【實踐技術】關于對普通混凝土中總粉量的理解和應用
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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第4期
關于對普通混凝土中總粉量的理解和應用
向叢海，孫凡成
［摘要］本文通過試驗分析了砂的總含粉量對混凝土性能的影響，并通過具體實例給出了具體的調整思路。
［關鍵詞］普通混凝土；總粉量；拌合物粘聚性；保水性
在設計計算各等級混凝土時，膠凝材料﹑粗骨料﹑細骨料﹑外加劑﹑用水量等參數，都可推導出來并進行試驗調整。然而，和易性三要素中的流動性好調，但粘聚性和保水性往往差強人意。粘聚性和保水性過高或過低，都會影響混凝土的效果，如澆筑后出現泌水離析分層，或表硬內軟的溏心混凝土，甚至影響強度和導致開裂。試驗技術人員在發現這方面的隱患問題時，應該調整砂率還是砂與混合摻合料呢？各等級混凝土的配料量化控制中應達到多少為佳？除了標準中常用幾個數據的控制，還有沒有其他重要影響因素？筆者認為，含砂粉的總粉量也是不能輕視的一個重要影響因素，理解總粉量的意義和合理控制，才能夠比較全面有效地調整各材料用量，生產出符合設計要求的理想混凝土。
砂的總含粉量對混凝土性能的影響
在混凝土各個標準中，只提到膠凝材料總用量不宜多于某數值，或砂含粉不宜超過某數值，或混凝土中含0.15mm以下或0.315mm以下的不宜少于某數值，無明確規定混凝土中具體的控制數據，靈活度有點過大。筆者總結自己的經驗，認為混凝土中的總粉量，應該是0.08mm以下的所有粉，包括所有膠凝材料和砂中含0.08mm以下的所有砂粉，用這樣定義的固定總粉量來調整相關配合比參數，其施工和易性和穩定性比較好。
我公司試驗室做試驗進的各種原材料，包括O42.5水泥﹑Ⅱ級粉煤灰﹑25mm碎石﹑減水劑。檢測各材料的相關性能指標，都達到了標準要求。試驗用人工砂有兩種中砂，一種中砂（記作 ① 砂），0.08mm以下的砂粉含量14%；另一種中砂（水洗砂，記作 ② 砂）含砂粉5%，兩種砂都是面干狀態。
按規程計算得普通混凝土C30配合比見表1。
試驗室試拌30L，拌合物的初始坍落度225mm，料漿多，太粘，感覺與C40混凝土拌合物狀態相似，表面不泌水。強度試驗成型標養，28天齡期平均強度33.5MPa
當天按照表1配合比試配后，發現拌合物粘聚性和保水性過強，復核配合比，計算0.08mm以下總粉量為：
300 + 60 + 85014% = 479(kg)
于是調整試驗配合比，見表
計算0.08mm以下總粉量為：
300 + 60 + 40014% + 4605% = 439(kg)
試拌30L，拌合物情況：初始坍落度215mm，目測粘聚性好，拌合物周邊有約2mm寬的少量漿水，無明顯泌水。
拌合物情況，間接表明了保水性合適。強度試驗成型標養，28天齡期平均強度37.3MPa
通過C30試驗比較，得到結論，砂中0.08mm以下的砂粉含量，相當于摻入了非活性材料，對混凝土的強度影響很大，過量或不夠量的總粉，對和易性影響也很大。把砂中0.08mm以下的砂粉含量計入總粉中，應成為混凝土設計時考慮的因素，也是混凝土調整配合比時不能忽略的。
總粉量的調整
明白各等級混凝土各自相對應的合適總粉量，才能在調整配合比時做到量化控制。
通過上述C30試驗，得到C30含砂粉總粉量為439kg，試驗效果比較好，那么其他強度等級的普通混凝土，合適的含砂粉的總粉量應該多少合適？筆者用當地原材料，按C30試驗調整方法，在試驗室對普通混凝土C15C50進行了大量類似的試驗和統計（不再列舉），得到各等級混凝土各自相對應的合適的含砂粉總粉量。材料不同，數值不盡相同，但差別不大。試驗統計見表3。
得到總粉量范圍后，在設計和調整時，把各強度等級相對應的總粉量設定為基本固定常數，推算配合比時，檢查是哪個因素欠缺就作相應的調整，這樣才能使配合比從內在到外在，始終保持一致，從而保證質量。
例：檢查表4中的C40普通混凝土的總粉量是否合適。
計算1#配合比中0.08mm以下總粉量：
390 + 60 + 7605% = 488(kg)
其結果在總粉表的范圍內，說明配合比無明顯缺陷，拌合物如有差別，就要尋找其他原因了。
計算2#配合比中0.08mm以下總粉量：
390 + 60 + 76014% = 556(kg
其結果在總粉表的范圍外，根據試驗經驗，可以看出配合比有明顯缺陷，這樣的拌合物料極粘稠，且在較高溫施工時易板結；同時減水劑量和用水量必然升高。總粉超過范圍，相當于有過高的非活性材料摻入，使強度值可能達不到設計要求，從而造成工程質量事故，故應提前全面的審查各種原材料的檢測結果和現場情況，發現隱患，及時調整配合比。
在試驗中，減加劑的減水率也受總粉量的影響很大，總粉量過多或過少，減水率也相應多加或減少，變化大。當總粉量相對穩定時，減水率也相對穩定可控，拌合物的和易性和構件強度也穩定。
很多工地出現過質量問題，如混凝土構件實體強度達不到或開裂，就有部分因素是總粉量不定量造成的。出了問題，聯合調查生產配合比，又無發現異常變化，檢秤和抽檢各材料也是合格，讓人覺得莫名其妙。其實可能是砂堆分層，或取樣代表性差，導致混凝土中含砂粉的總粉量在悄悄的變化，引起了拌合物的內在變化而未知，尤其是有的混凝土實際設計時富余系數不高，加上水泥強度檢測結果滯后，出現問題的風險極大。又有人曾經質疑，砂細度模數太細，是問題的關鍵，可標準砂細度模數只有2.3，膠砂強度可高達60MPa以上，可見砂細也不是主要因素，主要是混凝土含總粉太多或不足。
結語
影響混凝土質量的因素比較多，總粉量只是一方面，各地的材料情況不同，甚至差別很大，要從不同角度去尋找其中規律，因地用材。配合比不是死配方，整合的概念始終存在，盡管講究性價比或想方設法優化其性能，配合比的合適、合理的原則沒變，配合比中各材料內部的潛在變化也應該是合適的和可控的，混凝土的質量才會有穩定和保證。
以上是筆者多年在普通混凝土試驗研究和實踐總結中，對混凝土中含砂粉的總粉量的理解及實際應用，供同仁參考和指導。
供稿人：向叢海，孫凡成
編輯員：李海亮
審核人：孫繼成，寧夏
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