更新知识适应现代混凝土技术发展

王玉瑛 杜守明

（内蒙古包头市杜氏建材有限责任公司包头市014030）

摘 要：本文浅析了预拌混凝土与现浇混凝土的主要区别，介绍了预拌混凝土的主要矿物掺和料及泵送剂的作用；提出了对预拌混凝土内的水泥用量、砂率、坍落度的控制、混凝土早期强度及混凝土的养护等新的认识。

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关键词 ：预拌混凝土；矿物掺和料；混凝土泵送剂；混凝土砂率；混凝土坍落度；混凝土养护

自2003年国家六部委发布《全国23个大中城市限制现场搅拌混凝土》令后，我国近十几年来预拌混凝土发展较快，目前基本上遍布全国城乡建设工程中；自1994年我国发布《预拌混凝土》第一部国标到2012年颁布第三部《预拌混凝土》标准，更加规范了预拌混凝土的管理。

近200年来的混凝土发展史显示，预拌混凝土是混凝土技术发展史上的一次革命，我们必须适应混凝土技术的发展，更新观念，更新知识，以适应现代化混凝土技术的发展。

1预拌混凝土与现浇混凝土的主要区别

(1)预拌混凝土的凝结时间比现浇混凝土一般要延长3h以上，尤其是预拌混凝土的初凝时间要作适当的延长，延长凝结时间的目的是为防止混凝土拌合物性能和混凝土坍落度过快的损失影响泵送和浇筑。

(2)预拌混凝土出机后，需经过一段运输时间到施工现场后才能人模浇筑，因此要求预拌混凝土在一定时间内保持混凝土拌和物的“三性”。为此，预拌混凝土都要掺入泵送剂，其中要含有不同缓凝时间的缓凝剂，主要是延缓混凝土的初凝时间。而现浇混凝土出机后即可入模浇筑。

(3)预拌混凝土一般都要掺入矿物掺和料、缓凝剂、引气剂等复合成泵送剂，以确保混凝土拌合物的性能，使运到现场的混凝土坍落度th内损失不大于20mm—30mm，才能使混凝土泵送畅通；特种混凝土更应满足其特殊要求。而现浇混凝土一般不需要加入任何外加剂，掺和料也可不掺。

(4)与现浇混凝土相比，预拌混凝土的凝时、强度增长等均有差异，混凝土达到拆除侧模1.2MPa的时间不同，预拌混凝土一般在20h以上，现浇混凝土1Oh左右即可，因此，预拌混凝土不能过早拆模。

(5)预拌混凝土砂率一般为40%以上，砂率较大，而现浇混凝土砂率一般在35%左右。

(6)预拌混凝土早期强度发展较慢，尤其是3d内的强度较低，而现浇混凝土早期强度较之要高。 因此，对预拌混凝土的认识要区别于现浇混凝土，不能以对现浇混凝土的要求来要求预拌混凝土，区别对待，才能确保预拌混凝土及工程质量。

2预拌混凝土掺入矿物掺和料

预拌混凝土一般都要掺人不同品种和数量的矿物掺和料，以提高混凝土的各种性能。目前掺人品种较多的主要有电厂排放的粉煤灰、炼铁厂排放的粒化高炉矿渣粉、硅灰、石灰石粉等，以粉煤灰和矿渣粉居多。

(1)预拌混凝土掺入粉煤灰等级一般在2级以上。热电厂用煤经过粉碎在1100℃~1700℃高炉中燃烧后排出的废渣即粉煤灰，它和水泥煅烧最高温度1450℃相仿，具有—定的活性，其活性率一般在40%以上。

1)将粉煤灰掺入到混凝土中，可使混凝土更密实，尚可替代部分混凝土用砂。

2)粉煤灰具有滚珠、润滑和物理减水功能，其减水率10%左右，越细越优。

3)将粉煤灰掺入混凝土中可抑制混凝土坍落度损失、防裂、降低混凝土早期干燥、收缩裂缝等，抑制混凝土碱骨料反应等。

4)掺入粉煤灰可提高混凝土的抗渗能力，非常适用于大体积混凝土，以降低水泥水化热。

5)掺入粉煤灰可改善混凝土孔结构，长期的火山灰效应可与水泥水化后析出的Ca(OH)2产生二次反应，提高混凝土的后期强度，降低混凝土泌水率，有利于骨料和水泥浆界面强度的提高。

6)掺人粉煤灰后，除具有一定的经济效益外，尚具有—定的环保效益。

(2)在预拌混凝土中掺入矿渣粉的等级一般在S75级以上，粒化高炉矿渣是炼铁炉中浮在铁水表面的熔渣，排放时经水冷却后的粒状物，再经烘干后磨细而成为矿渣粉。

1)原矿渣水泥使水泥熟料较易磨细，矿渣不易磨细，矿渣本身较粗，其潜能发挥得慢，使水泥和混凝土早期强度较低，泌水率加大等。现在将矿渣单独磨细到—定细度后，再掺入到水泥中或作为混凝土掺和料，可充分发挥矿渣的潜能，改善水泥和混凝土性能。

2)矿渣分为酸性、碱性矿渣，预拌混凝土应用的是碱性矿渣，其本身含有30%以上的Ca0，并具有一定的水硬性。

3)矿渣粉的细度以比表面积表示，比表面积应符合标准要求，如果较粗，可造成混凝土泌水、收缩加大而不利影响。

4)混凝土掺人矿渣分后，可改善混凝土的性能，有效地降低混凝土水化热、非常适用于大体积混凝土应用。

3预拌混凝土泵送剂的作用

预拌混凝土泵送施工的较多，为达到泵送施工的要求，必须掺入泵送剂，泵送剂在泵送混凝土中的主要作用包括以下几个方面。

(1)降低混凝土用水量，增大混凝土流动性，改善混凝土的和易性、粘聚性、保水性等。

(2)降低混凝土的泌水性，泵送剂的最佳掺量要通过试验确定，如果超掺会使混凝土的泌水率加大、离析等堵塞混凝土输送管道或使混凝土长时间不凝固等等。

(3)泵送剂的掺人能有效地降低W/B，提高混凝土和易性、流动性、降低混凝土拌合物摩擦阻力，有效提高混凝土的可泵性。

(4)泵送剂是多种性能的复合剂，其中含有一定的引气剂和缓凝剂等成分，可使混凝土凝时适当延长，以保证混凝土的运输和可操作时间。

(5)泵送剂可降低混凝土浆体流动性丧失的缺陷，降低混凝土坍落度的损失，使混凝土在一定时间内泵送畅通无阻。

(6)普通混凝土泵送剂对混凝土强度提高不显著，高强混凝土的强度主要依赖高强泵送剂的作用。

4更新观念适应现代化混凝土技术

(1)预拌混凝土内水泥用量是否越多越优

2000年前的施工标准、规范一般均有水泥用量的规定，2010年后发布的标准、规范除特种工程和有特殊要求的工程对水泥用量有规定外，大多数均无水泥用量要求的限制，均以胶凝材料总量控制；目前施工标准、规范对水泥用量有规定的只有JGJ/T104-2011和GB50208标准，对水泥用量要求不少于280kg/m3和260kg/m3。

水泥混凝土技术发展到目前的预拌混凝土，作为一种商品出售，混凝土中的胶凝材料不只水泥一种，尚有其他胶凝材料，其矿物掺和料中无论是活性的、非活性的起填充作用的，在混凝土中发挥各自的优势，起到叠加作用。

目前仍有人认为，水泥用量越多，混凝土强度和质量才越有保证，混凝土结构才会安全，这和现代混凝土技术发展是不相容的。就目前对混凝土的科学认识，混凝土内的水泥用量是有一定界限的，超过一定界限，混凝土强度和质量等反而会降低，只要确保不同混凝土强度等级内的胶凝材料总量就能确保混凝土的质量和各种性能。

水泥用量越多，混凝土裂缝出现的机遇也就越大，而混凝土也越不耐久；如果超过混凝土中最佳水泥用量后，混凝土强度和混凝土各种性能反而会降低；混凝土内水泥用量和矿物掺和料用量达到最佳时，才是最优的预拌混凝土。

(2)预拌混凝土砂率越大，混凝土和易性是否越好

预拌混凝土比现浇混凝土砂率一般增大3%-5%左右，在38%~ 45%之间；现浇混凝土砂率在33%-38%之间，试验得知，每增大1%~2%的砂率，混凝土强度就降低5%左右，一般不宜增大砂率。

不同的混凝土等级有不同的砂率，但都应有一个最佳砂率；最佳砂率的确定，应根据混凝土等级、粗细骨料级配，混凝土等级等确定的前提下，通过试验确定，我认为尚应根据细骨料的细度模数大小、即粗细程度通过试验选择和确定最佳砂率；最佳砂率一旦确定，不能为追求混凝土的和易性、流动性而不加限制地提高砂率；也不是砂率越大，混凝土流动性、和易性就越好。

优良的混凝土流动性是由优质的最佳的胶凝材料组合和适应性优的泵送剂等相互作用产生的；混凝土各项原材料最佳组合的结果，不是只靠增大砂率取得的。

自密实混凝土比普通混凝土流动性优，其砂率比泵送混凝土大，一般在44%~48%左右，这和胶凝材料总量较大、各项原材料最优组合等有关，因此，普通泵送混凝土一般不宜过大提高砂率。

(3)预拌混凝土坍落度是否越大越好

混凝土坍落度是混凝土内在质量的外在表现，普通泵送混凝土都有一个适宜的坍落度。就普通泵送混凝土而言，混凝土坍落度不应大于220mm，大于220mm的混凝土属自密实混凝土。

混凝土泵送施工技术规程规定，混凝土坍落度应根据泵送高度、距离、混凝土结构及施工等情况，综合考虑设计混凝土坍落度；不同混凝土等级、结构的混凝土都应有一个最佳坍落度要求，无限制地追求大坍落度将使混凝土性能变差，或造成混凝土离析、泌水、混凝土堵塞等情况发生，如果为增大混凝土坍落度迫使泵送剂超掺，会使浇筑后的混凝土表面返黄汤，使混凝土长时间不凝固等发生。

作者认为，普通泵送混凝土一般最优的坍落度应是160mm—180mm、140mm—160mm和180mm~ 220mm，大于或小于上述的坍落度为差，会使混凝土的各种性能变差。

(4)混凝土不能过于早强

混凝土早期强度不宜过高，不宜早强，混凝土越早强越不耐久，混凝土早强往往导致早裂，尤其是预拌混凝土更不宜早强，混凝土早强似早产的婴儿，先天不足，不可能长寿一样；混凝土早强似拔苗助长，失去了强度的正常发展规律，混凝土耐久性必然降低，即使是高强混凝土，更应控制早期强度发展，不宜有太高的强度。

预拌混凝土为了达到混凝土拌合物性能，一般都掺入了矿物掺和料，其早期强度发展较慢，混凝土等效养护龄期不应是6000Cd，建议应修改为7500Cd作为同条件自然养护龄期较为科学。尤其是大掺和料的预拌混凝土，其早期强度发展会更慢；控制混凝土24h强度发展会大大降低混凝土早期收缩、早期开裂的风险。混凝土强度高不一定耐久，也不一定安全，强度之外的其他性能也未必优良。

至此，要发展我国的绿色、低碳混凝土、减少水泥用量，加大掺和料用量，混凝土不要过于早强，以确保混凝土各项性能正常发展；高性能混凝土的发展和应用，也是我国预拌混凝土的发展方向。

(5)混凝土的养护

有关标准、规范对不同混凝土结构、不同施工时间、不同混凝土强度等级等等都作出了明确的养护方法、养护龄期要求，这是确保混凝土结构工程质量及其耐久性的基础，应引起混凝土养护工作的高度重视。

1)混凝土养护的重要性

众所周知，养护差的混凝土，强度发展慢，尤其是早期养护不良对后期混凝土强度发展有很大的影响，达不到设计强度，影响硬化后混凝土的各项性能。试验得知，养护21d优于14d，更优于7d;养护不良的混凝土，碳化会加速，降低混凝土结构的耐久性；当混凝土水份蒸发量大于1kg/h·m2~ 3kg/h·m2时，混凝土就可能产生裂缝，混凝土收缩裂缝加快产生。混凝土养护用水也应是洁净的可饮用水才行，养护用水的温度和混凝士表面温度的温差也不能大于150C，否则产生温度裂缝的因素会加大。

2)养护的作用

如果混凝土干燥养护，混凝土结构的寿命仅是湿润养护的35%~ 40%的寿命，如果能确保7d的湿润养护，可使混凝土碳化引起的锈蚀年限缩到1/4。浇筑完混凝土后未及时覆盖保温，混凝土表面水份蒸发过快，在干燥或有风的气候条件下，可造成混凝土表面出现“巧克力”硬皮、上下混凝士呈胶皮状等情况，使混凝土产生收缩裂缝。

3)混凝土养护工作的三要素

混凝土养护的三要素是：保温、保湿、保养护龄期。这三要素缺一不可，必须及时到位，尤其是混凝土的早期养护更需及时到位，早期的混凝土似新出生的婴儿，免疫力较差，更需加倍呵护，这是现代混凝土技术的要求。

混凝土既要养又要护，混凝土各种性能早期变化快，后期逐渐平稳，这也是现代混凝土性能随时间变化的基本规律。

混凝土标准养护温度是20℃，相对湿度95%以上，如果混凝土在高温、低湿条件下养护，早期的3d—7d强度发展可能较快，但后期混凝土强度发展会很低、较慢，60d龄期强度会低于基准混凝土的强度。施工混凝土不可能达到标准养护的温、湿度条件，但应在所要求的养护时间内达到保温、保湿养护。

混凝土的养护时间应根据不同的混凝土结构、强度等级要求等按照标准提出的最短养护时间进行养护，预拌混凝土、高强混凝土、大掺和料混凝土、大体积混凝土、冬施混凝土等更应加强早期的养护工作；预拌混凝土的养护一般不能少于14d。

混凝土养护的起始时间很重要，何时开始养护呢？应在混凝土浇筑完毕或最迟应在混凝土表面收水后，立即进行保湿养护，越早越好，尤其是平面板类混凝土构件，更应如此。平面结构混凝土宜边浇筑、边振捣、边养护。混凝土最迟养护时间应在终凝以前进行。

4)预拌混凝土养护方法

应根据不同季节、不同混凝土结构和强度等级等按照有关标准要求，采取可行的针对性养护方法，制定养护措施、方法，实施中作好详细的养护记录。

(6)预拌混凝土的拆模控制

预拌混凝土都掺入了矿物掺和料、缓凝剂，水泥用量相对较少，掺和料较多，水泥水化缓慢等，以达到混凝土的各项性能要求，为此，预拌混凝土一般不宜过早拆模，早拆会导致混凝土早裂，造成混凝土内伤，降低混凝土结构耐久性。

预拌混凝土拆模时间应根据混凝土等级、气温等情况进行拆模，一般应在20h以上，混凝土达到1.2MPa时可先拆除侧模。达到1.2MPa强度的时间一般为：1℃~5℃时为72h、5℃~10℃时为60h、10CC ~15℃时为48h、15℃—25℃时为36h、25℃以上时为20h左右。

结语

科技在发展，观念要更新，要适应现代化混凝土技术要求，现代混凝土所要求的优质混凝土，应能满足工程的各项性能和具有最优的匀质性、体积稳定性、而无有裂缝、便于施工的高性能混凝土。要转变混凝土强度第一或唯一的观念，充分认识到优质混凝土的灵魂就是保证混凝土结构的长期耐久性。

作者简介

王玉瑛，1942年生，高级工程师，内蒙古科技创新示范项目专家，包头市杜氏建材有限责任公司总工程师，主要从事建材、商品混凝土、混凝土冬期施工、技术管理等工作。

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