ความลึกลับของการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของคอนกรีตซีเมนต์

ใครๆ ก็อยากควบคุมคุณภาพคอนกรีต ที่จริงแล้ว ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดก็คือ ไม่มีทางที่จะเริ่มต้นได้หลังจากใช้ความรู้ในตำราเรียนจนหมดแล้ว มันไม่มีประโยชน์ที่จะถามผู้เชี่ยวชาญเก่าเมื่อประสบปัญหาที่ยากลำบาก เป็นเรื่องยากสำหรับผู้เชี่ยวชาญที่จะมุ่งความสนใจไปที่ประเด็นสำคัญของเรื่องโดยไม่ต้องไปที่เกิดเหตุและพูดคุยโดยทั่วไป จากมุมมองทางเทคนิค การควบคุมคุณภาพของคอนกรีตหมายถึงการควบคุมทุกขั้นตอนและการเชื่อมโยง เช่นถ้าอัตราส่วนการผสมทำได้ดีก็ยังมีปัญหาอยู่ นั่นเป็นเพราะว่าคุณไม่สามารถรับประกันลิงค์อื่นๆ ได้ อาจารย์ไม่ได้มีความรู้เรื่องหนังสือมากนัก แต่มีประสบการณ์ในทางปฏิบัติมากมาย ความรู้สึกที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของปรมาจารย์หลายคนคือการที่เขาเข้าใจคุณสมบัติของวัตถุดิบต่างๆ ไม่เพียงแต่ผิวเผินเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ที่คนอื่นไม่รู้ด้วย หากคุณรู้เพียงความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับสื่อที่ใช้กันทั่วไปในตำราเรียนก็ไม่ต่างจากที่อื่น ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะใช้วัตถุดิบอย่างครอบคลุมเพื่อเตรียมคอนกรีตที่ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น หากคุณรู้จักเถ้าลอยมากกว่าคนอื่นๆ เล็กน้อย ก็เป็นไปได้ที่จะผสมได้ดีกว่าคนอื่นๆ เมื่อเกิดปัญหาขึ้น คนอื่นจะ ฐานความรู้ไม่สมบูรณ์ ดังนั้น คุณจึงไม่ทราบเรื่องนี้หลังจากใคร่ครวญอยู่นาน คุณแก้ปัญหาด้วยการคิดถึงประเด็นความรู้ที่ผู้อื่นยังไม่เชี่ยวชาญ

สี่ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงปูนซีเมนต์:

คอนกรีตส่วนใหญ่เป็นปูนซีเมนต์ ปูนซีเมนต์เป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งที่ส่งผลต่อคุณภาพของคอนกรีต หลังจากอายุ 28 วัน ความแข็งแกร่งจะไม่เพิ่มขึ้น ความร้อนของความชุ่มชื้นจะสูงในระยะแรก และการแตกร้าวจะเห็นได้ชัดในระยะแรก เหล่านี้คือปัญหาบางประการที่คนทั่วไปไม่สามารถเข้าใจได้ในปูนซีเมนต์ที่ใช้ในการผลิตคอนกรีต แม้ว่าจะมีปัจจัยหลายประการที่ส่งผลต่อการควบคุมคุณภาพของคอนกรีต แต่ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1920 จากมุมมองของภูมิหลังการพัฒนาของอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ แม้ว่ารูปลักษณ์ของปูนซีเมนต์จะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ แต่องค์ประกอบแร่และความแข็งแรงของปูนซีเมนต์ก็เปลี่ยนไปตามความทันสมัย ของอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ มีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่เกิดขึ้น และการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีผลกระทบสำคัญต่อการควบคุมคุณภาพของคอนกรีตในปัจจุบัน AM Neville ชี้ให้เห็นในหนังสือ "คุณสมบัติของคอนกรีต" (ฉบับที่สี่) ว่าการเปลี่ยนแปลงของซีเมนต์สามารถสรุปได้ในสี่ประเด็นต่อไปนี้:

1. เนื้อหา C3S เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่เนื้อหา C2S ลดลงตามลำดับ

มาพูดถึงสหราชอาณาจักรกันดีกว่า ในปี 1960 ปริมาณ C3S มีเพียงประมาณ 47 เปอร์เซ็นต์ และในปี 1970 ก็เพิ่มขึ้นประมาณ 54 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่ปริมาณ C2S ลดลงตามลำดับ และปริมาณแคลเซียมซิลิเกตทั้งหมดยังคงอยู่ที่ประมาณ 70-71 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วไม่มีการเปลี่ยนแปลง . ในช่วงกลาง-1960 ในฝรั่งเศส ปริมาณ C3S เฉลี่ยของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์อยู่ที่ 42 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเพิ่มขึ้นเป็น 58.4 เปอร์เซ็นต์ในปี 1989 ในขณะที่ปริมาณ C2S ลดลงจาก 28 เปอร์เซ็นต์เป็น 13 เปอร์เซ็นต์ในเวลาเดียวกัน

2. ความแข็งแรงของปูนซีเมนต์ต้นเพิ่มขึ้น

คุณสมบัติอีกประการหนึ่งคือความแข็งแรงของปูนซีเมนต์มอร์ตาร์แตกต่างกันอย่างมาก โดยหลักแล้วเป็นเพราะความแข็งแรงของ 7d ที่มีอัตราส่วนสารยึดเกาะน้ำคงที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และความแข็งแรงของ 28d ก็ได้รับการปรับปรุงอย่างมากเช่นกัน อย่างไรก็ตาม อีกหนึ่งตัวชี้วัดที่สำคัญมากยังไม่ดีขึ้นนั่นคือความแข็งแกร่งเกินอายุ 28 วัน เรารู้ว่าในปี 1970 ต้องใช้อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ที่ 0.50 เพื่อให้ได้กำลังคอนกรีตลูกบาศก์ที่ 32.5MPa พ.ศ. 2527 กำหนดให้อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์เท่ากับ 0.57 การรักษาปริมาณการใช้น้ำต่อลูกบาศก์เมตรของคอนกรีตไว้ที่ 175 กก./ลบ.ม. เท่าเดิม โดยสมมติว่าประสิทธิภาพการทำงานยังคงเท่าเดิม ปริมาณการใช้ปูนซีเมนต์จะลดลงจาก 350 กก./ลบ.ม. เป็น 307 กก./ลบ.ม. เพื่อให้คอนกรีตแทรกซึมหรือกัดกร่อนได้ง่ายขึ้น เราจึงค่อยๆ ใช้อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ที่สูงขึ้นและลดปริมาณซีเมนต์ลงเพื่อทำให้คอนกรีตซึมผ่านได้มากขึ้น ส่งผลให้ความทนทานของคอนกรีตทั่วไปลดลง การได้รับกำลังตั้งแต่เนิ่นๆ อย่างรวดเร็วยังหมายความว่าจะได้กำลังแบบหล่อที่เพียงพอได้เร็วกว่าในคอนกรีตโดยใช้ซีเมนต์ "เก่า" ดังนั้นจึงหยุดการบ่มที่มีประสิทธิภาพตั้งแต่เนิ่นๆ ส่งผลให้ประสิทธิภาพของคอนกรีตไม่สามารถปรับปรุงได้ในระยะยาว

3. อัตราส่วนของความแข็งแรงของปูนซิเมนต์ 28d ต่อความแข็งแรง 7d ลดลง

ความแข็งแรงของปูนซีเมนต์ในยุค 28d แรกเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้อัตราส่วนของความแข็งแรง 28d ต่อความแข็งแรง 7d ลดลง ซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของอัตราส่วนของปริมาณ C3S ต่อปริมาณ C2S ซึ่งได้รับผลกระทบจากอัตราความชุ่มชื้นของมัน . อัตราส่วนของปูนซีเมนต์มอร์ต้าความแข็งแรง 28d ต่อความแข็งแรง 7d ดูเหมือนจะลดลงที่อัตราส่วนน้ำ-สารยึดเกาะต่ำ ทฤษฎีเชิงประจักษ์นี้นำไปสู่ความเป็นด่างมากขึ้นในซีเมนต์สมัยใหม่ ผู้ผลิตปูนซีเมนต์ทุกรายเติมด่างแบบแอบแฝงและไม่ได้รับการแก้ไข จะเติมด่างได้อย่างยืดหยุ่นตามสถานการณ์ของลูกค้าและตรงตามความต้องการของลูกค้า ในปี พ.ศ. 2466 กำลังรับแรงอัดของคอนกรีตเป็นเส้นตรงกับลอการิทึมอายุ 25 หรือ 50 ปี ซึ่งเป็นผลมาจากการใช้ปริมาณ C2S สูง และซีเมนต์ความละเอียดต่ำในการกำหนดสูตรคอนกรีต ในปี พ.ศ. 2480 ความสัมพันธ์ลอการิทึมระหว่างกำลังรับแรงอัดและอายุอยู่ที่ประมาณ 10 ปี ซึ่งเป็นผลมาจากการใช้ปริมาณ C2S ต่ำ และซีเมนต์ความละเอียดสูงในการกำหนดสูตรคอนกรีต ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีความสัมพันธ์ที่สั้นลง แนวโน้มนี้สามารถเห็นได้จากรูปที่ 3

4. การปรับปรุงความละเอียดของปูนซีเมนต์อย่างต่อเนื่อง

เนื่องจากปัจจุบันอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ใช้อุปกรณ์การผลิตใหม่ซึ่งมีความก้าวหน้ากว่าในอดีตมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและความก้าวหน้าของอุปกรณ์บดใหม่ พื้นที่ผิวจำเพาะ (ความละเอียด) ของซีเมนต์จึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ควรชี้ให้เห็นว่าพวกเราหลายคนกำลังเสี่ยงโชคกับคุณภาพของคอนกรีตและเงินในกระเป๋าของเราเอง การเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะของปูนซีเมนต์ หลายๆ คนคิดว่าจำเป็นต้องลดต้นทุนการผลิตซึ่งเป็นทางรอดด้วยเช่นกัน นี่คือเกมระยะยาว การเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะของซีเมนต์สามารถเพิ่มอัตราการให้น้ำและความแข็งแรงในช่วงแรกได้ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มราคาของซีเมนต์ แต่จะนำไปสู่การบดมากเกินไปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และต้นทุนการผลิตจะเพิ่มขึ้น ดังนั้น ผู้ผลิตปูนซีเมนต์จึงกระตือรือร้นที่จะใช้ประโยชน์จากการปรับปรุงทางเทคโนโลยีของอุปกรณ์การผลิตอย่างเต็มที่ และค้นหาสมดุลระหว่างทั้งสอง ขณะนี้มีวิธีที่ดีคือการใช้เครื่องช่วยบด การเติมสารช่วยบดเป็นวิธีการผลิตทั่วไปเพื่อเพิ่มความละเอียดของซีเมนต์

ปัจจุบันปูนซีเมนต์แตกต่างจากปูนเมื่อ 100 ปีที่แล้วอย่างมาก ซีเมนต์ความแข็งแรงสูงที่มีอยู่จำนวนมากสามารถใช้ C3S สูง C2S ต่ำ และความละเอียดสูงเพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่มีความแข็งแรงสูงในช่วงต้น แม้ว่าการใช้ “ปูนซีเมนต์กำลังสูง” จะสามารถลดปริมาณปูนซีเมนต์ตามกำลังที่กำหนดได้ เร่งการรื้อแบบหล่อ และเร่งความคืบหน้าของโครงการให้ผู้รับเหมาก่อสร้างทั่วไปได้รับประโยชน์มหาศาล แต่น้ำ- อัตราส่วนสารยึดเกาะและปริมาณซีเมนต์ต่ำจะทำให้คอนกรีตมีการซึมผ่านสูงได้ง่าย ทนทานน้อยกว่า ความแข็งแกร่งตั้งแต่เนิ่นๆที่มากเกินไปและการละทิ้งการบำรุงรักษาแบบหล่ออย่างมีประสิทธิภาพก่อนเวลาอันควรยังก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัยต่อคุณภาพของโครงการ

คำถามอื่นๆ:

1. อัตราการรับประกันความแข็งแรงของปูนซีเมนต์

Mehta กล่าวไว้ใน "โครงสร้างจุลภาคคอนกรีต ประสิทธิภาพ และวัสดุ" ว่าระบบควบคุมคุณภาพที่คุ้มต้นทุนต้องอาศัยวิธีการทางสถิติ และต้องปรับการผลิตคอนกรีตผสมเสร็จให้เข้ากับสิ่งนี้ การบรรลุเป้าหมายนี้จะต้องเป็นไปตามหลักการดังต่อไปนี้ ประการแรก การสุ่มตัวอย่าง เพื่อให้แน่ใจว่าตัวอย่างจะถูกสุ่มในกระบวนการรวบรวมข้อมูล ไม่ใช่การโกงเทียม ประการที่สองคือการใช้เส้นโค้งการแจกแจงแบบปกติรูประฆัง ดังแสดงในรูปที่ 52-1A ด้านล่าง ในทางสถิติ การควบคุมคุณภาพจะดำเนินการโดยใช้แผนภูมิควบคุม ซึ่งแสดงผลลัพธ์ที่ได้รับในโปรแกรมการทดสอบอย่างต่อเนื่องในรูปแบบกราฟิก เมื่อเส้นโค้งที่ลงจุดเข้าใกล้หรือเกินขีดจำกัดบนหรือล่างในกราฟ แสดงว่าควรใช้การวัดที่สอดคล้องกัน

การนำวิธีการทางสถิติมาใช้ไม่มีทางลัด ทฤษฎีตายตัว ใครทำและละเอียดก็สามารถควบคุมกำลังของซีเมนต์ได้ สำหรับองค์กรการผลิตปูนซีเมนต์ขนาดเล็ก การควบคุมความแข็งแรงของปูนซีเมนต์เกรด 42.5 เท่านั้นมากกว่า 42.5MPa ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานมีความผันผวนอย่างมาก และค่าความแข็งแรงสูงสุดอยู่ในระดับต่ำ ซึ่งเบี่ยงเบนไปจากหลักการของสถิติทางคณิตศาสตร์อย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นปูนซีเมนต์ที่ใช้ในการผลิตคอนกรีตจึงต้องเลือกผู้ผลิตที่มีอัตราการรับประกันความแข็งแรงสูงเพื่อควบคุมความเสี่ยงที่เกิดจากความผันผวนของคุณภาพ

2. ปูนซีเมนต์ที่ใช้ในคอนกรีตสมรรถนะสูง

ดังที่เห็นได้จากที่กล่าวมาข้างต้น ตลาดปูนซีเมนต์ในปัจจุบันเป็นตลาดของผู้ขายทั่วไป และผู้ผลิตคอนกรีตก็ใช้ปูนซีเมนต์อย่างอดทน จำเป็นต้องเสนอตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพทางเทคนิคที่เหมาะสมมากขึ้นแก่ผู้ผลิตปูนซีเมนต์จากมุมมองของการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรมคอนกรีต เพื่อที่จะแก้ปัญหาการปรับปรุงประสิทธิภาพคอนกรีตตั้งแต่ต้นตอ หลีกเลี่ยงการใช้ผลิตภัณฑ์ซีเมนต์ชนิดเดียวที่เสนอโดยผู้ผลิตปูนซีเมนต์ ส่งผลให้คอนกรีตมีความทนทานไม่เพียงพอและปัญหาอื่นๆ

"แนวทางทางเทคนิคสำหรับการประยุกต์ใช้คอนกรีตสมรรถนะสูง" ที่ออกร่วมกันโดยกระทรวงการเคหะและการพัฒนาเมือง-ชนบทและกระทรวงข้อมูลอุตสาหกรรมกำหนดว่าพื้นที่ผิวจำเพาะของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดาไม่ควรเกิน 350 ตารางเมตร/กก. ซีเมนต์ตะกรันพอร์ตแลนด์, ซิลิกาปอซโซลานิก เกลือซีเมนต์และเถ้าลอยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์จะแสดงด้วยตะแกรงตกค้าง และกากตะแกรงของตะแกรงรูสี่เหลี่ยมขนาด80μmไม่เกิน 10 เปอร์เซ็นต์หรือกากตะแกรงของตะแกรงรูสี่เหลี่ยม45μmไม่เกิน 30 เปอร์เซ็นต์

3. องค์ประกอบของปูนซีเมนต์มีความซับซ้อน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องในการประสานขยะในครัวเรือนและกากตะกอนจากชุมชนในเตาเผาปูนซีเมนต์มีความสมบูรณ์มากขึ้น มีบทบาทสำคัญในการแก้ปัญหาโรคเมืองและสร้างชีวิตในเมืองที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม แหล่งที่มาของขยะในครัวเรือนมีความซับซ้อน และองค์ประกอบของเถ้าเผาก็เปลี่ยนแปลงไปอย่างมากเช่นกัน วิธีการตรวจสอบการผลิตปูนซีเมนต์และใช้การผลิตคอนกรีต แต่หลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพของความเข้ากันได้ของปูนซีเมนต์และสารผสมเป็นปัญหาที่ควรค่าแก่การเอาใจใส่

การเปลี่ยนแปลงของซีเมนต์เป็นแบบค่อยเป็นค่อยไป และจำเป็นต้องเข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบและกฎการพัฒนาของตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพ รวมกับคุณลักษณะทางวิศวกรรม เพื่อให้ข้อดีโดยรวมของคอนกรีตซีเมนต์อย่างเต็มที่