浅谈合理使用水泥确保混凝土工程质量

浅谈合理使用水泥确保混凝土工程浅谈合理使用水泥确保混凝土工程 质量质量 引言引言 在我国基础设施和工业与民用建筑中 混凝土已成为应用 面最广 应用量最大的建筑材料 1998 年我国水泥产量已达 5 3 亿 t 以每立方米硅水泥用量 0 25t 计 该年度全国混凝土浇筑 21 亿 t 随着我国建筑事业的发展 今后混凝土的用量还会不 断增加 当前我国相当多的混凝土工程存在质量问题 全国恶性工 程事故不断 而尚未暴露出来的质量隐患则更是令人担忧 建 筑物结构设计要求的目标使用期一般都在 50 年以上 那些关乎 结构安全的质量隐患如果得不到有效控制 将为后人埋下无数 祸根 广大工程技术人员越来越认识到 工程质量必须 标 本 兼治 笔者多年从事结构设计和建设监理工作 经常深人施工 现场 在工程实践中体会到水泥的确堪称混凝土工程质量之 本 现提出几点个人意见供水泥生产主管部门 科研单位和制定 设计 施工 建材规范以及建设主管部门的有关人员参考 1 改变改变 回转窑水泥不足立窑补回转窑水泥不足立窑补 的现状的现状 确保工程质量确保工程质量 试验结果表明 t1 27 立窑水泥与回转窑水泥配制的硅在质 量稳定性 耐久性 施工适应性及力学性能方面是有差别的 立窑水泥的各项性能明显不如回转窑水泥 历史原因造成了目 前我国立窑水泥生产过剩 回转窑水泥产量又严重不足的尴尬 局面 然而 近些年我们却从未听说有哪个工程因缺水泥而停 工 很多工程的结构关键部位由于一时买不到回转窑水泥或因 某些施工单位为降低成本而有意使用了 或部分使用 立窑水泥 加之目前我国建筑材料准用制度不健全 便给一些不合格的立 窑水泥有可乘之机 为混凝土工程质量留下了隐患 1997 年以来 笔者托同行在全国各地对数十例因材料引起 的工程事故做了一些调查 问题大多出在水泥上 几乎又全是 立窑水泥 教训是深刻的 从结构设计的角度看 设计人员除特殊情况外 一般仅对 硅的强度 等级 提出明确要求 至于采用何种水泥配制混凝土则 由施工单位决定 由于目前我国建筑材料准用制度尚不完善 建设监理无法根据法规来限定出自不同厂家水泥的使用范围 用于检查结构件质量的硅试件 现场浇筑时取样 需养护 28d 才能 测试 而施工进度又不能耽搁 因此监理人员实际上是 事后 检查硅工程的质量 很难做到 事前 控制 举一个典型例子 某 一高层写字楼的施中 设计要求底层柱需用 c60 混凝土 但现 场批量留取的试件在 28d 后测试的结果为 绝大多数不能达到 c60 强度 事后查明是由于采用了质量不过关的立窑产水泥 此时该处混凝土已浇筑了数百立方米 2 层 后采取柱截面外扩 补强措施处理 不仅耽误了工期 还影响了建筑物伸用寿命 施 工单位为此付出了经济代价 笔者认为 混凝土工程质量 首先要抓水泥质量 有关调 查材料表明 我国目前优质立窑水泥熟料的年产量约在 6000 万 t 左右 但持有生产许可证的立窑厂家年总产量却有 4 亿 t 由于 优质水泥产量的严重不足 使得非优质甚至劣质的立窑水泥大 量占有市场并用于结构关键部位 因此 大力发展工艺先进的 窑外分解新型干法生产技术 按照三部委的已定方针尽快淘汰 工艺落后 质量不稳定 能耗高 污染重的土立窑和小型机立 窑是当务之急 回转窑不足立窑补 的状况必须改变 如果不 解决当前水泥质量中存在的问题 混凝土工程质量的 根治 无 从谈起 2 选用水泥必须考虑混凝土结构的耐久性选用水泥必须考虑混凝土结构的耐久性 由于混凝土建构筑物要求有足够长的使用寿命 因此硅的 耐久性逐渐引起人们的重视 世界上许多国家已经把耐久性作 为衡量混凝土质量的首要指标 他们或者编制关于结构耐久性 的设计 施工专项规范或者推出一些指导性文献 手册 3 4 等 水泥品质直接影响混凝土的耐久性能 实验结果表明 2 就 是用优质立窑水泥 525 配制的硅 其抗渗 抗碳化 抗海水腐 蚀性能亦均不如同标号回转窑水泥 抗冻 干燥收缩 钢筋锈 蚀等与回转窑水泥相近 而采用烧粘土作混合材的 425 立窑水 泥则对硅的耐久性能非常不利 值得注意的是 用立窑烧制熟料 由于窑内通风条件差 热力强度不如回转窑 且窑内热工制度 不稳定 物料受热不均匀 难免出现熟料轻烧 欠烧等现象 故熟料质量波动较大 目前我国能够生产 525 优质水泥的机立 窑厂家并不多 而能生产质量稳定性上能与回转窑水泥相近的 厂家则更少 因此 质量不稳定的立窑水泥将在实际工程中影 响混凝土的耐久性能 在实际工程中对混凝土的耐久性必须进行 事前 控制 等 到建筑物在使用阶段出了问题再去弥补 将造成不可估量的损 失 但遗憾的是 我国现行 混凝土结构设计规范 gbj1o 一 89 仅 在构造措施和对正常使用极限状态下的验算方面考虑了结构的 耐久性要求 并未引人结构耐久性设计的概念 我国现行 混 凝土结构工程施工及验收规范 gb50204 一 92 未考虑水泥品 质对混凝土耐久性的影响 而我国 混凝土质量控制标准 gb50164 一 92 对混凝土耐久性的要求又偏低且欠具体 这就 是说 我国硅工程从设计到施工均未有效地进行结构耐久性的 事前 控制 而工程验收又未对此做出专门规定 一般仅做外观 评价 回弹法检测砖强度等 所以 如何评价一个新建工程的 结构耐久性 只有让时间来做出回答了 我国已建成工程的返 修率高居不下 被评为 优质工程 的项目在使用阶段混凝土开 裂 甚至发生重大事故的事例层出不穷 除了管理体制上诸多 弊端外 水泥本身的质量问题以及对水泥品种选用不当恐怕也 是主要原因之一 在目前条件下 为保证混凝土结构的耐久性能 笔者提出 以下几点建议供有关部门参考 1 混凝土结构设计及施工在选用水泥方面应有明确规定 据悉 建设部已把 混凝土结构的耐久性研究及耐久性设计 列 为国家重点科技攻关项目 并由清华大学 中国建筑科学研究 院等单位共同承担此项任务 参加这一项目的有关人员已拿出 混凝土结构耐久性设计及施工建议 的初稿供讨论 估计不久 的将来会有相应的规范出台 在制定这类规范时建议专门增加 有关水泥选用的章节 明确规定 某类工程或某结构部位等 须 应 宜 选用某种类 或标号 水泥 2 要尽快健全 完善我国的水泥准用制度 建议建设部会 同国家建材局出台一些法规 规定水泥出厂必须附有 准用证 该证应明确交代哪些水泥 可 不可 用于某类工程或某结构部 位等 在水泥包装袋上也应标明 出厂日期 使用期限 存放条 件 使用要求 应用范围及其它注意事项等 以利建设监理现 场检查 3 科研单位要加快各类水泥对硅耐久性影响的科学研究 法规出台 科研先行 科研不能仅停留在实验室里 要在各类 实际工程中跟踪调查 因为每个工程的外部环境 施工条件及使 用条件均有差异 收集资料 为制定 或修订 有关规范提供科 学依据 3 重视碱集料反应的研究并制定相应对策重视碱集料反应的研究并制定相应对策 近年来 我国硅工程中由碱集料反应 aar 产生的破坏事件 逐渐引起人们注意 碱集料反应严重损害混凝土结构的耐久性能 对预应力硅 结构来说 一旦出现 aar 将引起硅的开裂 直接危及结构安 全 处于露天或室内高湿环境中的预应力混凝土构件在设计中是 不允许出现裂缝的 必须及时进行加固处理 矽构件在使用阶 段出现问题将付出极高的代价 对混凝土结构进行加固处理的费 用往往比原构件的造价还高 有时甚至是惨痛的代价 早在 50 年代 aar 对混凝土工程的不良影响就引起国外工程界的高度 重视 特别是 1974 平以来 每隔 2 年就召开一次关于碱集料反 应的国际学术会议 很多国家相继出台了一些标准 规范 如美 国的 astmc227 c586 等 对一些重要工程的矽含碱量严加控制 有的国家 如美国 要求所有进口水泥的碱含量 na 0 当量 下同 必须低于 0 696 其理由就是 aar 破坏具有潜伏性 突发性 而一旦出现问题又难于补救 与发达国家相比 我国 aar 的研 究较晚 对由 aar 引起的混凝土破坏重视不够 这主要是因为 一般国内制做混凝土所用集料的碱活性较小 加之 aar 破坏又 不易鉴别 使人们忽视了这一问题 在实际工程中一发现硅裂 缝 技术人员首先从外部环境 如温度应力 不均沉降 超载等 或设计 施工上找原因 很少想到 aar 相当多的质检 监理人 员缺乏有关 aar 的知识 因此 很多由 aar 引起的混凝土破 坏误认为其它原因造成的破坏 笔者不否认 硅破坏的原因很复杂 往往是多种因素共同作用 我国混凝土工程中的碱集料反应不容乐观 我国生产的水 泥大多为高碱水泥 特别是北方地区生产的水泥 其碱含量多 在 0 8 一 1 0 以上 但施工单位并不排斥 有时甚至欢迎 因 为高碱纯硅酸盐水泥配制的硅快硬 早强 有利于提高施工速 度 施工单位有时为抢工期或便于冬季施工 常在配制混凝土 时掺人 na2s04 早强剂及 nanq 防冻剂等 前者掺量可达 3 后者掺量可达 5 均以水泥重量计 此时如果采用的是高碱水 泥 则混凝土中的含碱总量将高达 15kg m3 一 20 掩 m3 远远 超 3 吨 衬 5kg m3 安全碱含量的限值 在这种状况下 我国混 凝土工程中出现大量 aar 破坏是必然的 应引起高度重视 否 则将贻害无穷 为此笔者提出以下几点建议 1 加大关于 aar 的科研力度 编制 或修订 相应规范 科 研 设计部门应在实际工程中进行广泛的调查研究 针对混凝 土中不同的集料和外加剂 不同品质的水泥 不同的环境 温度 湿度 以及不同的施工条件等做大量实验 为编制 或修订 有 关规范提供科学依据 笔者认为 我国现行 混凝土外加剂 gb8076 一 87 中对 基准水泥 的要求偏低 至少碱含量应规定不 得超过 0 66 应向目前国际标准靠拢 同时 在修订 混凝土外 加剂应用技术规范 gbj119 一 88 时 应明确规定对水泥 标号 碱含量等 的技术要求 2 增加低碱水泥的市场供应 确保混凝土工程质量 国家 应从产业政策方面鼓励低碱水泥的生产 同时 通过 准用证 制度来限制高碱水泥的使用范围 例如 严格规定水利工程 预 应力构件以及重要工程的结构关键部位等 所用水泥的碱含量 不得超过某一限值 3 重视关于碱集料反应的知识普及和预防措施的宣传工作 为使广大工程技术人员深刻认识碱集料反应对混凝土工程的危 害 应加大宣传教育的力度 出版一些普及 aar 知识的教材和 预防 aar 破坏的技术措施 手册 等 4 水泥生产要适应高性能破的发展趋势水泥生产要适应高性能破的发展趋势 自 90 年代初国外提出高性能混凝土 hpc 的概念后 各国 对 hk 的界定标准有所不同 但有一点是共同的 那就是它的高 耐久性和较高的强度指标 毫无疑问 高性能混凝土在工程界 是极受欢迎的 它是未来硅技术的发展方向 高性能混凝土本 身不是本文论题 笔者仅就它对水泥的基本要求提出几点不成 熟的个人看法 1 hpc 所采用的水泥标号一般不应低于 525 并且必须是 质量稳定的优质水泥 使其在较