導致現代混凝土質量問題的突顯的內在根源在于瘦身水泥
更新時間：2023-09-17 16:03:40作者：佚名
現代水泥是以高流動性、低水膠比、摻加外加劑和大量礦物摻合料為主要特點，以高功耗為代表的砂漿。自上世紀九五年應用以來，因為其大大增加勞動硬度，加速施工進度，且節能
環保，加之其具備“高功耗”的華麗外套而受到建設者的喜愛，因此，人們對其飽含了極大的工作熱情并飽含重托。而且，當嚴酷的品質狀況非常是品質車禍擺在人們眼前的時侯，人們常常惟恐躲之不及，但又欲罷不能而從蹈后塵，這不得不讓人再次探討現代水泥品質問題的根源究竟在哪、方向何在。
經過多年的安裝工程實踐和對比剖析，筆者覺得，造成現代水泥品質問題顯現的內在癥結在于減肥混凝土，而減肥混凝土又恰恰是各方人員都不樂意接受的嚴酷的現實，由于它動搖了人們長久以來引以為豪的現代水泥應用的新政底蘊和企業利益，也就是法規權威、節能環保、加快進度和增加成本。
減肥混凝土的詳細特性可以從以下兩個方面來敘述，一是隨著混凝土生產技術的不斷進步，混凝土礦物的平均顆粒粒徑越來越小，即混凝土的比表面積越來越大。二是用礦物摻合料代替部分水泥之后，每立方米水泥中的混凝土藥量越來越少，而礦物摻合料藥量越來越多。以上混凝土粒徑小藥量少的特征，都是由最初有益的量變，逐步演變為現在有害的質變，其實質就是水泥28天之后的硬度幾乎不下降，密實性不增加，自愈能力消弱，裂痕不斷提高，耐久性越來越差，而最終結果是造成水泥結構品質問題和品質車禍不斷發生。下邊，筆者通過旁征側引和對比剖析，逐步闡明減肥混凝土在安裝工程中的詳細害處，不妥之處，請求見諒。
一、水泥顆粒粒徑越來越小的害處
眾所周知，近200年來混凝土的發展歷史，可以說就是一部怎樣將混凝土磨得更細的歷史。混凝土生產企業要想使其產品的綜合效益達到最大化，就是要想方法讓混凝土礦物所積蓄的能量在28天內全部釋放下來，最直接最有效的方法就是將混凝土礦物磨得更細，而國家標準不設粒度上限又為混凝土生產企業提供了一個磨細的平臺，因此，磨制也就成了必定趨勢。
當前，混凝土標準是以28天硬度作為評定基準的，至于28天后硬度怎樣發展，混凝土標準并沒有給出明晰的規定和要求，以至于混凝土生產企業只要按保證28天硬度進行混凝土生產就可以了。雖然，水泥28天之后的硬度發展不僅與混凝土中的礦物成份比列及后續的養護條件有關外，還與混凝土礦物顆粒粒徑的大小有直接的聯系。以碳酸鹽混凝土中最大濃度的碳酸三鈣礦物為例，28天的水化深度大概是10um，相對于顆粒粒徑絕大多數在30um以下的混凝土而言，28蘭州化已完成90%以上，也就是說，28天后雖然養護條件再好，水泥硬度早已沒有多少下降的余地。
到現在為止，對水泥硬度常年發展最有勸說力的應是臺灣北海道港持續歷時百年的相關實驗數據。依據資料介紹，始建于1897年的札幌港，在建設早期制做了6萬多個試件，放到海水中、大氣中、淡水中分別進行常年耐久性實驗水泥比表面積，實驗結果闡明，兩者的常年硬度發展趨勢是基本一致的，其中，試件在自然的大氣環境中儲存30～40年硬度達到最高，大概增加100%，之后逐年升高，儲存95年，硬度從最低點增長約40%，但仍低于28天硬度20%，也就是說，初期的水泥壽命在百年以上，而當初所用混凝土的顆粒粒徑是200um方孔篩篩余量大于10%，其平均粒徑遠遠小于現在國外標準使用的80um方孔篩篩余量大于10%的混凝土平均粒徑。
為了與北海道港數據進行對比，美國海洋安裝工程研究所也進行了相關實驗。實驗結果闡明，在海洋氣候環境條件下，對于比表面積下限在250㎡/kg的混凝土，水泥自然儲存5年抗拉硬度達到最高，下降約40%，于是逐年增長，至10年并且高于原先的28天硬度。
從以上數據對比剖析可知，混凝土顆粒粒徑的大小對水泥硬度的常年發展起著決定性的作用，當混凝土顆粒粒徑小于30um時，粒徑越大，水泥28天后硬度下降的升幅也越大，持續下降的時間也越長，而現在的國家標準水泥比表面積，將混凝土比表面積下限定在相對較高的300㎡/kg，可實際生產的混凝土比表面積多在360～400㎡/kg之間，相應的混凝土顆粒粒徑絕大多數都在30um以下，但是有促使增加水泥的初期硬度，然而，對于水泥硬度的常年發展卻是極為不利的，加之有的混凝土生產企業為了追求收益的最大化，會將混凝土磨得越來越細，抗滲特性越來越顯著，在此前提下，期待通過后期硬度的急劇下降來保證水泥的耐久性幾乎是不或許，而恰恰相反的是，水泥硬度的常年發展必將由短期的上升很快轉為逐年升高，國外多起箍筋水泥橋梁、高造橋品質車禍大都發生在使用屆滿五年這一關鍵的時間節點然后也就不足為奇，由于以曾經的混凝土比表面積標準與資料臺灣海洋安裝工程研究所的混凝土比表面積進行對比可以推測，假如在配合比設計時施工企業沒有急劇增強水泥配制硬度，實際結構水泥硬度已自然增長至設計值以下，發生品質車禍也就在所難免。
由此可見，現有混凝土與過去傳統混凝土的最大差別就是在滿足28天硬度要求的前提下，將原有傳統混凝土所蘊涵的很大的硬度安全貯備提早給予透支，而這部份被提早透支的硬度貯備，正是為了抵抗各式有害介質常年侵蝕造成硬度不斷增加提供保障的，即便欠缺，對部份結構的常年耐久性來說后果不堪構想。上述推論，也剛好回答了過去人們常提起的一個問題，那就是在混凝土生產工藝和技術不斷進步的明天，為何會出現過去的混凝土比現今的混凝土好、國外的混凝土比國產的混凝土好的癥結所在。另外，硬度貯備被提早透支對結構所導致的不良后果具備極強的隱蔽性，更有人們無法反駁的法理支撐，由于混凝土雖然是過程產品，而非實體結構，在這一點上，作為建設者我們應當保持清醒的認識。
鑒于現在國外水泥硬度在自然環境中常年發展的相關數據鮮有見之，更多的是引用試驗室標養試件數據而缺少勸說力；另外，對于我們每位人身邊住用的建筑安裝工程來說，因為水泥表面都進行了裝潢家裝，使水泥與外界環境隔絕而對其起到了挺好的保護作用，水泥硬度也就不會因有害介質的入侵而急劇增加并發生品質車禍，因而也就自覺或不自覺地影響了人們對水泥硬度常年發展的高度注重和研究，故這仍然是被我們所忽略的問題而鮮見談到。
二、水泥藥量越來越少的害處
楊工科先生在《現代水泥科學的問題與研究》一書中提到，混凝土是水泥之母，是水泥的核心原材料，而且，在商品水泥迅速發展的明天，礦物摻合料的大量使用越來越遭到熱捧，其地位早已到了與混凝土不相上下的地步，是現代水泥不可或缺的組分之一。雖然礦物摻合料的使用有其科學合理的一面，但也應當清醒地看見，如使用不當都會帶給負面影響，并且會給安裝工程帶給災難性的后果，這一點，應當導致我們的高度注重。
眾所周知，火山灰質礦物摻合料原本并無膠凝功耗，只有與混凝土水化后生成的氫氧化鈣進行二次反應，能夠生成難溶的水化碳酸鈣軟膏，進而增加水泥的硬度和密實性。假如水泥中沒有足夠多的混凝土來提供氫氧化鈣反應物，部份礦物摻合料的二次水化也就成為不或許，問題在于混凝土水化能生成多少氫氧化鈣，而各類礦物摻合料的火山灰質反應又須要多少氫氧化鈣，對于這一問題，理論上并沒有得到挺好解決，更沒有法規根據可循，因而造成大摻量礦物摻合料的使用問題存在眾多的不確定性，對水泥品質帶給不利影響也就不可防止，例如說，在施工現場我們經常見到的大面積網狀裂痕及樓外墻板經常發生的大面積漏水現象，這種都與礦物摻合料的二次反應沒有達到預期的凝結療效而使其轉換為細砂組分有直接的聯系，這是其二。
其一，商品水泥絕大多數都是用普通碳酸鹽混凝土進行水泥配置，根據國家混凝土標準，普通碳酸鹽混凝土中的混和材判據應當控制在20%以內，可據國家建材部委前期的調查資料介紹，除部分水泥小型企業外，大多數混凝土中小企業混和材判據均超標，最高信噪比并且高達47%，而當前的施工初驗規范對此又沒有提出強制性測試要求，并且連部份地方政府的檢查機構都不舉行此項業務，致使施工企業束手無策，這無形之中，也就為不法企業大開便于之門，這是當前減肥混凝土最隱蔽最核心的根源之一，而更為嚴重的是，由此引發對部份水泥品質問題和品質車禍的責任認定，都將或許會帶給重塑性的結果，教訓的汲取也就成為空話。
其一，混凝土應當進行安定性測試是國家混凝土標準的明晰要求，并且，當選用膠凝材料取代混凝土之后，膠凝材料的安定性問題早已超過了混凝土標準的管轄范疇，而相應的其它規范標準又不牽涉安定性測試的內容，引起水泥容積穩定性問題一直發生也就不足為奇，非常是隨著水泥中摻合料品種和藥量的不斷提高，混凝土藥量越來越少，對水泥容積穩定性取決定性作用的已不是混凝土，而是膠凝材料組合。由此可見，現有的規范標準僅對混凝土進行測試是不夠的，應當提高膠凝材料組合的安定性測試，只有這么，能夠最終確保水泥具備良好的容積穩定性，這是當前規范標準間的盲點。
其一，水泥道路應當具備良好的耐熱性這是不言而喻的，但設計規范、施工初驗規范對水泥耐熱性的要求卻沒有明晰的量化控制指標，但是公路混凝土標準對混凝土的耐熱性有相關的要求，而且，在礦物摻合料藥量越來越多而混凝土藥量越來越少的現在，原有基準混凝土的耐熱性已被突顯，由此造成道路起灰起砂的問題一直發生也就成為必定，但是對簿公堂，法院也未能依法判斷，由于耐熱性要求是蘊含的，并非規范或圖紙明晰的，相關的案例也并不罕見，這同樣是規范標準間的盲點。
其一，當前礦物摻合料中使用量最大的是煤泥和粉爐渣，眾所周知，尾礦和粉礦渣的密度均大于混凝土的密度，非常是粉礦渣差異更大，這一差異給施工帶給了很大的困難，由于在水泥澆注和導墻過程中，密度大的混凝土會往下沉，而密度小的礦物摻合料會往下浮，展現微觀上的分層漏漿，因而使預制構件底部和表面摻合料濃度過大而混凝土濃度過小，頂部則反之。由此引起的不良后果除屋架硬度上下不均外，梁頂、柱頂、板頂一直受潮已然成為不爭的事實，非常是柱頂，斷裂現象相當普遍，且混凝土藥量越少，攙和料藥量越多，斷裂問題日益突出，迄今未能解決。
三、解決減肥混凝土的相規避策
作為當前的建設者，但是我們難以改變規范標準的狀況，但我們完全可以想方設法避免其或許帶給的風險，并確保水泥結構在其使用期限內安全靠譜的工作。
一是將混凝土比表面積控制在300～350㎡/kg之間，最大限度的保證水泥28天后硬度仍有較大降幅的下降，同時，適當減少水泥配合比設計時的配制硬度，加強水泥抵抗各類有害介質常年侵蝕的能力，確保水泥結構的常年耐久性。
二是在進行水泥施工配合比設計之前，應當對混凝土中的混和材濃度進行測試，確保最終混和材和摻合料數量控制的真實性和有效性，同時，在水泥施工配合比設計完成后，規避所采用的膠凝材料組合進行安定性測試，以最終確保膠凝材料組合具備良好的容積穩定性。
三是對于水泥表面有耐熱性要求的道路、碼頭面層、機場道面等，除按第一點控制比表面積外，應優先采用公路碳酸鹽混凝土或碳酸鹽混凝土，不宜使用灰渣混凝土、粉爐渣混凝土或復合混凝土，更不宜在水泥施工配合比設計時摻加煤灰、粉灰渣等礦物摻合料，以確保水泥具備較強的表面耐熱性。
四是對于不同環境、不同結構、不同保護層寬度的水泥，其礦物摻合料的最大占空比應嚴苛按《混凝土結構耐久性設計規范》（GB/T50476-2008）的條款執行。
四、結語
綜上所述，現代水泥的品質弊病多是因塑身混凝土而造成，這兒，既有規范標準間不協調的誘因，還有我們自身監管不到位，舉措不得力的成因，記得美國標準界有句諺語，大意是“標準的缺陷，不能完全減免使用者的責任。”也就是說，規范標準告訴我們的是技巧和行為準則，至于怎么選擇與決策，主要取決于我們每位人每位團隊的責任與智慧。
客觀的講，無論是減肥混凝土自身還是礦物摻合料的使用，都有其積極的一面，例如說，后者有促使生產高強混凝土、早強混凝土，前者可以充分運用工業廢料、減少氣體排放、降低建設費用等等，而且，其負面影響對許多結構來說只是絕對不能接受的，并且會帶給災難性的后果，對于這一點，我們決不能詰問。因此，作為建設者，我們應當仍舊堅持從水泥品質的系統掌握與控制出發，針對不同項目、不同結構部位及不同的環境條件，分別采取相應的規避舉措，既要瞻前，更要顧后，趨利避害，那樣，能夠確保我們的建設項目禁得起時間的檢測和歷史的考驗，履行好我們建設者應盡的責任與義務，推動社會的科學發展、和諧發展。
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