混凝土拌和后二次加水對(duì)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)使用量最大宗的建筑結(jié)構(gòu)材料，混凝土性能好壞直接關(guān)系到澆筑后的工程結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性，因此混凝土質(zhì)量的重要性不言而喻，然而在混凝土生產(chǎn)和施工的過程還存在各種危害混凝土質(zhì)量和結(jié)構(gòu)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?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)隨意加水而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降或結(jié)構(gòu)開裂的現(xiàn)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(yīng)日益短缺，人工砂石廣泛應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)中，機(jī)制砂本身受細(xì)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(yán)重，而劣質(zhì)礦物摻合料的使用更加劇了混凝土生產(chǎn)的波動(dòng)，坍損問題已十分常見。為了順利打料，現(xiàn)場(chǎng)人員往往憑直覺加入清水調(diào)節(jié)，實(shí)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(shí)間、加水量等因素進(jìn)行研究，以便更好地對(duì)混凝土質(zhì)量控制和施工起到有效指導(dǎo)。

1 原材料及試驗(yàn)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(shù)指標(biāo)見表 1。粉煤灰為Ⅱ級(jí)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(yàn)水泥的技術(shù)指標(biāo)

（2）骨料

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

（3）外加劑

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

1.2 試驗(yàn)方法

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

（2）混凝土工作性能和凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)按 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

（3）混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試按 GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，成型100mm×100mm ×100mm 試塊，采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，測(cè)定混凝土 7d 和 28d 的抗壓強(qiáng)度。

（4）試驗(yàn)采用生產(chǎn)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(yàn)結(jié)果及討論

混凝土在實(shí)際生產(chǎn)過程中，會(huì)因?yàn)槌跏枷垂捃嚊_水，也會(huì)因混凝土運(yùn)輸距離的遠(yuǎn)近對(duì)坍損大的混凝土進(jìn)行二次加水，也有通過加入部分水和外加劑復(fù)合調(diào)節(jié)的案例，因此本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了不同時(shí)間、不同加水量以及加水和外加劑調(diào)整的試驗(yàn)。二次加水的試驗(yàn)結(jié)果見表 3。

表3 二次加水后的混凝土工作性能及抗壓強(qiáng)度結(jié)果

2.1 加水量對(duì)混凝土性能的影響

在混凝土拌合后加水量不同，對(duì)混凝土性能的影響也會(huì)有所差異。圖 1 和圖 2 為拌和后加水后的混凝土凝結(jié)時(shí)間和抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。

圖1 加水量對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)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(shí)際水膠比從 0.5 提高至 0.59，混凝土坍落度和擴(kuò)展度都在增加，拌和后加入的自由水帶動(dòng)了水泥漿體的流動(dòng)，對(duì)水泥水化產(chǎn)物的交聯(lián)作用產(chǎn)生一定破壞，使得混凝土的流動(dòng)性增強(qiáng)。

加水量增加，混凝土初凝和終凝時(shí)間均有所延長(zhǎng)，初始拌合后立即加水和 1h，混凝土流動(dòng)性增加明顯，所測(cè)試的混凝土初凝時(shí)間和終凝時(shí)間增加較為明顯，這是因?yàn)樵诨炷亮鲃?dòng)性良好的情況下加入游離水，造成漿體分散的作用較強(qiáng)，從而使得混凝土膠結(jié)作用減弱[5]，混凝土凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)明顯。

圖2 加水量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

圖2 結(jié)果顯示，混凝土拌合后的二次加水都會(huì)對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度造成損失。拌合后立即加水至 30kg/m3，混凝土 7d 抗壓強(qiáng)度相比基準(zhǔn)減低 6%～14%，單方加水30kg 后混凝土 28d 抗壓強(qiáng)度降低 15%。混凝土靜置 1h加水后混凝土 28d 強(qiáng)度降低幅度高于 7d 強(qiáng)度，最多強(qiáng)度損失 16.8%，2h 時(shí)加水量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響最大，這是因?yàn)榛炷涟韬?2h 后水泥水化程度較多，此時(shí)加入的游離水對(duì)水泥產(chǎn)物的穩(wěn)定性破壞較大，混凝土繼續(xù)水化的能壘提高，混凝土內(nèi)部空隙和裂紋等結(jié)構(gòu)缺陷增多，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度損失加快。

2.2 加水時(shí)間對(duì)混凝土性能的影響

在混凝土實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)倪^程中，存在拌和后二次加水時(shí)間上的差異，初始加水、分時(shí)段加水都有可能，因此對(duì)不同時(shí)段加水的混凝土性能進(jìn)行研究，結(jié)果見表 3，混凝土強(qiáng)度結(jié)果見圖 3。

初始拌和后加水對(duì)混凝土坍落度和擴(kuò)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(kuò)展度提高較為明顯。當(dāng)混凝土靜置時(shí)間延長(zhǎng)，混凝土逐漸失去塑性，游離水對(duì)水泥漿體流動(dòng)性的作用減弱，對(duì)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(jié)時(shí)間總體延長(zhǎng)，這是因?yàn)橛坞x水增多，水泥水化產(chǎn)物的交聯(lián)作用降低，從而使得凝結(jié)硬化時(shí)間延長(zhǎng)。但隨著水化的進(jìn)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(shí)間相比基準(zhǔn)組延長(zhǎng)不如初始拌和加水明顯。

圖3 加水時(shí)間對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

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

2.3 加水和外加劑復(fù)合調(diào)節(jié)對(duì)混凝土性能的影響

混凝土現(xiàn)場(chǎng)加水越來越多地被各地所禁止，為了為了綜合調(diào)節(jié)坍損較大的混凝土，會(huì)加入一定量的外加劑進(jìn)行調(diào)整，本文對(duì)此進(jìn)行研究，結(jié)果見表 4。

表4 結(jié)果顯示，在加水量固定后提高外加劑用量后混凝土流動(dòng)性改善較為明顯，當(dāng)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(dòng)性，混凝土初凝和終凝時(shí)間也隨之延長(zhǎng)，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(dòng)性改善，水化進(jìn)程也進(jìn)一步放慢，從而使得其對(duì)混凝土的緩凝效果增強(qiáng)。

通過外加劑調(diào)整的混凝土 7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度降低幅度也低于拌和水，當(dāng)拌和后加水 10kg/m3、外加劑摻量 2.4%，混凝土 28d 抗壓強(qiáng)度降低不到 8%，低于全自由水調(diào)節(jié)的混凝土。

3 結(jié)論

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

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

表4 拌和后加水和外加劑對(duì)混凝土性能的影響

（3）加入一定量的水后，利用外加劑調(diào)整混凝土流動(dòng)性效果更明顯，但混凝土凝結(jié)時(shí)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(qiáng)度有所下降，但降幅縮窄。

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