随着整个国民经济持续快速发展,我国的建筑业正不断发展壮大。随着建筑企业管理水平的不断提高,“时间就是效益”的观念已深入人心。特别是在北方寒冷及严寒地区,一年中可施工季节较短,而多数工程要求当年开工,当年竣工。因此,在低温或负温条件下施工,就必须在混凝土中加入早强剂或防冻剂,同时为防止混凝土受冻破坏,要求迅速增加早强剂和防冻剂的用量。但是在大力推广使用早强剂和防冻剂的过程中,出现了许多由于早强剂和防冻剂质量低劣而严重降低混凝土强度和耐久性的现象,给建筑工程带来极大的隐患。笔者对低温及负温条件下混凝土施工所用外加剂进行了全面了解,深感有必要将此方面存在的问题及改进措施提出来,供广大施工及质量管理部门参考。
1 低温及负温混凝土施工所用外加剂存在的质量问题
1. 1 氯盐掺量过高
氯盐是一种性能价格比很好的早强剂和防冻剂成分,在混凝土中参入水泥重量0. 5% ～1. 0%的氯盐,可使混凝土3天强度比原来提高50%～100% , 7天强度比原来提高20% ～40% ,同时能降低混凝土中水的冰点,防止混凝土早期受冻。但是氯盐的掺入会使混凝土中氯离子浓度增加,使钢筋与氯离子之间产生较大的电极电位,使钢筋易于锈蚀,因此施工中必须控制掺量。在我国《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119)和《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204)中对氯盐的掺量有如下限制: ①在无筋混凝土中,氯盐掺量不得大于3%; ②在钢筋混凝土中,氯盐含量不得大于1%; ③在预应力混凝土中,不允许掺入氯盐,而且由其他原料带入的氯盐总量不应高于水泥质量的0. 1%;在潮湿环境下的混凝土中,不应高于水泥质量的0. 25% ,以上氯盐均以无水氯化钙计。同时还规定在下列结构的钢筋混凝土中不得掺用氯化钙和含有氯盐的复合早强剂或防冻剂: ①相对湿度大于80%的环境中使用的结构;处于水位升降部位的结构;露天结构或经常受水淋的结构; ②与镀锌钢材或铝铁相接触部位及有外露钢筋预埋铁件而无防护措施的结构; ③与含有酸、碱和硫酸盐等侵蚀性介质相接触的结构; ④经常处于环境温度为60℃以上的结构; ⑤使用冷拉钢筋和冷拔低炭钢丝的结构; ⑥给排水构筑物、薄壁结构、中级和重级吊车的吊车梁、屋架、落锤或锻锤基础; ⑦电解车间和距离高压直流电源100米以内的结构; ⑧靠近高压电源(发电站、变电所)的结构; ⑨预应力混凝土结构; ⑩含有活性骨料的混凝土结构。
即使在普通钢筋混凝土结构中,为防止氯盐对钢筋的锈蚀,也须把氯盐与阻锈剂复合使用,目前比较典型的阻锈剂是亚硝酸钠,它能在整个钢筋表面形成一层防护型氧化膜,从而抑制钢筋的锈蚀。
目前某些早强剂和大多数防冻剂均以氯盐为主,有的氯盐含量远远超过1% ,而且为了降低造价,有的厂家根本就不掺阻锈剂。另外,在产品说明书上,多数厂家不标明氯盐含量,使得上述许多严禁掺入氯盐的混凝土工程掺入了含有大量氯盐,甚至没有掺入阻锈剂的早强剂或防冻剂。上述做法使钢筋很容易生锈,大大缩短了建筑物的寿命,并留下了严重的质量隐患,对此,必须引起足够的重视。另外,掺入过多的氯化钙会使混凝土的收缩特别是早期收缩明显增加,如早期浇水养护不利,则更易于产生裂纹。同时,掺入氯化钙还会使混凝土抗硫酸盐侵蚀能力有所降低,对碱- 骨料反应有加剧趋势,不按规范要求,随便使用,会造成极大的危害。
1. 2 硫酸钠掺量过高
硫酸钠在复合早强剂和防冻剂中普遍作为早强成分使用,商品工业硫酸钠主要有两种:无水硫酸钠(又名元明粉)和带有10个结晶水的硫酸钠(Na2 SO4 ?10H2O,又名芒硝) ,使用时产量以无水硫酸钠为准。硫酸钠对混凝土特别是低温下硬化的混凝土早强作用显著,因此我国的早强剂、早强减水剂、早强高效减水剂和防冻剂中几乎都含有硫酸钠。但是掺入硫酸钠对混凝土也有一些不良影响。首先,掺入硫酸钠增大了混凝土中Na 含量,从而促进了碱- 骨料反应。在我国《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119- 98)中规定,预应力混凝土硫酸钠掺量不应大于1%;潮湿环境下的钢筋混凝土硫酸钠产量不应大于1.5%。同时还规定,硫酸钠强电解质无机盐早强剂还不得用于下列结构: ①与镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构及有外露钢筋预埋铁件而无防护措施的结构; ②使用直流电源的工厂及使用电气化运输设施的钢筋混凝土结构; ③含有活性骨料的结构。其次,由于掺入的Na 不能与水化生成物结合而留在液相中,在混凝土凝结硬化后这些钠盐晶体要在混凝土表面析出,即所谓盐析,从而在建筑物表面留下白色污染,影响美观。因此,硫酸钠的含量不宜过多,一般不超过2%。但是,在目前使用的早强剂中也存在着硫酸钠含量严重超标,而且不标明硫酸钠含量,在任意情况下随意使用的现象,这不但影响了外观,对混凝土耐久性也有不利影响,还会降低混凝土的后期强度。
1. 3 生产设备简单、外加剂质量不均匀
在国家标准GB8076—1997中,对外加剂的均质性有严格的规定。但目前的外加剂生产企业普遍存在着生产及计量设备简单,有的还采用人工混料现象,不能满足生产早强剂或防冻剂的要求。特别是在混合像三乙醇胺这些掺量仅0. 02%～0. 05%的液态成分时,用简单的生产及计量设备很难满足均质性的要求。这种外加剂使用于混凝土中,会使混凝土不同部位的强度及耐久性产生严重的差异,严重降低混凝土的质量,甚至留下安全隐患,也必须引起足够的重视。
2 低温及负温混凝土施工所用外加剂质量控制措施
针对上述影响因素,外加剂生产企业、施工单位及质量监理部门必须分别采取相应的质量控制措施,才能充分保证混凝土的质量。
2. 1 外加剂生产企业
外加剂生产企业是控制混凝土外加剂质量的关键。首先外加剂生产企业必须认真学习《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119)和《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204) ,明确规范中对氯盐、硫酸钠及外加剂均质性等方面的限制,并指出不按规范生产所能带来的危害。要端正思想,不能只盯着经济利益而把工程质量以至人民的生命安全抛在一边。必须按照规范规定的标准,采用计量精确的设备进行生产,并在产品说明书中标出产品是否含氯盐或硫酸钠、产品的应用范围及不宜应用的工程。
2. 2 施工单位
施工单位在选用混凝土外加剂时,应进行充分的调研,选择一些质量信得过的产品,不能仅仅考虑价格。比如说,以现在的原料价格测算,价格为几百元的防冻剂一般来讲不可能按规范要求掺加足够的阻锈剂,有的甚至根本没掺。另外,在购买外加剂时,必须让厂家提供产品合格证、质量检验报告,以及产品说明书。并根据这种外加剂是否含氯盐、硫酸钠以及它的掺量情况确定是否适用于该混凝土工程。
2. 3 质量监理部门
质量监理部门应严格进行把关,对无产品合格证,无检验报告或产品说明书表达不明确的外加剂不允许使用,对不适用于该工程的外加剂也要严禁使用。
3 结论
控制好低温及负温混凝土施工所用外加剂的质量是一个涉及到许多方面的复杂工作。首先生产、使用及质量监督管理部门的人员必须全面掌握国家制定的标准和规范,同时还要了解相关的法律法规,做到有法必依,奖罚分明;其次要树立起强烈的责任感,并在全行业内进行强化质量观念的宣传,加强人性化施工和人性化管理的教育,把建筑施工和人民的生命财产紧密联系起来。只要采取强有力的措施,低温及负温混凝土外加剂的质量就可以得到很好的控制。
随着整个国民经济持续快速发展,我国的建筑业正不断发展壮大。随着建筑企业管理水平的不断提高,“时间就是效益”的观念已深入人心。特别是在北方寒冷及严寒地区,一年中可施工季节较短,而多数工程要求当年开工,当年竣工。因此,在低温或负温条件下施工,就必须在混凝土中加入早强剂或防冻剂,同时为防止混凝土受冻破坏,要求迅速增加早强剂和防冻剂的用量。但是在大力推广使用早强剂和防冻剂的过程中,出现了许多由于早强剂和防冻剂质量低劣而严重降低混凝土强度和耐久性的现象,给建筑工程带来极大的隐患。笔者对低温及负温条件下混凝土施工所用外加剂进行了全面了解,深感有必要将此方面存在的问题及改进措施提出来,供广大施工及质量管理部门参考。
1 低温及负温混凝土施工所用外加剂存在的质量问题
1. 1 氯盐掺量过高
氯盐是一种性能价格比很好的早强剂和防冻剂成分,在混凝土中参入水泥重量0. 5% ～1. 0%的氯盐,可使混凝土3天强度比原来提高50%～100% , 7天强度比原来提高20% ～40% ,同时能降低混凝土中水的冰点,防止混凝土早期受冻。但是氯盐的掺入会使混凝土中氯离子浓度增加,使钢筋与氯离子之间产生较大的电极电位,使钢筋易于锈蚀,因此施工中必须控制掺量。在我国《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119)和《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204)中对氯盐的掺量有如下限制: ①在无筋混凝土中,氯盐掺量不得大于3%; ②在钢筋混凝土中,氯盐含量不得大于1%; ③在预应力混凝土中,不允许掺入氯盐,而且由其他原料带入的氯盐总量不应高于水泥质量的0. 1%;在潮湿环境下的混凝土中,不应高于水泥质量的0. 25% ,以上氯盐均以无水氯化钙计。同时还规定在下列结构的钢筋混凝土中不得掺用氯化钙和含有氯盐的复合早强剂或防冻剂: ①相对湿度大于80%的环境中使用的结构;处于水位升降部位的结构;露天结构或经常受水淋的结构; ②与镀锌钢材或铝铁相接触部位及有外露钢筋预埋铁件而无防护措施的结构; ③与含有酸、碱和硫酸盐等侵蚀性介质相接触的结构; ④经常处于环境温度为60℃以上的结构; ⑤使用冷拉钢筋和冷拔低炭钢丝的结构; ⑥给排水构筑物、薄壁结构、中级和重级吊车的吊车梁、屋架、落锤或锻锤基础; ⑦电解车间和距离高压直流电源100米以内的结构; ⑧靠近高压电源(发电站、变电所)的结构; ⑨预应力混凝土结构; ⑩含有活性骨料的混凝土结构。
即使在普通钢筋混凝土结构中,为防止氯盐对钢筋的锈蚀,也须把氯盐与阻锈剂复合使用,目前比较典型的阻锈剂是亚硝酸钠,它能在整个钢筋表面形成一层防护型氧化膜,从而抑制钢筋的锈蚀。
目前某些早强剂和大多数防冻剂均以氯盐为主,有的氯盐含量远远超过1% ,而且为了降低造价,有的厂家根本就不掺阻锈剂。另外,在产品说明书上,多数厂家不标明氯盐含量,使得上述许多严禁掺入氯盐的混凝土工程掺入了含有大量氯盐,甚至没有掺入阻锈剂的早强剂或防冻剂。上述做法使钢筋很容易生锈,大大缩短了建筑物的寿命,并留下了严重的质量隐患,对此,必须引起足够的重视。另外,掺入过多的氯化钙会使混凝土的收缩特别是早期收缩明显增加,如早期浇水养护不利,则更易于产生裂纹。同时,掺入氯化钙还会使混凝土抗硫酸盐侵蚀能力有所降低,对碱- 骨料反应有加剧趋势,不按规范要求,随便使用,会造成极大的危害。
1. 2 硫酸钠掺量过高
硫酸钠在复合早强剂和防冻剂中普遍作为早强成分使用,商品工业硫酸钠主要有两种:无水硫酸钠(又名元明粉)和带有10个结晶水的硫酸钠(Na2 SO4 ?10H2O,又名芒硝) ,使用时产量以无水硫酸钠为准。硫酸钠对混凝土特别是低温下硬化的混凝土早强作用显著,因此我国的早强剂、早强减水剂、早强高效减水剂和防冻剂中几乎都含有硫酸钠。但是掺入硫酸钠对混凝土也有一些不良影响。首先,掺入硫酸钠增大了混凝土中Na 含量,从而促进了碱- 骨料反应。在我国《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119- 98)中规定,预应力混凝土硫酸钠掺量不应大于1%;潮湿环境下的钢筋混凝土硫酸钠产量不应大于1.5%。同时还规定,硫酸钠强电解质无机盐早强剂还不得用于下列结构: ①与镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构及有外露钢筋预埋铁件而无防护措施的结构; ②使用直流电源的工厂及使用电气化运输设施的钢筋混凝土结构; ③含有活性骨料的结构。其次,由于掺入的Na 不能与水化生成物结合而留在液相中,在混凝土凝结硬化后这些钠盐晶体要在混凝土表面析出,即所谓盐析,从而在建筑物表面留下白色污染,影响美观。因此,硫酸钠的含量不宜过多,一般不超过2%。但是,在目前使用的早强剂中也存在着硫酸钠含量严重超标,而且不标明硫酸钠含量,在任意情况下随意使用的现象,这不但影响了外观,对混凝土耐久性也有不利影响,还会降低混凝土的后期强度。
1. 3 生产设备简单、外加剂质量不均匀
在国家标准GB8076—1997中,对外加剂的均质性有严格的规定。但目前的外加剂生产企业普遍存在着生产及计量设备简单,有的还采用人工混料现象,不能满足生产早强剂或防冻剂的要求。特别是在混合像三乙醇胺这些掺量仅0. 02%～0. 05%的液态成分时,用简单的生产及计量设备很难满足均质性的要求。这种外加剂使用于混凝土中,会使混凝土不同部位的强度及耐久性产生严重的差异,严重降低混凝土的质量,甚至留下安全隐患,也必须引起足够的重视。
2 低温及负温混凝土施工所用外加剂质量控制措施
针对上述影响因素,外加剂生产企业、施工单位及质量监理部门必须分别采取相应的质量控制措施,才能充分保证混凝土的质量。
2. 1 外加剂生产企业
外加剂生产企业是控制混凝土外加剂质量的关键。首先外加剂生产企业必须认真学习《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119)和《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204) ,明确规范中对氯盐、硫酸钠及外加剂均质性等方面的限制,并指出不按规范生产所能带来的危害。要端正思想,不能只盯着经济利益而把工程质量以至人民的生命安全抛在一边。必须按照规范规定的标准,采用计量精确的设备进行生产,并在产品说明书中标出产品是否含氯盐或硫酸钠、产品的应用范围及不宜应用的工程。
2. 2 施工单位
施工单位在选用混凝土外加剂时,应进行充分的调研,选择一些质量信得过的产品,不能仅仅考虑价格。比如说,以现在的原料价格测算,价格为几百元的防冻剂一般来讲不可能按规范要求掺加足够的阻锈剂,有的甚至根本没掺。另外,在购买外加剂时,必须让厂家提供产品合格证、质量检验报告,以及产品说明书。并根据这种外加剂是否含氯盐、硫酸钠以及它的掺量情况确定是否适用于该混凝土工程。
2. 3 质量监理部门
质量监理部门应严格进行把关,对无产品合格证,无检验报告或产品说明书表达不明确的外加剂不允许使用,对不适用于该工程的外加剂也要严禁使用。
3 结论
控制好低温及负温混凝土施工所用外加剂的质量是一个涉及到许多方面的复杂工作。首先生产、使用及质量监督管理部门的人员必须全面掌握国家制定的标准和规范,同时还要了解相关的法律法规,做到有法必依,奖罚分明;其次要树立起强烈的责任感,并在全行业内进行强化质量观念的宣传,加强人性化施工和人性化管理的教育,把建筑施工和人民的生命财产紧密联系起来。只要采取强有力的措施,低温及负温混凝土外加剂的质量就可以得到很好的控制。