鐵路混凝土水泥比表面積嚴(yán)控原因分析

李珂

摘 要：水泥，作為建筑行業(yè)最重要的材料之一，與我們的生活息息相關(guān)。水泥的各項(xiàng)指標(biāo)指標(biāo)嚴(yán)格控制與否，關(guān)系到工程質(zhì)量的好壞。在本文就鐵路混凝土對(duì)水泥比表面積嚴(yán)控進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)研究，為工程試驗(yàn)人員提供更多的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：水泥比表面積;標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量;坍落度;混凝土抗壓強(qiáng)度

自從水泥研制出來(lái)后，水泥成了建筑行業(yè)乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要部分，水泥在我們的生活中被大量使用，比如房屋建筑、鐵路、公路、水利、機(jī)場(chǎng)等都要用到水泥，水泥的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)很多，比如細(xì)度、比表面積、凝結(jié)時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、安定性、抗壓強(qiáng)度、膠砂流動(dòng)度、游離氧化鈣、氧化鈣、堿含量等等。每項(xiàng)指標(biāo)都很重要。結(jié)合筆者長(zhǎng)期從事鐵路工程試驗(yàn)管理工作經(jīng)驗(yàn)，水泥比表面積與標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量有著緊密的聯(lián)系。標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量實(shí)際上與混凝土拌制中的拌和用水量也有比較緊密的聯(lián)系。本人所從事的鐵路工程試驗(yàn)檢測(cè)行業(yè)規(guī)范TB10424和TB/T3275要求水泥比表面積必須控制在300-350㎡/kg。為什么控制這么嚴(yán)，筆者就以試驗(yàn)來(lái)對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究探討。

本次研究主要涉及到兩個(gè)試驗(yàn)，第一個(gè)是水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量試驗(yàn)，第二個(gè)是混凝土拌制試驗(yàn)。為了保證試驗(yàn)結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)性，盡量排除其他干擾，獲得比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，試驗(yàn)用水采用蒸餾水。

1 試驗(yàn)前準(zhǔn)備

1.1 試驗(yàn)所用到的儀器設(shè)備

此次試驗(yàn)所涉及到的主要儀器設(shè)備有NJ-160B水泥凈漿攪拌機(jī)、單臥軸砼攪拌機(jī)、砼坍落度測(cè)定儀等

1.2 試驗(yàn)所需的環(huán)境及人員要求

為保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和混凝土配制試驗(yàn)溫度都控制在20±2℃，濕度控制在55±2%。選用水泥試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)達(dá)9年的試驗(yàn)員進(jìn)行試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)原材料的選擇

水泥選擇質(zhì)量穩(wěn)定且能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)供應(yīng)需求的天業(yè)集團(tuán)普通硅酸鹽水泥（P·O 42.5），選取4個(gè)不同比表面積分別為325㎡/kg、364㎡/kg、400㎡/kg，500㎡/kg;細(xì)骨料選用II區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)為2.9;粗骨料選用5-10mm、10-20mm兩級(jí)配碎石;水采用蒸餾水。試驗(yàn)前，所有原材料烘干，排出水分干擾。

2 試驗(yàn)過(guò)程記錄

2.1 試驗(yàn)一：水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量試驗(yàn)

2.1.1 在溫度20±2℃，濕度55±2%的試驗(yàn)條件下，將4種不同比表面積的水泥各取500g用蒸餾水分別進(jìn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量試驗(yàn)。

2.1.2 經(jīng)試驗(yàn)，比表面積分別為325㎡/kg、364㎡/kg、407㎡/kg，502㎡/kg的水泥對(duì)應(yīng)用水量分別為137ml、141ml、149ml、157ml。因此，4種水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量分別為27.4%、28.2%、29.8%、30.0%。

2.2 試驗(yàn)二：混凝土拌制試驗(yàn)

2.2.1 在溫度20±2℃，濕度55±2%的試驗(yàn)條件下，將4種不同比表面積的水泥分別進(jìn)行混凝土拌制試驗(yàn)。

2.2.2 設(shè)計(jì)配合比坍落度要求為80-120mm，適配強(qiáng)度為33.2MPa，砂率40%，5-10mm、10-20mm碎石比例為40%：60%。計(jì)算得出的水膠比為：0.59，配合比例為：水泥：砂：5-10mm碎石：10-20mm碎石：水=1：2.07：1.24：1.86：0.59。

2.2.3 將準(zhǔn)備好的原材料按第2條確定的配合比進(jìn)行混凝土配制試驗(yàn)，然后分別測(cè)得的混凝土坍落度，比表面積分別為325㎡/kg、358㎡/kg、407㎡/kg，502㎡/kg的水泥對(duì)應(yīng)的混凝土坍落度分別為110mm、85mm、75mm、60mm。混凝土的和易性和流動(dòng)性狀態(tài)由好到差也與之相對(duì)應(yīng)。

2.3 試驗(yàn)三：混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)

為進(jìn)一步探究，將4個(gè)不同坍落度的混凝土成型進(jìn)行56d混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。經(jīng)試驗(yàn)，混凝土坍落度分別為110mm、85mm、75mm、60mm所對(duì)應(yīng)的混凝土抗壓強(qiáng)度平均值分別為43.7MPa、30.6MPa、26.4MPa、22.7MPa。

3 試驗(yàn)結(jié)果綜合分析

3.1 從試驗(yàn)一的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量試驗(yàn)最后試驗(yàn)結(jié)果不難看出，隨著水泥比表面積的增大，要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量也隨之增大。由于水泥比表面積是單位質(zhì)量下水泥顆粒所具有的表面積，所以，水泥比表面積增大，水泥顆粒所具有的的表面積也在增大，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量也在增大。

3.2 從試驗(yàn)二的混凝土拌制試驗(yàn)可以看出，在同配合比、同用水量的情況下，隨著水泥比表面積的增大，混凝土的坍落度在減小，和易性和流動(dòng)性也在變差。坍落度為110mm的混凝土，它的坍落度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)80-120mm坍落度的要求，和易性和流動(dòng)性都最好，坍落度富裕系數(shù)大，此坍落度對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工非常有利。坍落度為85mm的混凝土坍落度雖然也符合設(shè)計(jì)80-120mm坍落度的要求，但混凝土和易性和流動(dòng)性不好，且坍落度富余系數(shù)太小，不利于現(xiàn)場(chǎng)施工的進(jìn)行。坍落度為70mm和60mm的混凝土，它們的坍落度已經(jīng)不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。由此可見(jiàn)，水泥比表面積大小與混凝土坍落度有著緊密聯(lián)系。

3.3 而試驗(yàn)三雖不在筆者主要的研究范圍之內(nèi)，但也從側(cè)面印證試驗(yàn)一和試驗(yàn)二的試驗(yàn)結(jié)果。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，隨著水泥比表面積的增大，在拌和用水量相同的情況下，混凝土坍落度變小，而對(duì)應(yīng)的56d混凝土強(qiáng)度也隨之變化。坍落度為110mm的混凝土抗壓強(qiáng)度最高，既滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求又滿(mǎn)足適配強(qiáng)度要求;坍落度為85mm的混凝土抗壓強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，但不滿(mǎn)足適配強(qiáng)度要求;坍落度為75mm的混凝土抗壓強(qiáng)度不滿(mǎn)足適配強(qiáng)度要求，且比設(shè)計(jì)強(qiáng)度高一點(diǎn)，抗壓強(qiáng)度富裕系數(shù)不大，在施工過(guò)程中及其容易不合格，但不滿(mǎn)足適配強(qiáng)度要求;坍落度為60mm的混凝土抗壓強(qiáng)度完全不符合設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)我們的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將鐵路工程施工過(guò)程中的水泥比表面積限制在300-350㎡/kg是有著更多的考量。首先是能耗，水泥比表面積越大，所消耗的資源更多以及能耗更多。其次是經(jīng)濟(jì)，混凝土生產(chǎn)本著經(jīng)濟(jì)節(jié)約的要求，水泥比表面積增大，在拌合用水量有限制的情況下，混凝土強(qiáng)度降低，而要提高強(qiáng)度，水泥用量必然增加，這就又增加了施工成本，不劃算。再次是施工現(xiàn)場(chǎng)考量，比表面積在300-350㎡/kg之間，混凝土和易性以及流動(dòng)性均能滿(mǎn)足要求，混凝土強(qiáng)度也能得的最大限度的發(fā)揮，能最大限度的促進(jìn)鐵路工程施工。對(duì)于鐵路混凝土的耐久性來(lái)說(shuō)，也有著非常積極的作用。

有利也有弊因，鐵路混凝土水泥比表面積嚴(yán)控對(duì)于水泥生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，要將水泥比表面積控制在300-350㎡/kg之間，壓力比較大，涉及到的設(shè)備調(diào)試設(shè)置也比較繁多。總的來(lái)說(shuō)鐵路混凝土水泥比表面積嚴(yán)控是業(yè)利大于弊。在現(xiàn)如今鐵路行業(yè)蓬勃發(fā)展的情況下，鐵路混凝土一般設(shè)計(jì)使用壽命為100年且混凝土質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。所以，嚴(yán)控鐵路混凝土水泥比表面積既是對(duì)工程質(zhì)量負(fù)責(zé)的表現(xiàn)，也是對(duì)鐵路運(yùn)輸安全的負(fù)責(zé)的表現(xiàn)

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，鐵路建設(shè)所屬的建筑行業(yè)的一直在發(fā)展壯大。在實(shí)際工程施工過(guò)程中，試驗(yàn)室管理人員會(huì)較多的接觸到各類(lèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)定量化作為參考，是筆者的主要工作。水泥在各行各業(yè)都廣泛使用，與我們的生活息息相關(guān)。而且水泥是一門(mén)很深的學(xué)問(wèn)，涉及到的知識(shí)面也非常廣泛，非常值得深入研究。由于筆者知識(shí)面有限，只能從上述試驗(yàn)來(lái)探究鐵路混凝土水泥比表面積為什么嚴(yán)控。因此，需要從其它方面對(duì)水泥比表面積進(jìn)行分析，及時(shí)改進(jìn)試驗(yàn)的不足制處，促進(jìn)水泥試驗(yàn)研究的良好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55-2011）

[3] 《鐵路混凝土》（TB/T3275-2018）

[4] 《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）