黃 華 王惠玲 胡堅(jiān)虹（甘肅土木工程科學(xué)研究院，甘肅 蘭州730020）

1 概況

蘭州地區(qū)大概在1996年左右使用預(yù)拌混凝土，此后商品混凝土公司逐步增加，到現(xiàn)在增加到了36家（含分站，指有資質(zhì)的，還有一些未取得資質(zhì)掛靠生產(chǎn)的），其中城關(guān)區(qū)10家，七里河區(qū)10家，西固區(qū)7家，安寧區(qū)5家，榆中2家，蘭州新區(qū)2家。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)預(yù)拌混凝土質(zhì)量的監(jiān)督管理，確保工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量，依據(jù)有關(guān)法律、法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合甘肅省實(shí)際，甘肅省建設(shè)廳制定了《甘肅省預(yù)拌混凝土質(zhì)量管理辦法（試行）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《管理辦法》），《管理辦法》在2010年8月17日通過(guò)了廳常務(wù)會(huì)審議，執(zhí)行日期是2011年1月1日。

在《管理辦法》第三十條規(guī)定：監(jiān)督機(jī)構(gòu)以動(dòng)態(tài)監(jiān)督檢查和強(qiáng)制性監(jiān)督檢測(cè)為手段，對(duì)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)和施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督管理。強(qiáng)制性監(jiān)督檢測(cè)的主要內(nèi)容是：1）抽檢原材料質(zhì)量；2）抽檢混凝土強(qiáng)度;3）抽檢預(yù)拌混凝土氯離子總含量；4）抽檢預(yù)拌混凝土放射性核素放射性比活度。蘭州市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站依據(jù)《管理辦法》于2011年9月15日發(fā)文《關(guān)于加強(qiáng)預(yù)拌混凝土耐久性強(qiáng)制監(jiān)督檢測(cè)的通知》[蘭建質(zhì)監(jiān)（2011）15號(hào)]，要求對(duì)在蘭各預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行與預(yù)拌混凝土耐久性相關(guān)項(xiàng)目的強(qiáng)制性監(jiān)督檢測(cè)。按照蘭建質(zhì)監(jiān)（2011）15號(hào)文的要求，由甘肅土木工程科學(xué)研究院具體實(shí)施抽樣及檢測(cè)工作。

2 檢測(cè)內(nèi)容

2.1 混凝土耐久性定義

混凝土結(jié)構(gòu)物除要求具有設(shè)計(jì)強(qiáng)度，以保證建筑物能安全承受荷載外，還應(yīng)具有耐久性，即保證混凝土在長(zhǎng)期自然環(huán)境及使用條件下保持其使用性能[1]。耐久性是一個(gè)綜合因素，包括：抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、碳化、堿—骨料反應(yīng)。

2.2 混凝土各組成原材料中各組份對(duì)混凝土耐久性的影響

1）骨料（砂、石）：骨料中的有害物質(zhì)主要指硫化物、硫酸鹽、有機(jī)物、云母、氯鹽、粘土、輕物質(zhì)等[3]。

（1）粘土、云母及輕物質(zhì)（煤屑、爐渣等）會(huì)粘附在骨料表面，影響骨料與水泥石的粘結(jié)性，從而降低混凝土的抗凍性及抗?jié)B性；云母一般呈薄片狀，表面光滑，強(qiáng)度很低，且易沿解離面錯(cuò)裂，因而與水泥漿的粘結(jié)很差[3]。

（2）硫化物與硫酸鹽及有機(jī)物對(duì)水泥有腐蝕性，會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度及耐久性；

（3）堅(jiān)固性：是指在自然風(fēng)化和其他外界物理化學(xué)因素作用下，抵抗破裂的能力。按規(guī)定通常采用硫酸鈉溶液檢驗(yàn)，試樣經(jīng)5次循環(huán)浸漬后的質(zhì)量損失[1]。

（4）氯離子含量：氯鹽會(huì)對(duì)鋼筋產(chǎn)生腐蝕，促使鋼筋混凝土的破壞等。

（5）堿活性：一般來(lái)說(shuō)，集料是不與水泥石中的其他組分及周?chē)h(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的。但是，集料中的某些活性組分可以與堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生膨脹，嚴(yán)重時(shí)可以導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，這就是通常所說(shuō)的堿—集料反應(yīng)。堿—集料反應(yīng)有兩種類(lèi)型：一是堿與集料中的活性二氧化硅反應(yīng)，生產(chǎn)堿—硅凝膠，這種堿—硅凝膠吸水膨脹，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，這一反應(yīng)稱(chēng)之為堿—硅酸鹽反應(yīng)；另一種堿與泥質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r或泥質(zhì)白云巖發(fā)生去白云石化反應(yīng)，生產(chǎn)水鎂石等產(chǎn)物，其中水鎂石在受限空間內(nèi)進(jìn)行晶格重排，產(chǎn)生膨脹，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，這一反應(yīng)稱(chēng)為堿—碳酸鹽反應(yīng)。堿—硅酸鹽反應(yīng)積累期為10-50年，即混凝土工程建成投入使用10-50年就發(fā)生膨脹開(kāi)裂；堿—碳酸鹽反應(yīng)發(fā)展速度快，一般混凝土工程建成2-3年即膨脹開(kāi)裂，幾乎無(wú)法修補(bǔ)加固?？傊?，堿骨料反應(yīng)的病害因素在混凝土內(nèi)部，即使采取修補(bǔ)加固措施，由于不能根除病害因素，病害還會(huì)繼續(xù)發(fā)展[3]。

2）外加劑

（1）膨脹劑

膨脹劑的類(lèi)型：根據(jù)產(chǎn)生膨脹的組分，主要有三種類(lèi)型的膨脹劑，即硫鋁酸鹽型膨脹劑、氧化鈣型膨脹劑和氧化鎂型膨脹劑。氧化鈣膨脹劑和氧化鎂膨脹劑性能穩(wěn)定性較差。我國(guó)目前最常用的UEA膨脹劑是一種將無(wú)水硫鋁酸鹽與明礬石等復(fù)合在一起的復(fù)合型硫鋁酸鹽膨脹劑[3]。

膨脹劑的作用：在商品混凝土中使用膨脹劑主要是利用膨脹組分的膨脹來(lái)補(bǔ)償混凝土的各種收縮，以提高混凝土的抗裂性和抗?jié)B性[3]。

（2）抗硫酸鹽類(lèi)侵蝕防腐劑

混凝土抗硫酸鹽類(lèi)侵蝕防腐劑的主要成份：減水成分、膨脹成分、礦物質(zhì)摻和料、亞硝酸鹽和三乙醇氨等。

抗硫酸鹽侵蝕性在很大程度上決定于混凝土或水泥漿體的滲透性，一般，在被Ca(OH)2和堿所占有孔隙中形成C-S-H水化物，降低了漿體的滲透性，阻止了硫酸鹽的浸透性。在不同的SO42-離子濃度下，硫酸鹽侵蝕的形式是不同的。當(dāng)SO42-離子濃度較低（SO42-離子濃度在250～1500mg/L）時(shí),主要生成的是水化硫鋁酸鈣。當(dāng)SO42-離子濃度較高（SO42-離子濃度在5000～10000mg/L）時(shí),生成的是石膏。這類(lèi)反應(yīng)產(chǎn)物使固相體積增大，在硬化水泥石結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致硬化水泥石結(jié)構(gòu)破壞，如果溶液中存在硫酸鎂，則生成水化硫鋁酸鈣（或石膏）和Mg(OH)2，這兩者都會(huì)產(chǎn)生膨脹，這種雙重腐蝕作用將導(dǎo)致更嚴(yán)重的破壞。

3）水泥：水泥熟料中除四種礦物組成外，還存在著其他一些組分，這些組分雖然含量很少，但對(duì)水泥的性能有著不可忽視的影響。在水泥中，對(duì)水泥和混凝土性能影響較大的其他組分主要有游離CaO、MgO、SO3和堿[1]。

（1）CaO：游離CaO可以與水反應(yīng)，形成Ca(OH)2，但速度較慢，在水泥凝結(jié)硬化后產(chǎn)生膨脹，導(dǎo)致水泥體積不安定。

（2）MgO：當(dāng)熟料中MgO含量較高時(shí)，部分MgO以游離態(tài)存在于熟料礦物中，這種游離態(tài)的MgO水化較慢，一般是在水泥水化凝結(jié)以后，當(dāng)水泥凝結(jié)后，MgO與水反應(yīng)生成Mg(OH)2，與會(huì)產(chǎn)生膨脹，導(dǎo)致水泥體積安定性不良[1]。

（3）SO3：在水泥熟料中SO3是極少的，水泥中的SO3主要是來(lái)自水泥粉磨時(shí)摻入的石膏。在水泥中摻入石膏主要是為了調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間。石膏是引起水泥石膨脹的重要組成部分。在水泥的水化過(guò)程中，石膏可以與熟料中的鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽的水化產(chǎn)物反應(yīng)，形成鈣礬石。這一反應(yīng)將會(huì)產(chǎn)生體積膨脹[2]。

（4）堿：在水泥熟料中，堿的含量極少，一般不超過(guò)1%[3]，一般來(lái)說(shuō)堿含量較高的水泥熟料通常具有較高的活性，而且也是礦渣、粉煤灰等一些活性混合材的強(qiáng)激發(fā)劑，因此，含堿量較高的水泥，通常水化較快。也正是這一特性，使得用高堿水泥配制的混凝土塌落度損失可能較快。堿可以與集料中的一些活性組分發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生膨脹，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致混凝土的開(kāi)裂，甚至破壞。游離狀態(tài)的堿還可能與一些外加劑作用，影響水泥與外加劑的適應(yīng)性。另一方面，即便水泥中的堿存在于水化產(chǎn)物中，不釋放出來(lái)，它對(duì)水泥石的性能也有一定的影響，一些研究表明，水化產(chǎn)物中堿的含量對(duì)硬化水泥石的干縮有著顯著的影響，堿增大硬化水泥石的收縮，因而有可能影響混凝土的抗裂性能。

（5）C3A：如果混凝土處在硫酸鹽含量比較高的水或土壤中，環(huán)境中的硫酸鹽會(huì)和混凝土中C3A的水化產(chǎn)物水化鋁酸鈣反應(yīng)，形成鈣礬石。這一反應(yīng)將會(huì)產(chǎn)生體積膨脹[2]。

4)摻合料：摻合料已經(jīng)成為商品混凝土中不可缺少的一個(gè)組分，摻合料的種類(lèi)很多，其組成和性能有很大差異，并各具特點(diǎn)。摻合料主要有粉煤灰、硅灰、磨細(xì)礦粉等。摻合料中使用最多的是粉煤灰[4]。

粉煤灰：SiO2+Al2O3+Fe2O3含量不小于70%[3]。

（1）CaO在高鈣粉煤灰中，CaO除大部分被結(jié)合外，還有一部分是游離的，游離CaO具有有利于激發(fā)活性和不利于安定性的雙重作用。

（2）燒失量：碳粒被認(rèn)為是對(duì)混凝土有害的物質(zhì)，碳分的穩(wěn)定性不好。惰性碳分增多，將導(dǎo)致粉煤灰的活性成分減少。更為嚴(yán)重的是，它能使混凝土的用水量增加，密實(shí)度降低，還會(huì)明顯地影響引氣劑、減水劑等外加劑的摻量[4]。

（3）SO3含量：SO3過(guò)高會(huì)生成破壞性的鈣礬石[3]。

（4）MgO含量：MgO可能以方鎂石的形態(tài)出現(xiàn)，它水化緩慢，會(huì)引起膨脹破壞[3]。

（5）有效堿（Na2O、K2O）含量：在粉煤灰-水泥系統(tǒng)中，堿具有兩重性，有有益的一面，也有有害的一面。從有益的一面看，堿可以激發(fā)粉煤灰的活性，促進(jìn)粉煤灰與Ca(OH)2的火山灰反應(yīng)。不利的影響表現(xiàn)在兩個(gè)反面：①堿是堿-集料反應(yīng)發(fā)生的一個(gè)重要方面。②較高的堿含量使得硬化水泥石的干縮變形較大。這對(duì)混凝土的抗裂性是不利的[3]。

表1 預(yù)拌混凝土用材料強(qiáng)制性監(jiān)督檢測(cè)項(xiàng)目

2.3 檢測(cè)的項(xiàng)目

根據(jù)省建設(shè)廳《關(guān)于印發(fā)〈甘肅省預(yù)拌混凝土質(zhì)量管理辦法（試行）〉》（甘建工［2010］620號(hào)）精神，蘭州市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站針對(duì)預(yù)拌混凝土耐久性確定了以下強(qiáng)制性監(jiān)督檢測(cè)項(xiàng)目見(jiàn)表1。

3 檢測(cè)依據(jù)

1）《普通混凝土用砂、石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法》（JGJ52-2006）；

2）《混凝土膨脹劑》（GB23439-2009）；

3）《混凝土抗硫酸鹽類(lèi)侵蝕防腐劑》（JC/T1011-2006）；

4）《建筑材料放射性核素限量》（GB6566-2010）。

4 檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

我院建材試驗(yàn)室依據(jù)國(guó)家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，于2011年9月26日至2011年12月底，對(duì)所抽檢的各類(lèi)樣品進(jìn)行了試驗(yàn)檢測(cè)。

1）砂：抽檢總數(shù)17家，5家堿活性試驗(yàn)（快速法）14d限制膨脹率在0.1～0.2%之間，需采用砂漿長(zhǎng)度法重新試驗(yàn)，其余檢測(cè)項(xiàng)目均符合標(biāo)準(zhǔn)要求；

2）石：抽檢總數(shù)17家，6家堿活性試驗(yàn)（快速法）14d限制膨脹率在0.1～0.2%之間，需采用砂漿長(zhǎng)度法重新試驗(yàn)，其余檢測(cè)項(xiàng)目均符合標(biāo)準(zhǔn)要求；

3）膨脹劑：抽檢總數(shù)18家，其中2家3天抗壓強(qiáng)度、3家28天抗壓強(qiáng)度、6家限制膨脹率（水中7天）、5家堿含量均不符合標(biāo)準(zhǔn)要求；其余檢測(cè)項(xiàng)目符合標(biāo)準(zhǔn)要求；

4）抗硫酸鹽防腐劑：抽檢總數(shù)11家，其中5家28天抗壓強(qiáng)度比、3家限制膨脹率（1天）、2家膨脹系數(shù)和4家氯離子含量均不符合標(biāo)準(zhǔn)要求；其余檢測(cè)項(xiàng)目符合標(biāo)準(zhǔn)要求；

5）混凝土：氯離子和放射性均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)果評(píng)價(jià)

通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果分析，依據(jù)相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，抽檢的砂、石、混凝土外加劑存在不同程度的問(wèn)題，特別是混凝土所使用的外加劑質(zhì)量參差不齊，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)預(yù)拌混凝土所用原材料質(zhì)量的控制，尤其是混凝土外加劑的質(zhì)量控制，以保證預(yù)拌混凝土的質(zhì)量。

[1]張海梅.建筑材料.北京：科學(xué)出版社，2001.31-62

[2]王華生，趙慧如.混凝土技術(shù)禁忌手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.4-11

[3]張承志.商品混凝土.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.11-303

[4]楊文科.現(xiàn)代混凝土科學(xué)的問(wèn)題與研究.北京：清華大學(xué)出版社，2012.17-150