混凝土拌和后二次加水對混凝土性能的影響

（溫州市豐源混凝土有限公司，浙江 溫州 325026）

0 前言

混凝土是目前基礎設施建設使用量最大宗的建筑結構材料，混凝土性能好壞直接關系到澆筑后的工程結構的強度和耐久性，因此混凝土質量的重要性不言而喻，然而在混凝土生產和施工的過程還存在各種危害混凝土質量和結構安全的問題，其中混凝土拌合后的二次加水比較常見，工程中因為現場隨意加水而導致混凝土強度下降或結構開裂的現象屢見不鮮[1-3]，需要引起足夠重視。

近年來由于天然砂石材料供應日益短缺，人工砂石廣泛應用于混凝土生產中，機制砂本身受細度、MB值、含粉量等因素影響較大[4]，造成混凝土坍落度損失嚴重，而劣質礦物摻合料的使用更加劇了混凝土生產的波動，坍損問題已十分常見。為了順利打料，現場人員往往憑直覺加入清水調節，實際用水量大大增加。為了深入研究混凝土二次加水的危害，需要從加水時間、加水量等因素進行研究，以便更好地對混凝土質量控制和施工起到有效指導。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

（1）膠凝材料

水泥為海螺 P·O42.5R 普通硅酸鹽水泥，其技術指標見表 1。粉煤灰為Ⅱ級灰，需水比為 99%，燒失量4.0%，礦粉為 S95，比表面積為 403m2/kg。

表1 試驗水泥的技術指標

（2）骨料

細骨料采用機制砂，石粉含量 9.0%，細度模數2.8，MB 值 1.4。粗骨料由大石（10～25mm）和小石（5～20mm）組成，顆粒級配良好。

（3）外加劑

所用外加劑為萘系和脂肪族復合高效減水劑，含固量為 15.0%，摻量為 2.0% 左右。

1.2 試驗方法

（1）按照設定的 C30 混凝土配合比進行拌和備用，待靜置 0h、1h、2h 分別取樣 15L 進行二次加水試驗。

（2）混凝土工作性能和凝結時間試驗按 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行。

（3）混凝土抗壓強度測試按 GB/T 50081—2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》進行，成型100mm×100mm ×100mm 試塊，采用標準養護，測定混凝土 7d 和 28d 的抗壓強度。

（4）試驗采用生產量最大的 C30 混凝土，其原材料用量及配合比見表 2。

表2 C30 混凝土配合比 kg/m3

2 試驗結果及討論

混凝土在實際生產過程中，會因為初始洗罐車沖水，也會因混凝土運輸距離的遠近對坍損大的混凝土進行二次加水，也有通過加入部分水和外加劑復合調節的案例，因此本項目設計了不同時間、不同加水量以及加水和外加劑調整的試驗。二次加水的試驗結果見表 3。

表3 二次加水后的混凝土工作性能及抗壓強度結果

2.1 加水量對混凝土性能的影響

在混凝土拌合后加水量不同，對混凝土性能的影響也會有所差異。圖 1 和圖 2 為拌和后加水后的混凝土凝結時間和抗壓強度測試結果。

圖1 加水量對混凝土凝結時間的影響

初始拌合后無論從初始還是 1h 或 2h 加水，混凝土實際水膠比從 0.5 提高至 0.59，混凝土坍落度和擴展度都在增加，拌和后加入的自由水帶動了水泥漿體的流動，對水泥水化產物的交聯作用產生一定破壞，使得混凝土的流動性增強。

加水量增加，混凝土初凝和終凝時間均有所延長，初始拌合后立即加水和 1h，混凝土流動性增加明顯，所測試的混凝土初凝時間和終凝時間增加較為明顯，這是因為在混凝土流動性良好的情況下加入游離水，造成漿體分散的作用較強，從而使得混凝土膠結作用減弱[5]，混凝土凝結時間延長明顯。

圖2 加水量對混凝土抗壓強度的影響

圖2 結果顯示，混凝土拌合后的二次加水都會對混凝土抗壓強度造成損失。拌合后立即加水至 30kg/m3，混凝土 7d 抗壓強度相比基準減低 6%～14%，單方加水30kg 后混凝土 28d 抗壓強度降低 15%。混凝土靜置 1h加水后混凝土 28d 強度降低幅度高于 7d 強度，最多強度損失 16.8%，2h 時加水量對混凝土強度的影響最大，這是因為混凝土拌和 2h 后水泥水化程度較多，此時加入的游離水對水泥產物的穩定性破壞較大，混凝土繼續水化的能壘提高，混凝土內部空隙和裂紋等結構缺陷增多，導致混凝土強度損失加快。

2.2 加水時間對混凝土性能的影響

在混凝土實際生產和運輸的過程中，存在拌和后二次加水時間上的差異，初始加水、分時段加水都有可能，因此對不同時段加水的混凝土性能進行研究，結果見表 3，混凝土強度結果見圖 3。

初始拌和后加水對混凝土坍落度和擴展度的改善作用較為明顯，加水量從 10kg/m3增加至 30kg/m3，混凝土擴展度提高較為明顯。當混凝土靜置時間延長，混凝土逐漸失去塑性，游離水對水泥漿體流動性的作用減弱，對混凝土工作性能的改善作用降低。

混凝土 0h、1h 和 2h 加水后，混凝土凝結時間總體延長，這是因為游離水增多，水泥水化產物的交聯作用降低，從而使得凝結硬化時間延長。但隨著水化的進行，后期加水游離水破壞混凝土塑性的能力不足，使得混凝土初凝和終凝時間相比基準組延長不如初始拌和加水明顯。

圖3 加水時間對混凝土抗壓強度的影響

從圖 3 混凝土抗壓強度結果來看，后續加水對混凝土強度的負面影響更大，相同加水量 30kg，0h、1h、3h 混凝土 7d 強度分別下降 13.94%、15.76%、16.97%，28d 抗壓強度分別下降 14.29%、17.92%、19.48%，說明拌和后期加水對混凝土強度影響更大。

2.3 加水和外加劑復合調節對混凝土性能的影響

混凝土現場加水越來越多地被各地所禁止，為了為了綜合調節坍損較大的混凝土，會加入一定量的外加劑進行調整，本文對此進行研究，結果見表 4。

表4 結果顯示，在加水量固定后提高外加劑用量后混凝土流動性改善較為明顯，當總外加劑用量為 2.4%（外加劑用量增加 0.4%）混凝土坍落度從 170mm 增加至 225mm，混凝土重新獲得良好的流動性，混凝土初凝和終凝時間也隨之延長，混凝土拌和后 2h 外加劑通過游離水分散吸附在未水化的水泥顆粒，通過同向電荷斥力使得漿體流動性改善，水化進程也進一步放慢，從而使得其對混凝土的緩凝效果增強。

通過外加劑調整的混凝土 7d 和 28d 抗壓強度降低幅度也低于拌和水，當拌和后加水 10kg/m3、外加劑摻量 2.4%，混凝土 28d 抗壓強度降低不到 8%，低于全自由水調節的混凝土。

3 結論

（1）拌和后二次加水量提高了混凝土流動性，初始拌合后加水流動性增加最多；隨著加水量增加，混凝土初凝和終凝時間均有所延長，且拌合后加水對混凝土抗壓強度造成負面影響，加水量越多，混凝土強度下降越大。

（2）初始拌和后加水對混凝土流動性的改善作用較為明顯，隨著時間延長，水泥水化混凝土逐漸失去塑性，加水后對混凝土流動性的改善作用減弱。混凝土在0h、1h 和 2h 加水后，混凝土凝結時間總體延長，0h 加水的混凝土凝結時間增加較為明顯；混凝土加水量相同時隨時間推移，強度下降幅度增加。

表4 拌和后加水和外加劑對混凝土性能的影響

（3）加入一定量的水后，利用外加劑調整混凝土流動性效果更明顯，但混凝土凝結時間隨著外加劑摻量增加而增加。后期外加劑摻量增加后混凝土強度有所下降，但降幅縮窄。

（4）拌合后加水都會使得混凝土強度下降，利用少量的水復合外加劑調整可以一定程度上降低加水帶來的負面影響。