混凝土拌和物經時工作性能的補償修復試驗研究

徐 俊 占羿箭

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

混凝土拌和物在運輸過程中會受到氣溫、水分蒸發(fā)、骨料吸水、運輸及現場等待時間等因素影響，造成不同程度的流動性經時損失[1-4]，降低混凝土坍落擴展度指標值。工程實踐中控制混凝土流動性經時損失的措施主要是二次添加外加劑水溶液的方法，然而二次添加外加劑的用量難以準確把控，若隨意增加減水劑的摻量，將對混凝土拌和物的強度及凝結時間造成不利影響[5-8]。

本文以不同強度等級的混凝土（C30、C40、C60）作為研究對象，對一定經時條件下（如2.5 h），外加劑二次補償量對混凝土拌和物工作性能的修復規(guī)律進行研究分析，為工程實踐提供理論指導與技術支撐，保障工程的順利進行[9-12]。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

水泥采用海螺P.O 42.5/P.Ⅱ52.5水泥；粉煤灰采用Ⅱ級粉煤灰；礦粉采用S95礦粉；外加劑采用BASF中效/高效聚羧酸系減水劑，中效聚羧酸系減水劑固含量13%，高效聚羧酸系減水劑固含量17%；細砂采用天然細砂，細度模數1.0，含水率5%；粗砂采用天然粗砂，細度模數2.4，含水率5%；碎石采用普通5～25 mm碎石，含泥量0.9%；水采用自來水。

1.2 試驗方法

本研究針對坍落擴展度及抗壓強度2種混凝土指標進行試驗，其中：新拌混凝土的工作性能試驗按GB/T 2419—2005《水泥膠砂流動度測定方法》進行，即采用坍落度筒測量坍落度；抗壓及抗折強度試驗按GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》進行，即采用壓力試驗機測量28 d齡期混凝土試塊強度。

2 試驗研究與結果分析

2.1 混凝土配合比設計

本次試驗對C30、C40及C60這3種不同強度等級混凝土展開研究。配合比設計中對總膠凝材料用量、水膠比及砂率等關鍵參數進行了設計，將總膠凝材料用量分別設計為355、414、533 kg，水膠比分別設計為0.48、0.40、0.29，砂率分別設計為44%、43%、44%，最終制備得到試驗所需的不同強度等級混凝土拌和物。

混凝土配合比設計如表1所示。

表1 混凝土配合比設計 單位：kg/m3

針對上述3組混凝土拌和物，采用坍落度筒測試其初始坍落擴展度指標值，并對其28 d抗壓強度進行檢測，測試結果如圖1及表2所示。

表2 混凝土拌和物初始坍落擴展度及抗壓強度指標值

2.2 工作性經時補償修復試驗研究

通常情況下，混凝土攪拌站都具有一定的輻射半徑，混凝土拌和物從出廠至工程實際澆筑地點，運輸時間一般不會超過2 h。鑒于此，本次研究時，在基本準時間的基礎上，適當延長了經時時間，將其設定為2.5 h，以應對工程實際中可能出現的變化。

2.2.1 C30混凝土拌和物工作性經時補償修復試驗研究

為研究二次補償外加劑對經時混凝土拌和物工作性能的修復規(guī)律，將制備得到的C30混凝土拌和物靜置2.5 h，并實施覆蓋，以防止水分散失，待到達預定經時時間后，檢測其坍落度及經時損失后，根據實際情況逐步分段回摻外加劑，直至拌和物坍落度恢復至初始狀態(tài)，本試驗外加劑回摻比例為0.10%、0.20%、0.30%、0.35%，試驗結果如表3所示。

混凝土拌和物坍落擴展度隨外加劑二次補償比例（到達經時時間時，比例默認為0）的恢復規(guī)律如圖2所示。

表3 外加劑二次補償對混凝土拌和物坍落擴展度的影響

由表3及圖2可知，混凝土拌和物在經過2.5 h經時時間后，坍落度回落至70 mm，坍損達到120 mm，分析其原因，主要是中效聚羧酸系外加劑保坍效果不理想。之后隨著外加劑二次補償量的不斷增加，混凝土拌和物坍落擴展度不斷回升，但較低的二次補償比例（0～0.2%）對工作性恢復作用效果并不理想（僅為155 mm），分析其原因，主要是中效聚羧酸系外加劑對自由水的釋放效果不佳，直至二次補償比例到達0.35%時，坍落擴展度恢復至初始值的195 mm，如圖3所示，工作性能得到補償。

圖2 C30混凝土坍落擴展度恢復規(guī)律

圖3 0.35%補償比例下C30混凝土工作狀態(tài)

2.2.2 C40混凝土拌和物工作性經時補償修復試驗研究

針對C40混凝土拌和物，外加劑回摻比例設定為0.10%、0.20%、0.25%、0.30%，試驗結果如表4所示。混凝土拌和物坍落擴展度隨外加劑二次補償比例（到達經時時間時，比例默認為0%）的恢復規(guī)律如圖4所示。

表4 外加劑二次補償對混凝土拌和物坍落擴展度的影響

由表4及圖4可知，混凝土拌和物在經過2.5 h經時時間后，坍落擴展度回落至120 mm/200 mm×190 mm，坍損達到100 mm，分析其原因，主要是中效聚羧酸系外加劑保坍效果不理想。之后隨著外加劑二次補償量的不斷增加，混凝土拌和物的坍落擴展度也呈現出回升的趨勢，但同樣地，較低的二次補償比例（0～0.2%）對工作性恢復作用效果并不理想（僅為450 mm×480 mm），分析其原因，主要是中效聚羧酸系外加劑對自由水的釋放效果不佳，直至二次補償比例到達0.3%時，坍落擴展度恢復至初始值的220 mm/630 mm×630 mm，如圖5所示，工作性能得到了相應補償。

圖4 C40混凝土坍落擴展度恢復規(guī)律

圖5 0.3%補償比例下C40混凝土工作狀態(tài)

2.2.3 C60混凝土拌和物工作性經時補償修復試驗研究

針對C60混凝土拌和物，外加劑回摻比例設定為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%，試驗結果如表5所示。混凝土拌和物坍落擴展度隨外加劑二次補償比例（到達經時時間時，比例默認為0%）的恢復規(guī)律如圖6所示。

表5 外加劑二次補償對混凝土拌和物坍落擴展度的影響

由表5及圖6可知，混凝土拌和物在經過2.5 h經時時間后，坍落擴展度回落至140 mm/220 mm×210 mm，坍損達到90 mm，該值與低強度等級混凝土相比較小，分析其原因，主要是高效聚羧酸系外加劑的保坍效果較中效外加劑更強。

之后隨著外加劑二次補償量的不斷增加，混凝土拌和物坍落擴展度也呈現出回升趨勢，然而不同的是，較低的二次補償比例（0～0.2%）便可達到理想的工作性恢復效果，當二次補償比例到達0.2%時，坍落擴展度便恢復至初始值的240 mm/600 mm×600 mm，如圖7所示，工作性能得到了相應補償，分析其原因，主要是高效聚羧酸系外加劑對自由水的釋放效果較理想。

3 結語

1）不同強度等級混凝土經時坍損不同，這與混凝土外加劑關系密切。一般而言，低強度等級混凝土經時坍損較大，高強度等級混凝土經時坍損相對較小。

圖5 0.2%補償比例下C60混凝土工作狀態(tài)

圖6 C60混凝土坍落擴展度恢復規(guī)律

2）隨著外加劑二次補償量的不斷增加，經時混凝土拌和物的坍落擴展度值隨之增加，工作性能不斷得到恢復和改善。

3）不同強度等級混凝土工作性能恢復效果與混凝土外加劑關系密切。對于低強度等級混凝土，較低的外加劑二次補償量對其工作性能恢復效果不明顯；而對于高強度等級混凝土，較低的外加劑二次補償量便可使其工作性能恢復至初始狀態(tài)。

4）不同混凝土拌和物配合比設計、不同氣候條件等因素均會對經時混凝土拌和物的工作性能恢復規(guī)律造成影響，需做進一步研究與探索。