表3、扣除酸不溶物后(酸溶部分)样品的化学成分
样品 | Loss (wt%) | SiO2 (wt%) | Fe2O3 (wt%) | Al2O3 (wt%) | CaO (wt%) | MgO (wt%) | 原水泥Loss (wt%) | 化学结合水(wt%) | 化学结合水/ CaO |
A | 25.94 | 8.85 | 6.05 | 4.57 | 48.34 | 0.98 | 3.5 | 22.44 | 0.46 |
B | 35.02 | 4.67 | 0.07 | 4.02 | 43.38 | 0.61 | 3.5 | 31.52 | 0.73 |
C | 17.97 | 15.74 | 3.95 | 4.39 | 49.69 | 1.10 | 3.5 | 14.47 | 0.29 |
由表1中化学分析结果可以看出:配比相同的A、C样化学成分及酸不溶物含量基本相近,A样烧失量明显高于C样;B样与A、C样相比,烧失量、SiO2及酸不溶物含量均较高,CaO含量较低,这说明B样中钙质材料含量较少,硅质材料含量较多。通常水泥制品化学分析中的酸不溶物主要是未分离干净的砂、水泥中的混合材、混凝土中掺入的粉煤灰以及养护过程中带入的黏土质物质。其中砂的主要化学成分是SiO2,粉煤灰及黏土质物质的主要化学成分是SiO2与Al2O3。由表2结果可知,酸不溶物的主要成分是SiO2和Al2O3,试样A与试样B的Al2O3含量相近,且不大于试样C的Al2O3含量。这说明试样B中没有大量的粉煤灰,可见“起粉”主要不是粉煤灰在混凝土表面富集。
根据水泥的水化程度与化学结合水含量的关系,测定样品中化学结合水与CaO的含量,对比单位CaO所带有的化学结合水的多少,即可比较相对水化程度的高低。表1中的烧失量(Loss)主要包括了原材料(未水化水泥)自身的烧失量及水泥水化后的化学结合水,设定原水泥的烧失量为3.5%,则扣除酸不溶物后的计算结果如表3所示。从化学结合水含量看,试样A、B的水化程度均高于试样C,其中试样B的水化程度最高,单位CaO带有的化学结合水高达0.73,是纯水泥路面下层混凝土试样C的2.49倍,比不“起粉”的纯水泥路面表层试样A高出56.53%。这说明混凝土表层水泥颗粒的水化程度比混凝土内部的颗粒要大。本文认为这是在施工过程中混凝土泌水,造成表层水灰比过大,水泥水化较充分所致。虽然水泥具有较高的水化程度和较大的水化空间,但水化产物搭接松散,强度较低才是表面“起粉”的真正原因。
类似于路面起粉的现象还常见于大面积的楼板、停车场、薄壁混凝土等工程,对这类问题的多次现场分析及取样分析结果均表明,“起粉”的主要原因不是粉煤灰或其它混合材或掺合料的浮面,而是混凝土表层结构疏松、强度偏低。导致混凝土表层结构疏松、强度偏低的主要原因有二方面:
(1)混凝土表层的水灰比(W/C)大于混凝土内部,表层水化产物之间搭接不致密,孔隙率大,结构松散,强度偏低;
(2)混凝土养护不当,施工早期水分散失过快,形成大量的水孔,表层的水泥得不到足够的水分进行水化,因而表层混凝土的结构疏松,强度偏低。即表层混凝土的水灰比过大和养护不当造成表层过早地大量失水均有可能导致混凝土的“起粉”现象。检测混凝土表层中水泥的水化程度,可帮助判别“起粉”的原因。表层水泥水化程度较高的主要是由于泌水所致。表层水泥水化程度较低,则主要是施工养护不当所致。从多起案例分析来看,因泌水而导致混凝土表面起粉的情况居多数。