淺析影響混凝土泵送性能的幾個因素

吳寶周 黎品高

摘 要：本文作者從混凝土骨料預濕水程度、礦粉含量、水泥漿粘度及減水劑組成等幾個方面對放置2小時后仍然能保證低坍落度損失、低擴展度損失、倒坍時間適中的高性能泵送混凝土進行研究。結果表明：粗骨料預濕水程度對混凝土工作性能及體積穩定性影響明顯，飽和預濕水，混凝土泵送性能最佳；礦粉含量在10%～15%之間，可以明顯提高混凝土的泵送工作性能；采用復配后的高性能外加劑，能夠在不增加水泥用量的前提下有效改善膠凝材料漿體的粘度提高混凝土的泵送性能。

關鍵詞：高性能泵送混凝土，飽和預濕水，最佳礦粉含量，水泥漿粘度

引言：本文結合四川省西昌市光恒混凝土公司以及埃塞俄比亞AA高速和AA高速連接線項目混凝土拌合站的生產實踐，研究影響泵送混凝土的工作性能的幾個因素，配制了高性能泵送混凝土；希望能為公路、工業和民用建筑、鋼鐵冶金等行業的混凝土結構物泵送混凝土施工提供實用的技術參考。

1 原材料分析

1.1 水泥：米易縣瑞達P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，化學成分見表1；

1.2 礦粉：西昌市龍悅建材75級礦粉，化學成分見表1；

1.3 碎石： 西昌市光恒混凝土公司自產5～10，10～25連續級配碎石，集料性能見表2；

1.4 砂：安寧河砂，細度模數為3.0，堆積密度為1.539g/cm3。

1.5 外加劑：攀枝花吉源工貿 JY-3高效緩凝減水劑

2 試驗研究

除了依靠外加劑控制的水泥水化速度對混凝土工作的性能有較大影響以外，普通碎石往往具有一定的吸水率，會對攪拌時間相對較短但是放置時間較長的混凝土的工作性能產生明顯的負面影響，普通砂漿也時常在低水泥用量的混凝土中不能起到良好的包裹、潤滑作用會對混凝土的工作性能產生明顯的負面影響。本文從混凝土粗骨料預濕水程度、礦粉含量、水泥漿粘度及減水劑組成幾個方面對放置2小時后仍然能保證低坍落度損失、低擴展度損失低、倒坍時間適中的高性能泵送混凝土進行研究。

2.1 骨料預濕水程度對混凝土性能的影響

2.1.1 普通碎石具有一定的吸水特性，為防止因骨料在出攪拌機以后繼續吸水造成的混凝土工作性能下降，在進行混凝土拌合前，有必要進行預濕水處理。不同的預濕處理時間的骨料具有不同的含水率，對混凝土的工作性能及坍落度損失有不同的影響。試驗基準配合比見表3，骨料不同預濕時間對混凝土工作性能的影響研究見表4。

由表4可以看出隨著骨料預濕水時間的延長，碎石的含水率也隨之增加，混凝土的工作性能也更好，坍落度損失減小，當預濕時間達到12h后，碎石的吸水基本達到飽和狀態，吸水率最大，混凝土的工作性能最佳，初始坍落度達到220mm，擴展度為530mm，2h混凝土基本無坍損，滿足泵送混凝土施工性能要求；相對于混凝土工作性能的影響，預濕時間對混凝土力學性能的影響不太大，相比未預濕混凝土，預濕12h的混凝土28d強度增加了2.5MPa。

這是由于未浸泡的骨料在混凝土拌合后的放置過程中會吸收一定量的自由水，影響混凝土的工作性能；而浸泡吸水后的骨料在混凝土在放置過程中，不會吸收自由水，并且在一定程度上存留于孔隙中的水份會補償少部分坍落度損失，使混凝土能夠長時間保持良好的工作性能。與此同時，浸泡后的骨料在經過較長時間的放置以后，混凝土幾乎沒有離析，在成型試件以后還具有較高的強度。因此，配制高性能混凝土時應當采取預濕水處理措施。

雖然浸泡12h對于混凝土的工作性能和力學性能最有利，但在實際生產中浸泡12h預濕大方量的粗骨料幾乎是不現實的，生產中實際采用的是飽和預濕水法---即在密封的骨料堆放場地采用循環水自動噴淋裝置對粗骨料進行24h不間斷灑水，在粗骨料進入配料器料斗之前保持飽和狀態。

2.1.2：細集料（砂）也具有一定的吸水特性，但考慮到預濕水后的細集料容易堵塞配料器配料倉，且單純的對粗骨料超飽和預濕水已經能夠配制出泵送高性能混凝土，從降低生產工藝復雜程度的角度考慮，本研究團隊沒有對礦渣細集料進行預濕水相關研究。

2.2 礦粉含量對混凝土物理性能的影響

砂漿在混凝土中起著潤滑、減少粗集料顆粒之間的磨擦阻力的作用。然而天然砂顆粒級配很多時候并不理想，如果不采用較高的水泥用量，往往會導致混凝土包裹性能差，泵送工作性能不好。本研究團隊保持單位用水量不變，通過外摻一定比例的礦粉（按水泥用量計算），研究礦粉含量對混凝土工作性能的影響。試驗基準配合比見表3。

從表5可以看出，隨著礦粉含量的增加，混凝土的工作性能變好，當礦粉含量為10%～15%時，混凝土的工作性能最佳，坍落度>20cm，擴展度>50cm，混凝土包裹性和流動性最好。這是由于粗骨料的孔隙在拌合過程中會吸附一定量的水泥漿體，從而導致混凝土工作性能變差；摻加礦粉，在一定摻量的范圍內，隨著礦粉摻量的增加，漿體增加，潤滑作用愈加顯著，混凝土的流動性提高。但礦粉在加到一定的程度后，總的比表面積過分增大，在一定用水量條件下，混凝土粘度增加，從而使混凝土的流動性能降低，因此需要控制礦粉含量在10-15%之間。

2.3 外加劑對泵送混凝土工作性能的影響

眾所周知在高性能泵送混凝土中碎石和砂需要大量粘度適中、性能相對穩定的膠凝材料漿體包裹，才能保證混凝土既有適當的流動性又不會產生離析。目前相關研究中所采用的增大膠凝材料總量的方法雖然是有效的，但也造成了一定程度的浪費。

本著節約水泥的目的，只是簡單的增加外加劑的用量和加大外加劑的減水率只會大大降低水泥漿的粘度，造成混凝土包裹性下降，甚至出現離析、抓底，根本無法保證混凝土的工作性。在不犧牲工作性的前提下復配出合適的外加劑，使混凝土獲得最佳性能的同時也能具備較好的經濟性就顯得非常的有必要。采用表3中基準配合比進行試驗，在保持減水劑母液組分不變的前提下，增加纖維素醚基增黏組分A及陰離子型聚合物鹽分散組分B，并調整二者之間比例，復配出一種合適的外加劑，纖維素醚基增黏組分A及陰離子型聚合物鹽分散組分B總摻量為減水劑母液的10%。試驗方案和結果見表6。

由表6可以看出，外加劑組成的變化對混凝土工作性能的影響明顯，而對于混凝土坍落度損失影響不大，隨著增黏組分的增加，混凝土的包裹性能變好，倒坍時間增大，混凝土泵送性能變差，不利于泵送施工，因此增黏組分要適宜；分散組分對混凝土工作性能的影響較增黏組分小，隨著分散組分的增加，減水劑在混凝土中的分散效果更好，混凝土粘聚性能與保塑性能更佳，當增黏組分A質量是分散組分B的2倍時，水泥漿粘度適中，混凝土的工作性能最佳。

2.4 泵送高性能泵送混凝土配合比驗證

根據以上的試驗研究，粗骨料采用超飽和預濕水，礦粉含量控制在10%～15%之間，采用復配后的高效聚羧酸外加劑，配制出C30泵送混凝土，配合比見表7，混凝土物理力學性能見表8。

由表7和表8可見，所配制的混凝土，各項測試結果都達到高性能泵送混凝土的指標。能夠滿足各種工程項目施工要求。

3. 結論

（1）配制高性能泵送混凝土的粗骨料需要采取預濕水處理，用飽和的粗骨料拌制的混凝土的工作性能更好，混凝土的強度更佳。

（2）礦粉對高性能泵送混凝土的工作性能有較大影響，當礦粉含量為10%～15%時（按水泥用量計算），混凝土工作性最好。

（3）高性能泵送混凝土所用外加劑增加增黏組分及分散組分，復配出最佳比例的復合外加劑，能在控制混凝土單價的同時保證混凝土具有良好的工作性能。