，尤其是在進場檢測中，一定要細之又細，嚴之又嚴。在現場使用和相關報道中，均出現過以次充好；上面用好灰，下面用差灰；甚至出現用草木灰、秸稈灰摻入粉煤灰中的極端惡劣現象。在采用雙摻工藝進行混凝土配合比設計時，一定要注意當地的粉煤灰、礦粉質量情況，一定要注意供貨渠道。

4 突破創新

不要囿于傳統的技術規程限制，注重實踐技術積累，勇于突破創新。

混凝土應用上的一些困惑和誤區。1）混凝土強度檢測和判定問題。現在公路規范依然用混凝土28天強度作為混凝土終期強度的判定依據，但是多數研究資料顯示，現在混凝土的強度增長緩慢、增長齡期延長，28天強度指標追求的高強、早強理念已經越來越受到質疑，目前主流的觀念建議使用56天的強度指標作為終期強度判定標準。2）用回彈儀進行混凝土強度快速檢測是現場常用的一種檢測手段。但是回彈儀的檢測理論和經驗公式是基于過去的低砂率的、低標號混凝土而產生的，應用在現在的高砂率、高標號的混凝土，已經出現了較大的偏差。3）現在技術規程規定的現場材料檢測方法和檢測內容不符合現場質量管控的需要，現場的試驗檢測手段也缺乏。例如對混凝土品質影響較大的外加劑質量、水泥成分、粉煤灰質量、礦粉質量、材料含堿量檢測等，現場均沒有相應的、有效的、快速的檢測手段和檢測能力，現場混凝土質量控制難以有效實施。

現在面臨的問題是，混凝土技術沒有適應或者跟上水泥工業、外加劑等行業的變化和發展；現場工程技術人員沒有跟上現在混凝土技術的發展和變化。這些差距是造成混凝土現場使用過程中問題頻發、困擾眾多的主要原因。其根源是對混凝土技術的重視程度和關注程度不夠。混凝土是工程中最簡單也是最復雜的原材料，混凝土技術是工程中最枯燥也是最艱深的技術領域。希望大家多多關注混凝土技術領域，共同努力，仁者見仁、智者見智，共同提升混凝土技術水平。