淺談?dòng)绊懘罅鲃?dòng)性C50泵送混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性的幾點(diǎn)因素

摘 要：本文提出了大流動(dòng)性C50泵送混凝土外加劑與水泥適應(yīng)性研究中存在的現(xiàn)象，并對(duì)其影響因素從八個(gè)方面作了闡述。

關(guān)鍵詞：影響；大流動(dòng)性；泵送混凝土；因素

大流動(dòng)性混凝土是指混凝土拌合物坍落度不低于160mm的混凝土，而泵送混凝土是指可在施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)壓力泵及輸送管道進(jìn)行澆筑的混凝土。大流動(dòng)性C50泵送混凝土在配合比設(shè)計(jì)上不但要從強(qiáng)度、耐久性、工作性、經(jīng)濟(jì)性四個(gè)方面考慮，還要考慮到它的可泵性及混凝土經(jīng)時(shí)坍落度損失值，確保設(shè)計(jì)配合比在實(shí)際中的適用性及可操作性，以保證施工生產(chǎn)的順利進(jìn)行。通過(guò)在實(shí)際工作中的積累，對(duì)影響大流動(dòng)性C50泵送混凝土水泥與外加劑適應(yīng)性的幾點(diǎn)因素有了一些初步的認(rèn)識(shí)。

1 本試驗(yàn)所采用的原材料

新疆天山水泥股份有限公司生產(chǎn)的“天山牌”P·O·52.5水泥，新疆天山建材集團(tuán)精細(xì)化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的“FDN緩凝高效減水劑”，中砂（細(xì)度模數(shù)2.9），5～20mm破碎礫石。（因當(dāng)?shù)氐夭脑虮驹囼?yàn)過(guò)程及結(jié)論均未考慮“雙摻”情況）

2 對(duì)理論配合比的要求

考慮施工時(shí)氣溫、運(yùn)輸距離、泵送高度等因素，設(shè)計(jì)初始坍落度為180～200mm，1h后經(jīng)時(shí)損失值為20mm。

3 外加劑與水泥適應(yīng)性研究中存在的現(xiàn)象

（1）摻緩凝高效減水劑的低水膠比高流態(tài)混凝土在用不同批次水泥拌合后，在同一配合比，同樣外加劑摻量情況下初始坍落度值偏小，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

（2）在同一配合比及同樣外加劑摻量情況下，在用不同批次水泥拌合后，初始坍落度值滿足要求，但在拌合二十分鐘甚至更短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)“結(jié)板”現(xiàn)象，即混凝土坍落后，不被攪拌則很快呈假凝現(xiàn)象，硬化較快。

4 外加劑與水泥適應(yīng)性中水泥自身的影響

通過(guò)對(duì)不同批次水泥的反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在配合比及外加劑摻量不變的前提下，只改變同一生產(chǎn)廠家且同一強(qiáng)度等級(jí)的水泥批次，所拌制的混凝土流動(dòng)性和坍落度經(jīng)時(shí)損失值會(huì)發(fā)生很大變化。經(jīng)分析認(rèn)為水泥礦物成份、調(diào)凝石膏、水泥細(xì)度以及混合材料等都是影響因素。

4.1 水泥礦物成份的影響

水泥熟料礦物成份中，對(duì)混凝土性能影響較大的主要有硅酸三鈣C3S、鋁酸三鈣C3A、鐵鋁酸四鈣C4AF及硅酸二鈣C2S，水泥的礦物組成中C3S和C3A對(duì)水泥水化速度和強(qiáng)度的發(fā)揮起決定作用。減水劑加入到水泥——水系統(tǒng)后，首先被C3A吸附。在減水劑摻量不變的條件下，C3A含量高的水泥，由于被C3A吸附量最大，必然使得用于分散C3S和C2S等其它組份的量顯著減少，因此C3A含量高的水泥減水效果差。因此，C3A含量低而C3S含量較高的水泥適應(yīng)性較好，混凝土強(qiáng)度也較高。

有資料顯示水泥中礦物組成對(duì)減水劑的吸附量由大到小為：

以下是水泥廠熟料配方調(diào)整前后的對(duì)照表：

熟料礦物成份調(diào)整后，外加劑與水泥適應(yīng)性明顯改善，混凝土各項(xiàng)指標(biāo)隨之滿足要求。

4.2 調(diào)凝石膏的影響

水泥常用的調(diào)凝劑為石膏，其主要作用用于調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間，它與反應(yīng)最快的C3A的水化產(chǎn)物作用生成難溶的水化硫鋁酸鈣覆蓋于未水化的水泥顆粒周圍，阻止其繼續(xù)快速水化。其反應(yīng)式為：

石膏品種又分為：二水石膏、半水石膏及硬石膏，均可作水泥調(diào)凝劑，但硬石膏溶解性差，對(duì)有的外加劑如：糖鈣、木鈣等，不但不能促進(jìn)石膏溶解，反而使水泥因缺少調(diào)凝成份而產(chǎn)生混凝土假凝或急凝現(xiàn)象。有資料表明：調(diào)凝劑影響水泥的適應(yīng)性還與石膏的細(xì)度及用量有關(guān)。如石膏研磨細(xì)度不夠，會(huì)影響石膏的溶解性，即使應(yīng)用二水石膏也會(huì)產(chǎn)生急凝現(xiàn)象，在C3A含量高的水泥中，必須提高石膏摻量，否則混凝土凝結(jié)時(shí)間會(huì)提前。另外，石膏磨細(xì)的溫度也對(duì)凝結(jié)時(shí)間有很大影響。二水石膏在150℃高溫下會(huì)脫水成為半水石膏，溫度再高至160℃以上，半水石膏還會(huì)成為溶解性差的硬石膏。因此，當(dāng)C3A并不高，采用的是溶解性較好的二水石膏，且石膏細(xì)度也合格時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)不正常的凝結(jié)現(xiàn)象。通過(guò)試驗(yàn)，我們建議水泥生產(chǎn)廠家對(duì)其石膏品種及摻量做了調(diào)整，改善后效果顯著。

4.3 水泥細(xì)度的影響

水泥細(xì)度偏小，其比表面積增大，因而需水比增大，在同樣W/C條件下，使混凝土的坍落度減小，流動(dòng)性變差。我們通過(guò)試驗(yàn)表明：水泥細(xì)度不宜小于2%。

4.4 混合材料的影響

混合材料的種類、細(xì)度對(duì)減水劑的適應(yīng)性都有影響。一般來(lái)說(shuō)，摻礦渣混合材料的水泥對(duì)減水劑的適應(yīng)性好，而摻火山灰質(zhì)混合材料的水泥則適應(yīng)性差。對(duì)于摻粉煤灰混合材料的水泥，不同品種的粉煤灰，對(duì)其與減水劑適應(yīng)性影響差異很大，優(yōu)質(zhì)細(xì)粉煤灰、超細(xì)粉煤灰中含有球狀玻璃體，對(duì)減水劑吸附量小，適應(yīng)性好。對(duì)于粗粉煤灰，含碳量高的適應(yīng)性差。

膠凝材料中所含部分成份對(duì)減水劑的吸附量由強(qiáng)到弱為：

C3A>二水石膏>煤矸石>C2A>礦渣

除了上述因素之外，水泥的溫度、出廠日期、堿含量也對(duì)適應(yīng)性有很大影響，堿含量大，流動(dòng)度小；水泥越新鮮，適應(yīng)性越差；水泥溫度越高，適應(yīng)性越差。

5 W/B的影響

W/B過(guò)小，當(dāng)水泥中C3A含量過(guò)高（大于10%）且水泥用量較高時(shí)，混凝土就有可能發(fā)生假凝或閃凝現(xiàn)象，同時(shí)也無(wú)法保證水泥中的石膏有一定的溶解度，從而使凝結(jié)過(guò)快；W/C過(guò)大，雖能保證混凝土初始坍落度及經(jīng)時(shí)坍落度損失值滿足施工要求，但產(chǎn)生的后果一是無(wú)法保證混凝土的配制強(qiáng)度，二是容易出現(xiàn)凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的現(xiàn)象。另外，泵送混凝土拌合物在輸送管中的流動(dòng)阻力隨W/C減小而增大，直接影響到混凝土的可泵性。通過(guò)試驗(yàn)確定當(dāng)W/C在0.29～0.32之間時(shí)試配效果比較理想。

6 砂率的影響

《JGJ55-2011》普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程中規(guī)定：泵送混凝土的砂率宜為35～45%，通過(guò)試驗(yàn)若采用P·O·52.5水泥，且不采用“雙摻”時(shí)，砂率在36～39%，即可滿足要求，過(guò)小可泵性差，過(guò)大則試配強(qiáng)度不易達(dá)到。

7 外加劑的影響

7.1 外加劑成份的影響

由于外加劑自身的原材料組成原因與水泥或其它外加劑復(fù)合使用時(shí)出現(xiàn)相容性問(wèn)題，會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象。

7.2 外加劑摻量的影響

應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)室確定外加劑的飽和摻量，過(guò)小達(dá)不到預(yù)期效果，過(guò)大則易出現(xiàn)凝結(jié)時(shí)間上的問(wèn)題。

8 環(huán)境的影響

無(wú)論混凝土在拌制還是運(yùn)輸過(guò)程中，環(huán)境溫濕度都對(duì)外加劑與水泥適應(yīng)性有所影響。常溫及一定濕度的條件下的坍落度及坍落度經(jīng)時(shí)損失值都好于高溫干燥下拌制的混凝土。

9 結(jié)束語(yǔ)

隨著新材料、新工藝的不斷涌現(xiàn)以及建筑科技的不斷發(fā)展，大流動(dòng)性高強(qiáng)泵送混凝土施工中的外加劑與水泥適應(yīng)性問(wèn)題還需要我們?nèi)ミM(jìn)一步的探索。

參考文獻(xiàn)

[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.JTG/TF50-2011.北京：人民交通出版社.2011.07（第一版）.

[2]普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程（JGJ55-2011）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2011.07（第一版）.

[3]通用硅酸鹽水泥（GB175-2007）.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2009.07（第二版）.

作者簡(jiǎn)介：魯曉輝（1971-），男，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)主要從事工程試驗(yàn)檢測(cè)工作，交通部注冊(cè)公路工程試驗(yàn)檢測(cè)工程師。