关于现行标准和规范中最小水泥用量规定的思考

文摘   2025-01-08 07:05   河南  
本人从事铁路混凝土工程技术研究与应用多年,参与了一些混凝土标准和规范的编写工作,对现行标准和规范有关混凝土最小水泥用量的问题深有感触。
首先,现行部分混凝土标准和规范对混凝土最小水泥用量的规定是我国水泥混凝土技术发展历史遗留的产物。众所周知。20世纪60年代以前,我国混凝土技术相对落后,人们对矿物掺和料的应用价值认识不深,除了在生产水泥时根据水泥安定性的需要掺加一些活性混合材外,在混凝土生产过程中基本不掺加矿物掺和料;此外,那时外加剂的应用也不普遍,在大多数情况下,混凝土的性能只能通过调整水灰比和水泥用量等加以控制,水泥用量越多,混凝土的强度相对也越高。因此,为了保证混凝土的质量,相关的标准和规范对混凝土的水泥用量作出了最小用量的限定。

20世纪60年代以后的二三十年里,随着混凝土技术的不断进步,外加剂和矿物掺和料在混凝土中逐步得以推广和应用,并且成为混凝土中不可或缺的组分之_,混凝土一些关键术语的涵义也随之发生拓展变化。如人们更多地采用“水胶比”代替“水灰比”,采用“最小胶凝材料用量”代替“最小水泥用量”。不过,虽然混凝土技术发展迅速,但作为专业人士都知道,标准规范只是一个时期某一技术的集合,其更新程度往往滞后于技术本身,导致部分标准和规范中有关“最小水泥用量”这一说法今天依然存在。这就是为什么目前部分标准和规范中依然可见“最小水泥用量”这一说法的原因。据悉,这一情况正在逐渐改变,如最新颁布的《混凝土结构耐久性设计规范>和《铁路混凝土结构耐久性设计规范>都仅对混凝土“最小胶凝材料用量”作出规定.新修订的<混凝土结构设计规范><普通混凝土配合比设计规程>已经取消了对“最小水泥用量”的规定,等等。

其次,对于一些特殊环境中的混凝土而言,从纯技术角度考虑,适当限定最小水泥用量还是有—定的合理性。这里的特殊环境主要是指低温或负温环境。因为在低温或负温环境下,水泥水化速度会大大减缓甚至停止,而诸如磨细矿渣粉、粉煤灰等矿物掺和料的活性的发挥均需经水泥水化产物氢氧化钙的二次激发。此时若水泥用量较小,水泥的水化程度又不足,则矿物掺和料的二次水化反应必然大打折扣,混凝土早期乃至后期强度和耐久性可能满足不了要求。在这样的环境条件下,应通过试验研究确定不同低温、负温条件下满足设计要求的混凝土最小水泥用量,并在相关技术标准和规范中加以明确规定。本人认为,这就是为什么《混凝土矿物拌合料应用技术规程》、《建筑工程冬季施工规范》、《普通混凝土配合比设计规程》、《混凝土结构设计规范》等对在寒冷受冻环境下进行冬季施工的混凝土作出最低水泥用量限值规定的初衷。

再次,现行规范和标准对混凝土最小胶凝材料用量的规定总体上是适宜的,而对最大胶凝材料的用量要求却过于宽松。人们应从混凝土体积稳定性的角度出发,认真研究目前相关规范对混凝土最大胶凝材料用量的规定是否合适。众所周知,在工程实践过程中,人们已经习惯于这样一个事实:高强混凝土采用较高胶凝材料用量配制,低强混凝土采用较低胶凝材料用量配制,导致高强混凝土(特别是水胶比较小的混凝土)的工作性往往不如低强混凝土。根据骨料最紧密堆积原则,不同混凝土的粉体材料用量应该是大体一致的,现行混凝土的粉体材料用量总体上偏高。多余的胶凝材料主要是为了提高混凝土的抗压强度和改善混凝土拌合物工作性。我们知道胶凝材料用量越大,混凝土单位体积内浆体含量相对越多,混凝土的体积稳定性则变得愈加不好。工程实际中,除了增加胶凝材料用量这一措施外,混凝土的强度和工作性还可以通过改善胶凝材料的颗粒级配、掺加化学外加剂以及功能型复合矿物掺和料等技术措施加以提高,而不应一味地通过增加胶凝材料用量来加以解决。另外,从鼓励混凝土技术进步和创新的角度出发,也应降低混凝土胶凝材料最大用量限值,为只有以最少的胶凝材料用量和最少用水量制备满足作性能和其他各项性能要求的混凝土才是混凝土技术的最高境界。

最后,从有利于程实际应用和质量控制角度考虑.在现有技术和管理水平条件下.特别是新拌混凝土的耐久性快速检测技术尚不成熟的条件下.保留对混凝土最小胶凝材料用量的限值还是有很大现实意义的。为目前中国各地、各行业混凝土程施技术实力和管理水平参差不齐,在有标准规范规定的条件下.一些地方仍无法实现对混凝土质量进行有效控制管理的目标.倘若全面放开,不加约束,则会导致在实际工程实践中花样百出事与愿违的结果。

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