泵送劑超量對混凝土性能的影響

常玉斌，石從黎，楊翔

（1重慶建工市政交通有限責任公司，重慶400021；2重慶市建筑科學研究院，重慶400015）

0 引言

目前，泵送澆筑已成為我國混凝土施工的主要工藝，為了達到泵送施工的要求，混凝土在攪拌過程中需要摻加少量泵送劑。但是，由于計量設備故障或技術人員操作失誤時常會出現泵送劑摻加過量（超量）的問題。由此引發的混凝土質量事故也越來越多[1-2]。而作為質量事故分析與處理的技術基礎，泵送劑超量對混凝土性能影響卻鮮有研究報導。因此，全面、系統地研究泵送劑超量對混凝土性能的影響十分必要。

本文通過模擬試驗，測試了泵送劑超量對混凝土坍落度、凝結時間、保水性、塑性收縮以及抗壓強度等性能的影響規律，擬為處理泵送劑超量引起的混凝土質量問題提供技術支撐。

1 試驗原材料及試驗方法

1.1 試驗原材料

為了使研究結果符合實際，試驗選用重慶地區廣泛使用的混凝土配制原材料。

1.1.1 水泥

采用小南海P.O42.5水泥，水泥的物理性能見表1。

1.1.2 粉煤灰

采用重慶珞璜電廠Ⅱ級粉煤灰，細度23%，需水量比101%。

表1 水泥的物理性能

1.1.3 細集料

采用復合砂作為細集料，其中天然特細砂細度模數1.1，機制砂細度模數3.5，二者按照1:1的比例配成混合砂，細度模數2.6。

1.1.4 粗集料

粗集料采用石灰石碎石，為5~10mm和10~20mm二級配粒級，兩種粒級按3:7的比例搭配。

1.1.5 泵送劑

采用重慶某外加劑生產商的泵送劑產品，推薦摻量1.8%，減水率20%。

1.2 混凝土配合比及試驗方法

1.2.1 試驗配合比

試驗對象選擇普通混凝土生產中最普遍的兩個強度等級C30和C40，配合比見表2。

表2 混凝土配合比

1.2.2 試驗方法

采用模擬方法，即在溫度20±3℃，濕度大于50%的試驗室條件下，通過在混凝土中超量摻加泵送劑來模擬混凝土生產中泵送劑超量情況。然后，按照《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》GB/T50080-2002，《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2002，以及《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082-2009等規定的試驗方法測試試驗混凝土的各項性能。

2 試驗結果及討論

2.1 泵送劑超量對混凝土凝結時間的影響

從圖1的結果可以看出，隨著泵送劑摻量的增加，混凝土的凝結時間顯著增加，尤其當泵送劑的摻量超過推薦摻量（1.8%）的3倍及以上時，混凝土的初凝時間達到45h及以上（大于1d），終凝時間更在60h以上（大于2d），遠遠超過混凝土的預期凝結時間，這種情況極易造成混凝土出現超時緩凝質量事故[3]。

圖1 泵送劑超量對混凝土凝結時間的影響

2.2 泵送劑超量對混凝土坍落度的影響

隨著泵送劑的超量摻加，混凝土的坍落度和擴展度就略有增加，但增加幅度不大（見表3），說明泵送劑的超量對混凝土流動性的影響不明顯。這是因為，泵送劑推薦摻量時的濃度接近或處于飽和摻量點，所以，即使超量摻加泵送劑，也不會較大幅度增加混凝土的坍落度和擴展度。多余的泵送劑將游離于混凝土拌合物中，或者富集于混凝土拌合物體系的表面，造成混凝土的粘聚性變差。

2.3 泵送劑超量對混凝土泌水率的影響

對于混凝土的保水性，由于泵送劑向表面遷移的過程易形成連通的泌水通道，水分子可以輕松地從混凝土拌合物內部遷移到表面，而泵送劑超量后混凝土拌和物的粘度降低，出現離析現象，進一步加速了水分子的遷移速率，導致混凝土的保水性明顯降低。這個結果在圖2中得到了證實。當泵送劑的摻量為1.8%(推薦摻量)時，混凝土的常壓泌水率小于基準混凝土；而當泵送劑的摻量超出推薦摻量的2倍時，混凝土的泌水率顯著增加，泌水率比達到320%。

表3 混凝土的坍落度

圖2 混凝土的常壓泌水率比

2.4 泵送劑超量對混凝土含氣量的影響

為了提高泵送混凝土的可泵性，泵送劑中通常含有引氣組分，如果泵送劑摻加過量，引氣組分的濃度也會相應增加，導致混凝土的含氣量增加。表4的結果表明，泵送劑超量使混凝土拌合物的含氣量明顯提高，這會對混凝土的外觀質量和力學性能產生不利影響[4]。

表4 混凝土的含氣量

2.5 泵送劑超量對混凝土塑性變形的影響

由于泵送劑超量使混凝土的凝結時間顯著延長，混凝土拌和物長時間處于塑性狀態，加之拌和物的和易性差，拌和物中的水分更容易散失，且持續的時間更長，使得混凝土塑性收縮顯著增加（見圖3），導致混凝土出現早期裂縫的風險增加。

圖3 混凝土的塑性收縮

2.6 泵送劑超量對混凝土力學性能的影響

由于泵送劑摻加過量后，會使混凝土的含氣量和緩凝程度明顯增加，這樣就會對混凝土的強度產生明顯的不利影響。表5的試驗結果表明，泵送劑超量摻加后，混凝土各齡期的抗壓強度都低于推薦摻量的混凝土；并且隨著泵送劑超量數量的增加，對混凝土抗壓強度的影響越顯著，當泵送劑摻量超過推薦摻量5倍時，混凝土28d至90d強度僅有正常混凝土強度的13%至32%。

表5 泵送劑超量對混凝土各齡期強度的影響

3 結論

通過試驗研究發現，泵送劑超量摻加會對混凝土產生明顯的不利影響，顯著增加混凝土的凝結時間、泌水率、含氣量和塑性收縮，明顯降低混凝土的抗壓強度。

[1]石從黎，段瑞斌，宋開偉.預拌混凝土的超時緩凝現象及處理方法[J].混凝土，2011(1):51-53.

[2]陳志聰.混凝土外加劑超量質量事故分析與處理[J].皖西學院學報，2004，20(2):83-84.

[3]楊再富，石從黎，宋開偉，等.超時緩凝對混凝土強度發展的影響[J].商品混凝土，2010(9):61-63.

[4]楊成球.混凝土摻超量外加劑的試驗研究[J].水電站設計，1998，14(1):89-91.