商品混凝土坍落度損失與對策

耿加會

（舞陽惠達(dá)公路工程有限公司漯河分公司，河南 漯河462300）

隨著建設(shè)工程技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)代混凝土工藝對混凝土工作性能要求越來越高。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，為滿足運輸?shù)葪l件的限制，故商品混凝土比現(xiàn)場攪拌混凝土坍落度要大。但在施工過程中，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，混凝土坍落度損失更加突出。

坍落度損失的定義：混凝土拌合物經(jīng)過一定時間后逐漸變稠而黏聚性增大，流動度逐漸降低的現(xiàn)象。影響混凝土坍落度損失主要有：水泥礦物組成、礦物摻合料、集料、外加劑、環(huán)境溫度等幾個方面。

1 外加劑與水泥適應(yīng)性引起的坍落度損失

1.1 礦物成分和石膏摻量

水泥的主要成分為C3S、C2S、C3A 及C4AF，這些礦化成分其吸附活性順序通常認(rèn)為應(yīng)該是C3A>C4AF>C3S>C2S，一般來說，水泥C3A 和C4AF 的比例越大,則減水劑的分散效果越差。水泥中硫酸根離子比磺化的超塑化劑更容易與鋁酸鹽作用。所以，硫酸根離子與C3A 的濃度平衡與否和高效減水劑漿體中高效減水劑濃度急速降低的現(xiàn)象有一定關(guān)系。C3A 含量過高的水泥，應(yīng)在高效減水劑中加入適量的陽離子羧甲基或選擇合適的緩凝組分。應(yīng)注意當(dāng)高效減水劑用木鈣或糖鈣調(diào)凝時，出現(xiàn)異常凝結(jié)的水泥中有無水石膏存在或半水石膏存在。

1.2 石膏形態(tài)和摻量

石膏是作為水泥的調(diào)凝劑使用的，以二水石膏( CaSO4·2H2O)水溶性最好。在水泥生產(chǎn)時溫度過高會使大量二水石膏轉(zhuǎn)變成半水石膏( CaSO4·1/2H2O)或無水石膏（CaSO4）即硬石膏。水泥一開始接觸水，液相中硫酸根離子與C3A 之間的平衡不僅取決于石膏摻量，還取決于石膏的品種和形態(tài)，尤其是以無水石膏作為調(diào)凝劑的水泥碰到木鈣、糖鈣減水劑時，則會產(chǎn)生更嚴(yán)重的不適應(yīng)性, 不僅得不到預(yù)期的減水效果，而且往往會引起流動性損失過快, 甚至出現(xiàn)異常凝結(jié)( 假凝) 現(xiàn)象。水泥C3A 含量較高或石膏與C3A 比例太小，由混凝土制備單位采用減水劑后摻法，適當(dāng)在混凝土中補(bǔ)充硫酸根離子或提高減水劑摻量。

1.3 水泥的堿含量

水泥中可溶性堿最佳含量一般認(rèn)為是0.4%～0.6%。適量的可溶性堿有利于促進(jìn)水泥水化，更有利于混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展。水泥的堿含量過大不僅會使減水劑塑化效果變差，還會導(dǎo)致混凝土坍落度損失加快和凝結(jié)時間縮短。試驗表明在與堿含量高的水泥的適應(yīng)性方面，低濃型萘系高效減水劑優(yōu)于高濃型萘系高效減水劑。其原因在于低濃型萘系減水劑中，殘留的硫酸鈉為漿體液相及時提供了一定的硫酸根離子。水泥含堿量過高，由水泥生產(chǎn)廠盡量降低水泥堿含量或適當(dāng)補(bǔ)充硫酸根離子。

1.4 水泥的細(xì)度

水泥顆粒對減水劑分子具有較強(qiáng)的吸附性，在摻加減水劑的水泥漿體中，水泥顆粒越細(xì)，則對減水劑分子的吸附量越大，隨著水泥細(xì)度的增大，在相同的水灰比和減水劑摻量相同的狀況下，外加劑的效果呈線性下降趨勢。對于水泥比表面積較大，應(yīng)提高減水劑摻量。

1.5 水泥的新鮮度和水泥的溫度

水泥越新鮮，減水劑對其塑化效果相應(yīng)越差。水泥溫度越高，減水劑對其塑化效果也越差，混凝土坍落度損失也越大。對水泥比較新鮮或水泥溫度過高，應(yīng)適當(dāng)增加高效減水劑的摻量或用摻合料替代部分水泥。

2 混凝土礦物摻合料對坍落度損失的影響

現(xiàn)代混凝土中，礦物摻合料已經(jīng)是必不可少的成分，礦物摻合料的摻入對混凝土用水量和外加劑吸附量有很大影響。Thomas 根據(jù)大量的實驗給出需水量比Y 與粉煤灰細(xì)度A1（45μm 篩余%）之間的關(guān)系如下式：

當(dāng)燒失量3%～4%時

Y=88.76+ 0.25A1，相關(guān)系數(shù)r=0.86；

當(dāng)燒失量5%～11%時

Y=89.32+ 0.38A1，相關(guān)系數(shù)r=0.85。

優(yōu)質(zhì)粉煤灰可以減少用水量，提高混凝土拌合物的坍落度、流動性，又能改善混凝土的和易性及可泵性；同時，優(yōu)質(zhì)粉煤灰還能降低混凝土泌水率和干縮率，有效地提高了混凝土質(zhì)量。

影響粉煤灰質(zhì)量的另一因素是燒失量，燒失量對粉煤灰質(zhì)量的影響是由于未燃盡的殘?zhí)嫉拇嬖冢@些粗大多孔的碳顆粒不僅使粉煤灰的需水量及外加劑的吸附量增大，進(jìn)而增大混凝土坍落度損失，也對混凝土引氣劑的效果產(chǎn)生不利的影響，因為這些碳粒更容易吸附引氣劑。高燒失量粉煤灰通常需要更大劑量的引氣劑（摻量要增加0.001%～0.002%）。此外高燒失量的粉煤灰因為含碳組分高的顆粒比較輕，在混凝土攪拌、運輸和成型過程中容易浮到表面造成混凝土的離析。

礦物摻合料對混凝土的凝結(jié)時間與不摻礦物摻合料的普通混凝土相比，具有一定緩凝、保坍效果。在溫度20℃，當(dāng)粉煤灰摻量為30%時，混凝土初凝時間增加34.6%，終凝時間增加25.6%，減少混凝土坍落度損失。礦粉摻量為30%時，混凝土初凝時間增加10.9%，終凝時間增加8.2%。在摻量20%～30%，混凝土初終凝時間延長最大。溫度每升高10 ～15℃，礦物摻合料可以增加5%～10%，從而降低水泥用量，減少混凝土坍落度損失。但應(yīng)注意調(diào)整混凝土的凝結(jié)時間，特別是日平均溫度不足10℃時，應(yīng)調(diào)整混凝土配合比，降低混凝土中礦粉摻量(甚至不摻)或改變外加劑的品種來調(diào)整凝結(jié)時間。礦物摻合料應(yīng)選用Ⅰ級或Ⅱ級粉煤灰及S95 礦粉。

另外，如果摻合料的細(xì)度過細(xì)，比表面積大，則會增加對水分的吸收，對混凝土拌合物的坍落度產(chǎn)生不利影響。如硅粉摻量增加1%，用水量增加5～8kg，如果摻合料的細(xì)度過細(xì)時，應(yīng)注意混凝土坍落度變化以便控制坍落度損失。

3 集料對混凝土坍落度損失的影響

3.1 細(xì)集料對混凝土坍落度損失的影響

細(xì)集料含泥量增加，一方面使細(xì)集料的比表面積隨之增加，另一方面，含泥中粘土類礦物通常有較強(qiáng)的吸水性。因此，當(dāng)混凝土用水量不變時，含泥量增加，混凝土坍落度損失將增加。當(dāng)含泥量為小于3% 時，對混凝土坍落度的影響不明顯。但當(dāng)含泥量超過4% 時，對混凝土坍落度的影響明顯增加。細(xì)集料中的風(fēng)化物含量較大時，該風(fēng)化物抗壓強(qiáng)度低（用手一捻顆粒便變成粉狀）、用水量較大，外加劑基本不起作用，混凝土坍落度損失嚴(yán)重，在混凝土生產(chǎn)中應(yīng)避免使用。

砂粒徑對坍落度影響也很大，具體為：砂粒徑過大，當(dāng)0.3mm 以下細(xì)粉過少時，導(dǎo)致砂漿量不足，不能在粗集料的周圍形成足夠的砂漿層起潤滑作用，因而使混凝土拌合物的流動性降低，混凝土拌合物的黏聚性和保水性差，嚴(yán)重時甚至出現(xiàn)泌水、離析、潰散。當(dāng)0.3mm 以下細(xì)粉過多時，混凝土粘稠、需水量大，外加劑和用水量增加，坍落度、流動性變小。因此生產(chǎn)中細(xì)集料宜采用中砂(細(xì)度模數(shù)2.7～2.9)：通過0.315mm篩孔不應(yīng)小于15%；通過0.150mm 篩孔不應(yīng)小于5%。由于我國砂源日趨緊張，符合級配要求的中砂少之又少，生產(chǎn)中應(yīng)對不符合級配要求的粗砂與細(xì)砂進(jìn)行混合成中砂，以滿足混凝土生產(chǎn)要求。此外，在商品混凝土生產(chǎn)實踐中，應(yīng)根據(jù)原材料變化及時調(diào)整砂率，砂率過大也是混凝土坍落度損失的原因之一。

3.2 粗集料混凝土坍落度損失的影響

粗集料（碎石）的最大粒徑、形狀、表面紋理、級配和吸水性等特性將不同程度地影響新拌混凝土的和易性。

粗集料石粉含量對混凝土的坍落度影響相對小些。如果保持混凝土用水量不變時，石粉含量每增加2%，坍落度損失增加1～2cm。另一方面針狀、片狀集料對混凝土的流動性及坍落度有著十分顯著的影響。針狀、片狀集料越多，混凝土的流動性越差。在相同混凝土用水量時流動性也就越小。生產(chǎn)實踐中粗集料最大粒徑為20mm、25mm、31.5mm 的連續(xù)級配，且針片狀顆粒含量不大于10%時；混凝土的性狀較好。

3.3 集料的吸水率對混凝土坍落度損失的影響

混凝土在拌制時如采用干集料，而且集料的吸水率較大的話，它可以從混凝土中吸取大量水分，使混凝土中的自由水分減少，導(dǎo)致混凝土坍落度減小。例如：在普通混凝土中，細(xì)集料用量大約700kg/m3，粗集料用量大約為1100kg/m3。如集料的吸水率為1%，則細(xì)集料可吸取7kg 水，粗集料可吸取11kg 的水。若這一吸水過程在1h 內(nèi)完成，細(xì)集料就有可能使混凝土的坍落度在1h 內(nèi)損失20 ～30mm，對于粗集料也可作同樣的考慮，它的吸水作用可使混凝土的坍落度損失達(dá)到40 ～50mm。若拌制混凝土?xí)r，粗細(xì)集料均為干料，可使混凝土的坍落度損失達(dá)到60 ～80mm 甚至更多。由此可見，集料的吸水作用對混凝土的坍落度損失有不可忽略的影響。

集料在使用前進(jìn)行預(yù)吸水處理，在拌制混凝土的前一天灑水使集料潤濕，將集料的吸水過程由混凝土拌制以后移至混凝土拌制前。應(yīng)注意：第一、灑水不要太多；第二、應(yīng)分次噴灑，每次不宜太多；第三、使用前應(yīng)將集料翻勻。

4 環(huán)境條件對混凝土坍落度損失的影響

氣溫高，水泥水化反應(yīng)快，外加劑的消耗加快混凝土坍落度損失越大；風(fēng)越大，混凝土水分蒸發(fā)越快，加快了水泥顆粒之間的物理凝聚，混凝土坍落度損失越大。一般而言，溫度每上升10℃，坍落度損失率增大10%～40%。根據(jù)情況，可采用在混凝土運輸車上覆蓋隔熱材料或采用緩凝型高效減水劑降低水化速度等各種措施以減少坍落度損失，盡量使混凝土的溫度保持在10 ～30℃范圍之內(nèi)，從而在一定時間范圍內(nèi)，控制混凝土坍落度的損失。夏季氣溫太高時，溫度每增加10 ～15℃，應(yīng)增加有用水量2%～4%或外加劑摻量增加0.1%～0.2%。運距每增加10 ～15km，增加用水量5 ～8kg 或外加劑摻量增加0.1%～0.2%，也可采用二次添加外加劑或采取對骨料澆水降溫的辦法，減小坍落度損失。

5 結(jié)束語

混凝土坍落度損失是現(xiàn)代商品混凝土所面臨的一個非常重要而又實際的問題。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。但實際情況是復(fù)雜的，混凝土坍落度損失可能是某一種原因引起的，也可能是幾種原因綜合作用的結(jié)果。應(yīng)在實際工作中不斷結(jié)合生產(chǎn)及材料的具體情況，總結(jié)經(jīng)驗并選擇合適的解決措施。

在控制混凝土坍落度損失時，還需注意兩點：第一、必須結(jié)合具體情況，認(rèn)真地分析引起混凝土坍落度損失的原因，采取相應(yīng)的措施。第二、控制混凝土坍落度損失的許多措施可能會帶來一些負(fù)面的影響，因此，必須把握好度，降低負(fù)面影響。

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