基本概念必須重視

聞寶聯(lián)

（北京砼享未來工程技術(shù)研究院，北京 100024）

前兩期的專欄文章，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對(duì)混凝土基本概念的理解，不理解基本概念和原理，就不能更好地主動(dòng)去學(xué)習(xí)和應(yīng)用。本想從本期更換主題，但幾個(gè)學(xué)員的電話和咨詢的問題使我覺得還是有必要再?gòu)?qiáng)調(diào)下基本概念與原理。

前幾天，有幾個(gè)學(xué)員不約而同都問到一個(gè)問題，不同種類水泥可否摻用？其中一個(gè)是因?yàn)楝F(xiàn)在摻合料很難買到，于是突發(fā)奇想，準(zhǔn)備用庫(kù)存的 32.5 水泥作摻合料，與 42.5 水泥或 52.5 摻用。另一個(gè)不知出于什么考慮想要混用水泥。

回答這個(gè)問題之前，我們先了解下水泥。

水泥生產(chǎn)過程分為三個(gè)階段，即石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料以及少量的校正原料，經(jīng)破碎或烘干后，按一定比例配合、磨細(xì)，并制備為成分合適、質(zhì)量均勻的生料，稱之為第一階段：生料粉磨；然后將生料加入水泥窯中煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，稱之為第二階段：熟料煅燒；熟料加入適量的石膏，有時(shí)還加入一些混合材料，共同磨細(xì)為水泥，成為第三階段：水泥粉磨。所以大家把水泥生產(chǎn)過程簡(jiǎn)稱為：“兩磨一燒”（見圖 1）。

圖1 水泥生產(chǎn)工藝

生料磨和水泥磨，長(zhǎng)期以來主要采用球磨機(jī)進(jìn)行粉磨，球磨機(jī)是依靠沖擊和研磨作用來實(shí)現(xiàn)粉碎的，這種作用通過研磨體表面?zhèn)鬟f給物料顆粒使其粉碎，單一物料顆粒的受力是偶然性的，而大量能量消耗在研磨體之間以及研磨體與襯板之間的碰撞和磨損，粉磨效率是很低的。

助磨劑是提高水泥粉磨效率的一項(xiàng)重要途徑，在粉磨過程中，為提高效率、節(jié)能降耗，要摻入助磨劑。水泥助磨劑是一種改善水泥粉磨效果和性能的化學(xué)添加劑，可以顯著提高水泥臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、各齡期水泥強(qiáng)度，改善其流動(dòng)性。水泥助磨劑能大幅度降低粉磨過程中形成的靜電吸附包球現(xiàn)象，并可以降低粉磨過程中形成的超細(xì)顆粒的再次聚結(jié)趨勢(shì)。水泥助磨劑也能顯著改善水泥流動(dòng)性，提高磨機(jī)的研磨效果和選粉機(jī)的選粉效率，從而降低粉磨能耗。使用助磨劑生產(chǎn)的水泥具有較低的壓實(shí)聚結(jié)趨勢(shì)，從而有利于水泥的裝卸，并可減少水泥庫(kù)的掛壁現(xiàn)象。

按使用時(shí)的狀態(tài)，助磨劑可以分為：固體、液體和氣體助磨劑。固體助磨劑有：硬脂酸鹽類、膠體二氧化硅、膠體石墨、炭黑、粉煤灰、石膏等；液體助磨劑有：有機(jī)硅、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、聚丙烯酸脂、聚酸鹽等；氣體助磨劑有：蒸汽狀的極性物質(zhì)以及非極性性物質(zhì)等。按化學(xué)結(jié)構(gòu)，助磨劑可以分為三類：聚合無機(jī)鹽、聚合有機(jī)鹽及復(fù)合化合物。

從以上可以看出，不同廠家的水泥原材料各不相同，即熟料各不相同、使用的助磨劑各不相同、摻合料種類和摻量各不相同，尤其現(xiàn)在各水泥廠水泥的組成并不公開，一旦混用不可避免地會(huì)使混凝土的工作性能、適應(yīng)性發(fā)生突變，直接影響施工性能和工程質(zhì)量。

舉個(gè)例子，就像輸血！免疫學(xué)的一條規(guī)律是抗原與其相對(duì)應(yīng)的抗體可以發(fā)生特異性結(jié)合，形成抗原—抗體復(fù)合物，此種復(fù)合物在血漿中受補(bǔ)體（血型中另一種球蛋白）的作用下，抗原所在的紅細(xì)胞可以發(fā)生溶解而出現(xiàn)溶血現(xiàn)象。因此，異型輸血（即血型不相同間輸血），供者與受者的紅細(xì)胞可發(fā)生溶解，出現(xiàn)以溶血反應(yīng)為主的輸血反應(yīng)，臨床可見到畏寒發(fā)熱、黃疸、肝脾腫大、血紅蛋白尿、貧血等癥狀。因此，任何人輸血前必需驗(yàn)血型，血型相同且相互配合者才能輸血。

在外加劑選用中，很多細(xì)節(jié)還是必須要強(qiáng)調(diào)一下。比如膨脹劑，是內(nèi)摻（計(jì)入膠凝材料總量）還是外摻（不計(jì)入膠凝材料）？

做混凝土的人都知道，混凝土硬化過程也是個(gè)收縮過程，難免產(chǎn)生裂縫，一旦開裂，又造成很多安全性和耐久性的隱患，因此，摻用膨脹劑是慣用的做法。我國(guó)膨脹劑有三種類型：硫鋁酸鈣類（如 UEA、AEA、PNC、FS、PPT 等）、氧化鈣—硫鋁酸鈣類（如CEA）和氧化鈣類。

現(xiàn)在的膨脹劑一般是雙膨脹源：硫鋁酸鹽和氧化鈣。下面公式是反應(yīng)膨脹的機(jī)理，由此可以看出氧化鈣與水生成氫氧化鈣，體積膨脹，硫鋁酸鹽與氫氧化鈣、硫酸鈣和水又生成帶 32 個(gè)結(jié)晶水的水化硫鋁酸鈣，也就是鈣礬石，水泥水化物的一種。

既然硫鋁酸鹽有水化作用，產(chǎn)生水泥石，當(dāng)然是內(nèi)摻！即便是氧化鈣，因?yàn)楫a(chǎn)生的氫氧化鈣與粉煤灰或礦粉二次水化繼續(xù)生成水泥石，都屬于內(nèi)摻。

另外，加了膨脹劑，更要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，否則一樣開裂，圖 2 是加入膨脹劑后的混凝土與普通混凝土就養(yǎng)護(hù)制度不同，收縮量的一個(gè)對(duì)比。

圖2 補(bǔ)償收縮混凝土與普通混凝土的長(zhǎng)度變化特性

從圖 2 很清楚地看到，加了膨脹劑，只有長(zhǎng)時(shí)間潮濕養(yǎng)護(hù)才會(huì)膨脹，養(yǎng)護(hù)不到位一樣收縮！不要以為加了膨脹劑就萬事大吉！

外加劑與水泥匹配選用也是非常關(guān)鍵的，需要特別注意。以前就經(jīng)常發(fā)生外加劑換用產(chǎn)生的事故！高效減水劑突然用完，臨時(shí)用減水率低些的普通外加劑提高摻量以達(dá)到同樣的工作性能，結(jié)果混凝土發(fā)生嚴(yán)重的緩凝，最終被拆除；還有用高效減水劑替換普通減水劑，降低摻量，出機(jī)流動(dòng)性滿足要求，到現(xiàn)場(chǎng)后迅速失去流動(dòng)性，造成質(zhì)量事故。

攪拌站所用外加劑基本都是復(fù)合型的，包括減水組分、引氣組分、緩凝組分、保塑組分等。每種水泥與某種外加劑都有適量的摻量范圍。原本用高效減水劑的混凝土，改用普通減水劑后，為保障減水效果只能增大摻量，但這樣一來，導(dǎo)致相應(yīng)的引氣組分加大、緩凝組分加大、保塑組分加大，出現(xiàn)嚴(yán)重緩凝、強(qiáng)度大幅度降低！反之，用高效減水劑降低摻量替換原來的普通外加劑，同樣，由于摻量的降低，致使緩凝組分不足、引氣組分和保塑組分不足，嚴(yán)重降低工作性能！

了解了這些基本的因素，才能在混凝土工程中活學(xué)活用，基本概念必須要了解！必須要深入了解！