混凝土拌和物的含氣量損失試驗研究

王龍強

（河北省水利規劃設計研究院有限公司，石家莊 050000）

近些年來，隨著水利工程的增加，為了水利工程的施工快捷方便， 越來越多的工程選擇使用商品混凝土， 商品混凝土的使用能夠節省工程成本及人力物力，但由于工程項目多位于偏遠地帶，交通較為不便，有些工程距混凝土攪拌站較遠，而混凝土攪拌車在運輸過程中的不斷攪拌及受到環境溫度濕度的影響， 商品混凝土在運輸過程中將會有坍落度和含氣量的損失， 文章利用試驗室環境設備模擬商品混凝土攪拌車的連續攪拌過程， 對混凝土的坍落度及含氣量的損失值進行測定。

1 原材料檢驗

在進行配合比試驗前需要對原材料進行檢驗，試驗所用水泥為PO42.5的普通硅酸鹽水泥， 砂子為河砂中砂，石子為10～20mm的天然巖石碎石，外加劑分別為聚羧酸高性能減水劑和引氣劑， 試驗所用水為自來水。 原材料檢驗如表1～表4。

表1 水泥物理性能

表2 碎石技術指標

表3 砂子技術指標

表4 外加劑技術指標 單位：%

試驗所檢原材各項指標均符合相關規范要求，可以依據原材料的密度、吸水率、細度模數、減水率及含氣量等進行配合比調試試驗。

2 試驗方案

2.1 試驗理論

文章的試驗目的是為了測試混凝土中含氣量的損失變化，因此選擇具有抗凍要求的配合比進行試驗，有抗凍要求的混凝土需要摻入引氣劑來控制含氣量的多少以滿足抗凍等級的需要，SL 677—2014 《水工混凝土施工規范》中對不同骨料粒徑及不同抗凍等級要求的混凝土含氣量進行了規定［1］，如表5。

表5 抗凍混凝土的適宜含氣量

從表5可看出，在水利行業規范中，將混凝土抗凍等級分為F≥200和F≤150兩種情況， 本試驗研究對象為水利工程中的常用抗凍等級F≤150的情況，試驗所選用原材中的碎石粒徑為工程常用石子粒徑10～20mm，因此，根據規范要求，混凝土含氣量宜控制在5.0%±1.0%范圍之內。

試驗將混凝土強度等級設定為固定值， 根據試驗室配比經驗，將混凝土強度等級設置為C25，在水利工程中抗凍等級F≤150的常用等級為F50、F100、F150， 因此， 試驗配比設計選用C25F50、C25F100、C25F150 3種配比的混凝土， 其中坍落度均設定為160～200mm，經過設計配比的試配和調整后，配比設計單如表6。

表6 配合比各原材料用量 單位：kg/m3

2.2 試驗方法

在含氣量測定的同時進行坍落度的測定試驗，試驗的配合比設計、坍落度及含氣量的試驗方法依據標準為SL/T 352—2020《水工混凝土試驗規程》。 在混凝土拌和物攪拌完成后，依據試驗方法分別對混凝土拌和物的坍落度和含氣量進行初始值的測定。

本次試驗是利用試驗室攪拌機進行工程運輸攪拌機的模擬試驗，在GB 8076—2008《混凝土外加制》中對外加劑的坍落度和含氣量1h經時變化量測定試驗中規定： 留下足夠的試驗坍落度和含氣量的混凝土數量，將混凝土靜置在濕潤過的加蓋容器內1h（從加水攪拌時開始計算）后倒出，翻拌均勻后再進行坍落度和含氣量的測試試驗， 初始值和1h之后的測試值之差即為1h經時變化量［2］。

參照此方法， 在混凝土拌和物攪拌完成后按照SL/T 352—2020《水工混凝土試驗規程》中的試驗方法進行坍落度和含氣量的初始值測定， 從加水攪拌時開始計算， 攪拌機加蓋連續進行1h的攪拌后再進行坍落度和含氣量的測定， 初始值與1h后的測值的差即為試驗所測得的坍落度和含氣量的損失值。

3 數據分析

3.1 試驗過程

試驗室內環境溫度為20 ℃，濕度為65%，在試驗過程中保持試驗室內環境溫度控制在20±5 ℃，濕度大于50%，試驗時聚羧酸高性能減水劑為液劑，按照摻量直接摻加，引氣劑為膏狀，摻量較小，配置成1%的溶液后進行摻加。

按照試驗方法進行試驗測定后的結果如表7。

表7 配合比坍落度及含氣量測定結果

在試驗過程中，初始試驗時，混凝土拌和物的坍落度及含氣量都能控制在要求范圍之內， 混凝土拌和物狀態較好，經過1h連續攪拌之后，混凝土拌和物狀態較為干結，坍落度較小，幾乎沒有坍落度，而含氣量的損失也較高，損失達2.8左右。

在試驗室內較為理想的環境下進行模擬攪拌車的試驗操作， 結果表明坍落度及含氣量經過1h連續攪拌后的損失量都較大，因此在現場施工中，尤其需要經過長距離運輸的混凝土攪拌車， 應對有含氣量及坍落度要求的混凝土的損失量加以重視， 加強施工現場的檢測試驗。

3.2 含氣量控制措施

影響混凝土拌和物含氣量的因素較多， 混凝土的溫度過高、攪拌時間過長或攪拌時間不足、振搗頻率過高或振搗時間過長都會引起含氣量的減少，而混凝土的坍落度越大則含氣量越多， 在現場施工中要對能夠引起含氣量減少的影響因素加以控制，以減少含氣量的損失。

在施工現場， 對有抗凍等級要求的混凝土需要對其含氣量進行測定， 施工時需要對出機口及最后出機的混凝土進行含氣量的測定， 如果攪拌車在現場停留時間較長， 則需要有規律地間隔時間對其進行測試，以保證含氣量能夠滿足要求。只有一般要求的混凝土則可在攪拌機出口處進行測試。 無論哪一種測法，測定值都應當大于需要值1/4～1/3［3］。 商品混凝土的購買應選擇就近的具有相應資質能力的混凝土攪拌站， 在施工現場與攪拌站之間需要做好試驗測試，做好混凝土坍落度及含氣量損失的控制措施，盡量較少坍落度和含氣量的損失。

4 結語

在試驗室環境條件下模擬了攪拌機的連續攪拌運輸過程，試驗室在強度相同的條件下設置了3個不同抗凍等級的配比， 分別測定其坍落度和含氣量在連續攪拌1h后的損失值， 結果表明坍落度及含氣量的損失都較大，在現場施工時，施工單位要充分考慮坍落度及含氣量損失的相關因素， 做好施工現場的混凝土測試試驗， 保證混凝土性能能夠達到要求指標。