1、研究的意義
高性能(néng)混凝土(tǔ)在工程中應用達到了(le)空前的規模，混凝土(tǔ)中的某些(xiē)原材料在供應上(shàng)存在了(le)問題，質量波動較大，甚至出現(xiàn)不合格現(xiàn)象。在配合比設計時(shí)原材料的過分(fēn)理(lǐ)想化(huà)，忽視(shì)施工過程中材料質量的波動情況，導緻施工配合比與理(lǐ)論配合比産生(shēng)過大的差異。再加上(shàng)部分(fēn)混凝土(tǔ)現(xiàn)場(chǎng)施工人(rén)員(yuán)固有的錯誤操作(zuò)理(lǐ)念與方法，以及管理(lǐ)人(rén)員(yuán)混凝土(tǔ)知識的欠缺與質量意識的淡薄等一(yī)系列存在的問題在很大程度上(shàng)影響了(le)高性能(néng)混凝土(tǔ)質量。對混凝土(tǔ)構件回彈測強，混凝土(tǔ)碳化(huà)深度會達到3～4mm，按照《回彈法檢測混凝土(tǔ)抗壓強度技術規程》（JGJT23-2011）測區混凝土(tǔ)強度換算(suàn)表，強度折減近10MPa，很難滿足設計混凝土(tǔ)強度要求。混凝土(tǔ)持續碳化(huà)可能(néng)會導緻鋼筋鏽蝕，鋼筋混凝土(tǔ)構件因受拉強度不足，使工程過早報(bào)廢。 為(wèi)減小混凝土(tǔ)碳化(huà)深度，使混凝土(tǔ)真正具有較高的性能(néng)，就(jiù)必須重視(shì)全面質量控制，特别是原材料質量控制，認真總結混凝土(tǔ)碳化(huà)數據，在工程施工中對諸類問題加以關(guān)注，共同努力，讓未來(lái)混凝土(tǔ)邁向更高的性能(néng)。
2、混凝土(tǔ)碳化(huà)的成因分(fēn)析
2.1、粉煤灰的硫化(huà) 摻入合格的粉煤灰主要有兩個(gè)作(zuò)用，一(yī)是降低(dī)水化(huà)熱，提高混凝土(tǔ)耐久性，二是滾珠效應，提高混凝土(tǔ)工作(zuò)性。水泥在水化(huà)過程中生(shēng)成大量的氫氧化(huà)鈣，使混凝土(tǔ)空隙中充滿了(le)飽和氫氧化(huà)鈣溶液，其堿性介質對鋼筋有良好(hǎo)(hǎo)的保護作(zuò)用，使鋼筋表面生(shēng)成難溶的Fe2O3和Fe3O4，稱為(wèi)鈍化(huà)膜（堿性氧化(huà)膜）。有的進場(chǎng)粉煤灰有一(yī)股濃烈的刺鼻氣味，應該是電廠脫硫不淨或者沒有采取脫硫措施，經過吸收、中和、氧化(huà)、結晶形成CaSO4·2H2O，再次結晶形成鈣礬石3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O，容易緻使硬化(huà)混凝土(tǔ)硫化(huà)深度加大和膨脹破壞。 用酚酞試劑測碳化(huà)也(yě)是在測堿性，粉煤灰硫化(huà)後使混凝土(tǔ)的堿度降低(dī)，間(jiān)接導緻碳化(huà)深度過大。超過混凝土(tǔ)的保護層時(shí)，在水與空氣存在的條件下(xià)，就(jiù)會使混凝土(tǔ)失去對鋼筋的保護作(zuò)用，鋼筋開始生(shēng)鏽。
2.2、礦物摻和料摻量 粉煤灰為(wèi)F類I級，磨細礦渣粉為(wèi)S95級，水膠比為(wèi)0.38。礦物摻和料摻量、養護齡期對混凝土(tǔ)抗碳化(huà)性能(néng)影響明顯，礦物摻合料的種類對混凝土(tǔ)抗碳化(huà)性能(néng)影響不明顯。随着混凝土(tǔ)的齡期增長，碳化(huà)速率變緩。
2.3、機制砂 機制砂顆粒尖銳，多棱角，表面粗糙，細度模數多為(wèi)3.0以上(shàng)，與天然河(hé)砂相比，機制砂的顆粒級配稍差，大于2.5mm和小于0.08mm的顆粒偏多，導緻混凝土(tǔ)的和易性較差，混凝土(tǔ)不密實。空氣中CO2滲透到混凝土(tǔ)内，與其堿性物質發生(shēng)化(huà)學反應後生(shēng)成碳酸鹽和水，使混凝土(tǔ)堿度降低(dī)的過程稱為(wèi)混凝土(tǔ)碳化(huà)，其化(huà)學反應為(wèi)：Ca（OH）2＋CO2=CaCO3＋H2O。
2.4減水劑 減水劑行業目前競争較為(wèi)激烈，為(wèi)了(le)中标壓低(dī)價格。實際供應中為(wèi)了(le)利益最大化(huà)，成本會不斷的降低(dī)。從最早的樣品與早期的材料供應逐漸的降低(dī)的減水率，也(yě)就(jiù)是說(shuō)，可能(néng)從早期30%的減水率降至标準規定的25%。材料合格，而對混凝土(tǔ)用水量的影響卻是巨大的，就(jiù)算(suàn)增加摻量保證減水率，但(dàn)保證不了(le)坍落度損失。對某工程C30和C35配合比試拌，記錄見下(xià)表，減水劑保坍性極差，半小時(shí)後無工作(zuò)性，這(zhè)樣的混凝土(tǔ)在施工中和易性差，容易出現(xiàn)混凝土(tǔ)不密實，導緻2.3中描述結果。 配合比的設計實際上(shàng)是比較複雜的，并不是使用樣品原材料，按照某種計算(suàn)方法，遵循相關(guān)規範，滿足設計與标準要求就(jiù)可以得出的合理(lǐ)的配合比。要使配合比順利的實施就(jiù)需要充分(fēn)考慮原材料質量波動的因素，這(zhè)些(xiē)因素對混凝土(tǔ)工作(zuò)性能(néng)、力學性能(néng)，甚至耐久性造成不同程度影響。否則，再完美的配合比也(yě)隻能(néng)算(suàn)是室内以供觀賞的展覽品，無法在工程中得到實施。
3、改善混凝土(tǔ)碳化(huà)深度的措施
3.1、全面質量控制 認真執行有關(guān)規範和有關(guān)技術規定，把好(hǎo)(hǎo)原材料質量檢測關(guān)，嚴格控制施工的每道工序，以保證混凝土(tǔ)具有良好(hǎo)(hǎo)的勻質性與體(tǐ)積的穩定性，不論混凝土(tǔ)強度高低(dī)均應在所使用的環境下(xià)是耐久性的。
3.2、控制礦物摻合料摻量 全國各地原材料資源差異較大，邊界地區或旅遊城市(shì)礦物摻合料很少，且質量不高，但(dàn)價格較高，對高性能(néng)混凝土(tǔ)而言，礦物摻合料不摻又不行，耐久性中的抗滲和電通量指标不能(néng)滿足設計要求，所以礦物摻合料摻量多少是個(gè)問題。在滿足《鐵路(lù)混凝土(tǔ)工程施工質量驗收标準》（TB10424-2010）情況下(xià)，根據設計圖紙地質條件的說(shuō)明，明确環境作(zuò)用等級，查表使用最低(dī)摻量。如(rú)遇特殊情況，可以低(dī)于表中最低(dī)摻量，因表中說(shuō)明是建議(yì)“适宜摻量”，但(dàn)強制性的指标是混凝土(tǔ)的耐久性指标和長期性能(néng)要求，礦物摻合料摻量能(néng)滿足混凝土(tǔ)耐久性指标即可。
3.3、控制砂細度模數 同一(yī)河(hé)流，不同的地段、水流速度、挖掘深度的河(hé)砂，細度模數都會不同，其波動範圍可能(néng)在2.2～3.2之間(jiān)，甚至更大，對混凝土(tǔ)的和易性與用水量産生(shēng)影響。經過多年施工經驗，無論是河(hé)砂還是機制砂以控制在2.6～3.0為(wèi)宜。
3.4、控制減水劑質量 現(xiàn)場(chǎng)的混凝土(tǔ)嚴禁采取加水重塑的方法來(lái)提高混凝土(tǔ)的流動性，這(zhè)樣将大大降低(dī)混凝土(tǔ)的力學性能(néng)與耐久性。對需要相對較長距離運輸的混凝土(tǔ)、澆築部位尺寸較大的混凝土(tǔ)配合比，應作(zuò)減水劑重塑試驗，在配合比試配時(shí)，選代表性原材料，配制出混凝土(tǔ)，坍落度經時(shí)損失之後滿足施工時(shí)所需的坍落度，然後加入減水劑提高混凝土(tǔ)流動性。對不同減水劑摻量的混凝土(tǔ)進行力學性能(néng)與耐久性測試，選取兩者均符合設計要求的減水劑摻量，建立減水劑摻量與所提高的流動性關(guān)系。施工現(xiàn)場(chǎng)根據實測坍落度情況加入相應的減水劑達到增加混凝土(tǔ)流動性的目的。
3.5、施工配合比的調整 混凝土(tǔ)是由多種材料組合而成的，無論是加工材料或非加工材料性能(néng)受各種因素的影響，産品性能(néng)也(yě)不可能(néng)極其穩定，因此混凝土(tǔ)生(shēng)産時(shí)，其配合比也(yě)不可能(néng)與理(lǐ)論配合比一(yī)成不變。為(wèi)避免或減少混凝土(tǔ)質量下(xià)降，應預留一(yī)定的安全性系數，且混凝土(tǔ)便于施工，抗幹擾性強，生(shēng)産成本相對較低(dī)，強度等級和耐久性也(yě)滿足設計要求，以最少的成本換取極大的使用功能(néng)和壽命周期。《高性能(néng)混凝土(tǔ)的制備方法》發明專利技術與價值混凝土(tǔ)相匹配，過去十年間(jiān)在黑龍江、北京、河(hé)北、山西(xī)、貴州、江西(xī)等地積累數據并應用，通過配合比成本理(lǐ)論确定膠材比、減膠比、砂率和級配比，再通過體(tǐ)積增量模型将整個(gè)配合比設計串聯，形成完整體(tǐ)系，使混凝土(tǔ)具有較高的工作(zuò)性能(néng)，強度和耐久性既滿足設計要求，又與原配合比設計等同，生(shēng)産成本也(yě)達到了(le)最低(dī)。
4、結論
必要的原材料質量控制，适當的選擇礦物摻合料摻量。在特殊情況下(xià)，以滿足耐久性指标為(wèi)原則，礦物摻合料低(dī)摻量能(néng)降低(dī)混凝土(tǔ)碳化(huà)深度。控制砂細度模數和減水劑質量，使混凝土(tǔ)具有良好(hǎo)(hǎo)的工作(zuò)性和密實性，阻擋CO2侵入降低(dī)混凝土(tǔ)碳化(huà)深度。 受氣候和原材料質量波動影響，配合比不是一(yī)成不變的，合理(lǐ)的調整施工配合比，利用前人(rén)的研究成果并結合實際情況應用。