混凝土坍落度的經時損失及其影響因素分析

□桂培林（河南省水利第二工程局）

0.引言

自1824年波特蘭水泥發明以來，混凝土已有一百多年的歷史，現已廣泛應用于各類土建工程中。隨著建筑技術日新月異和發展，對混凝土性能的要求也越來越高。混凝土工程的施工首先應滿足工作性要求，即坍落度要滿足施工和設計要求。但混凝土從拌和到澆筑過程，總需要一段停放和運輸的時間，在這個過程中總會伴隨著和易性變差的現象，影響到施工速度和混凝土的澆筑質量。為了滿足現場施工的和易性要求，在拌制混凝土時，就需要考慮坍落度損失而增加拌和用水量，在保證水膠比不變的情況下，就要相應的增加膠凝材料用量。因而，如何減少混凝土的坍落度和根據坍落度損失工程適當調整坍落度的富余度，就能相應減少水泥用量，提高經濟效益。這就需要對坍落度的影響因素和坍落度損失機理及經時變化做進一步的了解和研究。對南水北調中線工程潮河段某標段現場混凝土進行跟蹤檢測，并繪制了坍落度損失過程線，對混凝土坍落度損失的機理和影響坍落度的因素進行了分析。

近年來，東川區先后實施土地整治項目8個，建設規模4.1萬畝，新增耕地面積4800畝，惠及項目區農戶3000余戶萬余人。“土地資源的盤活帶動了一、二、三產業發展，為東川脫貧攻堅插上了翅膀。”東川區湯丹鎮灑海村委會黨支部書記劉德云說。

1.工程概況

南水北調工程是為解決我國京津地區及華北地區嚴重缺水問題，保證國民經濟持續穩定協調發展的一項偉大的戰略決策，也是解決河南省缺水問題的根本途徑之一。水源區丹江口水庫一半庫區在河南省境內。總干渠全長1246km，河南省段占700余km。總干渠在河南省內貫穿江、淮、黃、海四大流域，有最大的建筑物穿黃工程和一百多座河渠交叉工程，渠道輸水流量和規模均較大。

潮河段是南水北調中線工程總干渠的組成部分，位于河南省新鄭及中牟境內。工程等級為Ⅰ級，建筑物主要部位為Ⅰ級，次要部位為Ⅲ級。防洪標準：河渠交叉建筑物為100年一遇洪水設計，300年一遇洪水校準。左岸排水建筑物為50年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。工程區地震設計烈度為Ⅶ度。工程建設主要目的為解決華北地區水資源危機和向沿途供水,該設計段長45.847km，其中明渠長45.244km，建筑物長0.603km。渠段起點總干渠設計水位123.154m，終點設計水位121.145m，總設計水頭差2.009m。其中渠道占用水頭1.759m，建筑物占用水頭0.25m。本段起點斷面設計流量305m3/s、加大流量355 m3/s。本渠段共布置各類建筑物76座，其中：河渠交叉5座，左岸排水17座，分水閘2座，節水閘2座，公路橋35座，生產橋13座，鐵路橋2座。

2.現場跟蹤監測和室內試驗

由于在現場要做到時時跟蹤監測在一定程度上有一定的難度,一方面是由于取料過程影響工程施工；另一方面現場條件相對室內環境比較惡劣。所以筆者對兩過程進行了試驗對比。

2.1 現場跟蹤監測

對跟蹤結果進行了公式擬合，用多項式擬合效果較好，擬合結果如下：低溫時段關系式：相關系數R2：0.993；相關系數R2：0.999;高溫時段關系式：相關系數R2：0.983；相關系數R2：0.970。注：t—時間（h）。

坍落度損失在所難免，這也是混凝土拌和物的內在要求，即在短時間內凝結硬化。關鍵是能夠本質上認識坍落度損失機理，找出影響坍落度損失的主要因素，進行重點控制。

表1 C30混凝土配比表(kg/m3)

圖1 低溫時段坍落度經時損失過程線圖

圖2 高溫時段坍落度經時損失過程線圖

從上圖可以看出，雖然是同一配比但在不同溫度時段初始坍落度有著較大的差別，這是由于夏季混凝土拌和料的溫度較高，水量損失相對較大的原因。在同一季節夜間的坍落度損失速度要緩與中午時段，不同季節低溫時節也要緩于高溫時節，這說明溫度對坍落度損失速率有很大影響。坍落度在初始的30min左右坍落度損失相對較小，之后下降相對迅速。

考慮到環境因素對坍落度損失的影響，分別在中午和晚上不同溫度時段對同配比的摻聚羧酸高效減水劑的C30混凝土進行了跟蹤監測。現場混凝土坍落度要求70～90mm，采用罐車運輸，運距大約15min的路程，到場大約停放30min左右，澆筑時間也是30min左右。配比表及監測結果分別見表1、圖1和圖2。

從擬合結果看，低溫時段的擬合結果較高溫時段的相關性要好一些。

2.2 室內試驗

英漢新詞構詞法的差異反映了中西方在文化、社會、歷史等方面的差異。首先，從思維方式層面而言，中國人擅長形象思維，傾向于含蓄地表達想法，而西方人更擅長抽象思維，喜歡直接指出事件的本質。因此，象形法作為漢語新詞獨特的構詞方法是受到中國形象思維方式的影響。其次，從文化層面而言，中國傳統文化倡導儒學，提倡中庸觀念，這種文化語境在一定程度上導致了中國人對造字求和的偏好。最后，從歷史層面而言，中西方不同的歷史發展歷程造就了中西方民族人格的差異，西方民族崇尚外顯，而中華民族重視內斂。尾聲詞發音重疊法委婉地表達了對社會行為的揭露和批判，體現了中華民族含蓄的一面。

三是在工程建設領域開展的評獎和示范項目以及鋼鐵行業相關產品評優活動中，將高強鋼筋的應用情況作為參評或獲獎的條件之一，由此促進工程建設的各參與主體使用高強鋼筋。

圖3 試驗過程圖

圖4 室內坍落度損失過程線圖

水泥各組分的水化速度排序為C3A＞C4AF＞C3S＞C2S，所以C3A、C4AF首先吸附減水劑而迅速水化。使拌合物液相中減水劑的濃度降低，隨著水化時間的延續水泥顆粒表面的點位值也進一步降低，因而拌合物和易性變差，坍落度減小。因而對于C3A、C4AF含量低的水泥，在一定時間內坍落度損失會小一些。水泥的用量也會對坍落度損失造成影響，隨含量的增加拌合物的粘度增加，坍落度損失加快。所以靠增加坍落度富余度的方法并不可行。

3.坍落度損失機理及影響因素

(7)20勘探線附近礦脈帶：控制長度458 m，厚度0.66～1.44 m，鉬品位0.015%～0.057%。礦脈帶受構造蝕變石英脈和破碎帶控制，目前發現3個礦化體，礦化體近平行排列。

3.1 坍落度損失機理

3.2.1 水泥的礦物組成

3.2 影響因素

最直接的體現在與自由水的損失，而自由水的損失主要是由于以下幾點：一是水泥的水化反應：因為水泥的水化反應需要消耗一部分水量及減水劑，水泥水化增加了體系固相表面積，使吸附水和結合水增加，水泥水化產物使混凝土的粘度增加，內摩擦力相應增大，進一步導致坍落度的損失。二是集料吸水拌和物中未飽和的集料會逐漸吸水飽和。三是水分的蒸發：從拌和到澆筑完成整個過程，由于水化溫升、攪拌過程的摩擦熱量和外界環境的影響都不可避免的導致水分的蒸發。

從試驗結果看，間隔攪拌的方法反而與實測結果偏離較大，而靜置狀態也是隨著混凝土拌和物的減少坍落度損失逐漸加快的趨勢。這里有兩方面的原因，一方面隨著坍落度試驗的進行，混凝土拌和物減少，比表面積相對增大，水量損失增加，坍落度損失加快;另一方面隨著時間的延續，水泥水化反應放熱使拌和物溫度升高進一步加快了水化反應，從而坍落度損失加快。而對于間隔攪拌的方式，可能是攪拌過程和與內壁的摩擦促進了水分的損失，坍落度在55min的時候就下降到了28mm。從試驗結果看，室內試驗結果與跟蹤監測結果還是存在較大的差異。

試驗用混凝土均來自現場拌和站的出機口，為了模擬水泥罐車的攪拌狀態，將整車混凝土倒入拌和機中，采用每隔5min攪拌30s的方式間斷性的攪拌，如圖3。另一種方式是將拌和機蓋蓋嚴靜置不攪拌。試驗時夜間室內溫度19.8℃，白天溫度21.5℃。試驗結果如圖4所示。

3.2.2 環境的影響

溫度越高坍落度損失越快，水分的蒸發了與環境的濕度、溫度、風速和水的粘度有關。

3.2.3 運輸方式

When potential factors affecting OS and DFS were analyzed, nodal down-staging was found to have a positive correlation with OS and DFS (Table 5). OS and DFS were better in patients who achieved nodal downstaging (OS: 78% vs 52.1%, P = 0.001; DFS: 72.3%vs 43.1%, P = 0.001) (Figure 3).

罐車的攪拌速度及運量都會對坍落度的損失造成影響，不攪拌則會在運輸過程產生分層離析，而拌和速度加快則會使坍落度損失加快，運輸量越大坍落度損失越小。

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