混凝土坍落度及其經時損失對混凝土質量的影響與控制

宋妍 劉凱

摘 要：混凝土坍落度及其經時損失是影響混凝土工程質量的關鍵因素，通過探討混凝土坍落度損失的機理及影響因素，提出了一些切實可行的解決坍落度損失的方法，以期對實際施工起到指導作用。

關鍵詞：坍落度；損失；機理；影響因素；控制

目前，施工現場大量應用商品混凝土，商品混凝土公司如雨后春筍，混凝土質量參差不齊。混凝土到達現場后，混凝土拌合物不按規定要求進行坍落度測量，直接進入輸送設備進行澆筑。操作工人為了施工方便，經常出現邊澆筑邊加水的現象，屢禁不止。GB50666-2011《混凝土結構工程施工規范》8.1.3條明確規定：混凝土運輸、澆筑過程中嚴禁加水。這種施工方式改變了混凝土了水灰比，大幅降低了混凝土的強度，影響了混凝土和易性，進而導致混凝土泌水離析，容易發生質量事故。

1 新拌混凝土的和易性

（1）混凝土拌合物主要性質為和易性，它是指混凝土拌合物的施工難易程度和抵抗離析作用程度的性質。混凝土拌合物應具有良好的和易性。和易性是一個綜合的指標，它包括流動性、粘聚性、保水性三個方面。流動性是指混凝土拌合物在本身自重或施工機械振搗作用下，能產生流動并均勻密實地填滿模板中各個角落的性能。粘聚性是指混凝土拌合物在施工過程中相互間有一定的粘聚力，不分層，能保持整體均勻的性能。保水性是指混凝土拌合物保持水分不易析出的性能。可見混凝土拌合物流動性、粘聚性、保水性有各自的內涵，因此，影響它們的因素也不盡相同。測定流動性的方法目前最常用的是坍落度測試方法。

作為流動性指標，坍落度大表示流動性越好。混凝土拌合物根據坍落度大小，可分為5級，見表1：

（2）混凝土從拌合到澆注，需要有一段運輸和停放時間，這種隨時間增長，混凝土和易性變差的現象，被稱為混凝土坍落度經時損失。混凝土都存在坍落度經時損失，只是有大有小，摻用外加劑尤其是高效的減水劑后，其對坍落度經時損失要比不摻時的基準混凝土大，甚至只經過20～30min，坍落度即降低為初始值的1/2～1/3。這將直接影響外加劑的使用效果和混凝土的生產和施工。

2 影響混凝土坍落度及其損失的因素

2.1 水泥特性

水泥的細度、不同的礦物組成、外加劑與水泥適應性、石膏形態等。水泥細度對混凝土拌合物的工作性有影響，適當提高水泥的細度可改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性，減少泌水、離析現象。水泥中不同的礦物組成對減水劑的吸附能力有大有小。水泥中幾種主要礦物對減水劑的吸附能力順序如下：C3A>C4AF>C3S>C2S，在水泥加水攪拌后，外加劑隨之被吸附到水泥顆粒表面。按上述順序減水劑很快被吸附到C3A和C4AF等表面，而水泥水化的順序也是C3A>C4AF>C3S>C2S。C3A、C4AF水化很快，等到C3S、C2S開始水化時，液相中外加劑的濃度已變得很低。隨著水化時間的延續，水泥顆粒表面的電動電位值減小，因而混凝土和易性變差，坍落度下降。

2.2 骨料特性

骨料的特性包括骨料的最大粒徑、含泥量、細度模數和吸水性等，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性較碎石的好，具有優良級配的混凝土拌合物具有較好的和易性。

2.3 水灰比

水灰比是指混凝土中水的用量與水泥用量的比值。在水泥拌合物中，水灰比決定水泥漿的稠度。水灰比較小，則水泥漿較稠，混凝土的流動性較小，當水灰比小于某一限值時，在一定施工方法下就不能保證密實成型；反之，水灰比較大，水泥漿較稀，混凝土拌合物的流動性雖然較大，但粘聚性和保水性卻隨之變差。

2.4 環境條件

引起混凝土拌合物工作性能降低的環境因素，主要有時間、溫度、濕度和風速。水泥的水化，一方面消耗水分，另一方面，產生的水化物起到了膠粘作用，進一步阻礙了顆粒間的滑動。而水分的揮發將直接單位混凝土中水的含量。風速和濕度因素會影響拌合物水分的蒸發速率，因而影響坍落度。溫度升高也會使混凝土坍落度損失加大，這是水化速度加快的結果。因此，夏天施工的混凝土特別需要控制坍落度的損失。

2.5 外加劑

外加劑的影響因素有外加劑的摻量、品種（吸附形態）、摻加方法、緩凝劑的含量等。不同的外加劑品種，坍落度損失不同，這主要是因為減水劑的作用機理不同。高效減水劑減水率較高，又有早強作用，其作用機理除了分散吸附外，還有吸附雙電層的電性斥力作用，它有較高的減水率，能在水化早期促進水化反應進行，而普通減水劑的坍落度經時損失就小于高效減水劑，緩凝減水劑由于減緩了水化初期的反應速度，因此坍落度經時損失更小一些。

2.6 摻合料

在現代高效能混凝土中，礦物摻和料已經是必不可少的成分。在各種礦物摻和料中，一般認為硅灰對混凝土拌和物的工作性產生負面影響。其它的諸如粉煤灰、礦渣粉、鋼渣等都使混凝土拌和物有較好的工作性。摻和料的外形特征對新拌混凝土的工作性的影響非常大，表面光滑呈圓球狀的摻和料加入到混凝土拌和物中可以很好地改善混凝土的工作性，但表面粗糙有棱角的摻和料對混凝土的工作性可能起到負面影響。另外，如果摻和料的細度過細，比表面積大，則會增加對水分的吸收，對混凝土拌和物的坍落度產生不利影響。

2.7 生產施工方面

2.7.1 混凝土原材料的影響

如今，大部分的混凝土公司的骨料均為開放式存放，受季節變化影響較大，在雨后骨料含水量會發生變化，含水量不穩定，且通過試驗確定含水量時局限較大，拌制混凝土時吸水率不同，會造成混凝土坍落度不同程度的偏差。

2.7.2 機械和攪拌時間影響

混凝土攪拌時間長會造成骨料吸水量加大，使混凝土拌合物中的自由水分減少。另外，混凝土攪拌機械計量系統誤差也會造成混凝土坍落度損失，混凝土配合比是通過精確計算并經過多次試配調整得出來的，任何一種材料由于計量不準確，都會使材料比表面積發生變化，材料比表面積變化越大，坍落度經時損失也越大。

2.7.3 混凝土運輸機械及澆筑速度、時間的影響

混凝土攪拌運輸車運輸距離和時間以及澆筑時間越長，混凝土由于發生化學反應、水份蒸發、骨料吸水等多方面原因，自由水份減少，造成混凝土坍落度經時損失。根據實際測定當氣溫25度左右時，混凝土拌合物現場坍落度在半小時內損失可達4cm。混凝土澆筑時間不同，也是造成混凝土坍落度損失的一個重要原因。早上和晚上氣溫低水份蒸發慢，影響較小。中午和下午氣溫高水分蒸發快影響較大，水份損失越快，混凝土坍落度損失越大，混凝土的流動性和粘聚性等越差，質量越難保證。

3 控制混凝土坍落度及其損失的方法

3.1 混凝土原材料方面

（1）應盡量避免選用C3A及C4AF含量高和過細的水泥。試驗表明，C3A含量在5～6%，C3S含量在50%-60%，水泥比表面積在280～300m2/kg時混凝土坍落度損失較小。

（2）盡可能降低砂率，采用合理砂率，改善砂、石的級配，盡量采用較粗的骨料，以減少需水量，有利于提高混凝土的質量和節約水泥。

（3）使用外加劑也是調整混凝土性能的重要手段，常用的有減水劑、流化劑、泵送劑等，外加劑在改善新拌混凝土和易性的同時，還具有提高混凝土強度，改善混凝土耐久性，降低水泥用量等作用。

（4）在高效減水劑中復合一些其他外加劑是目前國內控制摻有高效減水劑混凝土坍落度損失的一種最簡便、最常用且效果最顯著的措施之一。可使混凝土施工澆筑前不因水化而明顯降低流動性，有助于解決坍落度的損失問題，但會增加泌水，摻量多時尤甚，也易造成凝結時間過長。產生混凝土長時間不凝結的問題。

3.2 混凝土坍落度的現場調整

（1）二次添加外加劑后必須使車輛高速旋轉3min再進行施工，避免因添加劑攪拌不均而造成局部緩凝。

（2）嚴禁在混凝土卸料過程中添加外加劑以造成部分混凝土外加劑過量而造成緩凝。

（3）泵送混凝土坍落度建議在150～200mm之間，坍落度過低不利于泵送施工，坍落度過大會引起混凝土離析，易導致混凝土堵管，出現裂縫。

（4）在現場混凝土中嚴禁任意加水，澆搗時不須強力振搗，振搗時間宜在10～20S，否則混凝土表面浮漿較多容易產生收縮裂縫。若振搗后浮漿層厚，可在混凝土初凝前在表面撒一層干凈的碎石，然后壓實抹平。

4 小 結

通過對原材料的控制，水的計量，控制系統的改進，在實際工程施工中能有效解決以往混凝土坍落度難控制的難題，避免了拌合過程中不合格混凝土的出現，另外，要加強施工現場混凝土供需雙方的交接交底工作，操作工人嚴格按操作規程施工，混凝土交貨檢驗要進行現場坍落度測量，根據測量結果及時進行調整施工方案，確保混凝土質地均勻，能密實成型，有效保證工程實體質量。