淺談混凝土坍落度損失的原因分析及其預(yù)控措施

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0 引 言

隨著建設(shè)工程技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)代混凝土工藝對(duì)混凝土工作性能的要求越來越高 。目前，商品混凝土已廣泛應(yīng)用于各 類土木建筑工程及水利建設(shè)中，為滿足運(yùn)輸?shù)葪l件的限制，故商品混凝土比自拌混凝土坍落度要大 。因此，在施工過程中，常 常因坍落度損失過大，從而影響到施工進(jìn)度及工程質(zhì)量。特別是泵送混凝土，在高溫炎熱天氣條件下，此問題更加突出 。

1 引起混凝土坍落度損失的原因

坍落度主要是指混凝土的塑化性能和可泵性能，影響混凝土坍落度主要有級(jí)配變化 、含水量、衡器的稱量偏差，外加劑的 用量容易被忽視的還有水泥的溫度幾個(gè)方面。坍落度是指混凝土的和易性，具體來說就是保證施工的正常進(jìn)行，其中包括混 凝土的保水性、流動(dòng)性和粘聚性。和易性是指混凝土是否易于施工操作和均勻密實(shí)的性能，是一個(gè)綜合性能，其中包含流動(dòng) 性、粘聚性和保水性。影響和易性主要有用水量、水灰比、砂率以及包括水泥品種、骨料條件、時(shí)間和溫度、外加劑等幾個(gè)方面 影響，且這些因素相互關(guān)聯(lián)。

1.1 單位體積用水量和水灰比

單位體積用水量是指在單位體積水泥混凝土中，所加入水的質(zhì)量，它是影響水泥混凝土工作性能的最主要因素。新拌混 凝土的流動(dòng)性主要是依靠集料及水泥顆粒表面吸附一層水膜，從而使顆粒間比較潤滑 。而粘聚性也主要是依靠水的表面張力 作用，如用水量過少，則水膜較薄，潤滑效果較差；而用水量過多，毛細(xì)孔被水分填滿，表面張力的作用減小，混凝土的粘聚性 變差，易泌水。在相同條件下，增大水灰比可有效減小坍落度損失率，其主要原因是用水量的增大，部分彌補(bǔ)了由于高溫蒸發(fā)而 失去的水分，使其在一定時(shí)間內(nèi)坍落度值變化較小。但水灰比的增大要以保證強(qiáng)度為前提 。

1.2 集料

集料的特性包括集料的最大粒徑、形狀、表面紋理、級(jí)配和吸水性等，這些特性將不同程度地影響新拌混凝 土的和易性 。其中最為明顯的是，卵石拌制的混凝土拌合物的 流動(dòng)性較碎石的好 。集料的最大粒徑增大，可使集料的總表面 積減小，拌合物的工作性能也隨之改善 。 集料的級(jí)配對(duì)混凝土 的保水性和粘聚性影響很大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使拌合物顯得粗澀 、粗 集料離析、水泥漿流失，甚至出現(xiàn)潰散等不良現(xiàn)象。良好的集料 級(jí)配可有效地減少坍損，從而配制出流動(dòng)性好 、坍落度損失小 的混凝土。

1.3 水泥

水泥中的主要礦物成分是 C 3 A、C 4 AF、C 3 S、C 2 S。不同礦物成 分對(duì)減水劑的吸附作用大小不同。減水劑的主要作用是吸附在 水泥礦物的表面，降低分散體系中兩相問的界面自由能，提高 分散體系的穩(wěn)定性 。在相同條件下，水泥成分中對(duì)減水劑的吸 附性大小依次為 C 3 A＞C 4 AF＞C 3 S＞C 2 S。若水泥中 C 3 A、C 4 AF 含 量較大，則大量減水劑被其吸附，占水泥成分較多的 C 3 S 和 C 2 S 就顯得吸附量不足，動(dòng)電電位顯下降，導(dǎo)致混凝土坍落度損失， 這是造成摻減水劑的混凝土坍損的根本原因。所以，水泥中 C 3 A、C 4 AF 含量較高的混凝土坍落度損失較大，反之較小。在水 泥水化過程中，3mm~30mm 的熟料顆粒主要起強(qiáng)度增長作用， 而大于 60um 的顆粒則對(duì)強(qiáng)度不起作用，小于 10um 的顆粒主 要起早強(qiáng)作用，3um 以下的顆粒只起早強(qiáng)作用。小于 10um 的 顆粒需水量大 。流變性好的水泥，10um以下顆粒應(yīng)少于 10％。 顆粒越淺談混凝土坍落度損失的原因分析及其預(yù)控措施 細(xì)，細(xì)顆粒越多，增大早期水化放熱，這必將加劇坍損。

1.4 外加劑和摻和料的影響

摻加適量需水量小的優(yōu)質(zhì)粉煤灰或微細(xì)礦粉對(duì)于提高混 凝土的和易性及抑制坍落度損失有利。不同種類的化學(xué)外加劑 對(duì)混凝土的坍損有著不同的影響。在拌制混凝土?xí)r，加入外加 劑的時(shí)間選擇也影響混凝土坍落度損失的大小。加入減水劑 后，混凝土坍落度值對(duì)單位用水量的敏感性增強(qiáng)，加上大幅度 減水使水灰比有較大的降低，同樣蒸發(fā)量會(huì)使坍落度降低比基 準(zhǔn)混凝土大。

1.5 環(huán)境影響

引起混凝土坍落度損失的環(huán)境因素，主要有時(shí)間、溫度、濕 度和風(fēng)速。對(duì)于給定組成材料性質(zhì)和配合比例的混凝土拌合 物，其工作性能的變化，主要受水泥的水化速率和水分的蒸發(fā) 速率所支配 。 水泥的水化，一方面消耗了水分；另一方面，產(chǎn)生 的水化產(chǎn)物起到了膠粘作用，進(jìn)一步阻礙了顆粒間的滑動(dòng)。而 水分的揮發(fā)將直接減少單位混凝土中水的含量 。 同樣，風(fēng)速和 濕度因素會(huì)影響拌合物水分的蒸發(fā)速率，進(jìn)而影響坍落度 。 在 不同環(huán)境條件下，要保證拌合物具有一定的工作性，必須采取 相應(yīng)的改善工作性的措施。在較短的時(shí)間內(nèi)，攪拌得越完全越 徹底，混凝土拌合物的和易性越好 。適當(dāng)延長攪拌時(shí)間，也可以 獲得較好的和易性，但如果攪拌時(shí)間過長，由于部分水泥水化 將使其流動(dòng)性降低 。 溫度升高也會(huì)使混凝土坍落度損失加大， 這是水化速度加快的結(jié)果。因此，夏天施工的混凝土特別需要 控制坍落度的損失。天氣干燥，水分容易蒸發(fā)，也促使坍落度損 失 。 攪拌過程中氣泡的外溢也會(huì)引起坍落度損失 。

2 控制混凝土坍落度損失的措施

通過以上分析，混凝土坍落度損失過大是由多種因素造成 的，因此需要根據(jù)不同的情況提出不同的解決方法，目前主要 有以下方法。 ①優(yōu)先選用硅酸鹽、普通硅酸鹽以及其他水化熱較低的水 泥 。嚴(yán)格控制水泥的細(xì)度、C 3 A 含量，以及水泥進(jìn)入攪拌機(jī)前的 溫度，水泥入機(jī)溫度不得大于 40℃，新出廠的水泥需要靜置幾 天，以降低水泥對(duì)混凝土出機(jī)溫度的影響 。 ②嚴(yán)格控制集料的級(jí)配，集料堆場(chǎng)應(yīng)搭設(shè)遮陽棚，避免陽 光直射，必要時(shí)在混凝土攪拌前對(duì)集料噴灑冷水降溫 。 ③拌合用水宜采用深井冷水，水溫不應(yīng)超過 20℃。拌和站 水管及水箱應(yīng)加設(shè)遮陽和隔熱設(shè)施，且應(yīng)避免拌和用水在水箱 中長期存放 。在進(jìn)行大體積混凝土施工過程時(shí)，若環(huán)境溫度較 高，可采用添加冰塊的方法降低拌和用水的溫度。 ④選擇高分子量復(fù)合性緩凝減水劑，并與適量的保水組分 配合使用，在不增加用水量的同時(shí)增加了混凝土中的游離水的 含量，可緩解坍落度損失 。 有機(jī)緩凝劑使水泥中的 C 3 A 水化減 慢，選擇性地與 Al 2 O 3 表面吸附的減水劑進(jìn)行交換，被交換下來 的減水劑顯著提高了溶液中減水劑的濃度，為 C 3 A、C 2 S 吸附提 供了充足的減水劑，有效地抑制了坍落度損失 。 ⑤ 混凝土的溫度越高，水泥水化速度越快，水泥顆粒維持 一定的動(dòng)電電位時(shí)間越短，混凝土中游離水變?yōu)榻Y(jié)合水的比例 就越大。所以，新拌混凝土的溫度越高，坍損越快；溫度越低，坍 損越慢。一般來講，溫度每上升 10℃，坍落度損失增大 10％ ~40％。因此，可采取降低各種原材料的溫度，以達(dá)到抑制坍損 的目的。

3 結(jié) 語

影響混凝土坍落度損失的因素較多，合理選用水泥 、集料、 外加劑和摻合料能有效控制坍落度的損失 ?；炷撂涠葥p失 是現(xiàn)代商品混凝土所面臨的一個(gè)非常重要而又實(shí)際的問題，應(yīng) 在實(shí)際工作中不斷結(jié)合生產(chǎn)及材料的具體情況，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并選 擇合適的解決措施 。