關于混凝土和易性及耐久性的探究

劉永恒 鄭子豪 李德亮

山東魯碧建材有限公司

1 前言

目前，混凝土大規模集中預拌的模式取代了傳統的現場小批量拌和模式，因此，改善混凝土和易性能夠有效提升生產施工效率，進而為施工企業創造更多的經濟效益。而混凝土的耐久性作為衡量混凝土使用壽命的重要指標，在混凝土施工當中始終是施工單位關注的焦點話題。尤其對于高寒、高溫地區來說，只提高混凝土的耐久性，才能抵御凍融以及碳化等外界因素的干擾，對混凝土工程整體質量的提高也將起到決定性作用。

2 影響混凝土和易性的主要因素

2.1 砂率的影響因素

砂率一般是指混凝土當中砂的質量與添加砂石的總質量的百分比，如果砂率變化區間大，混凝土中的骨料縫隙就會增大，這時，混凝土的整體結構將受到嚴重影響，和易性也將失去控制。比如砂率過大，混凝土骨料的空隙率也隨之增大，在這種情況下，骨料的總表面積也將與空隙率成正比例擴大，如果水泥漿的摻量為定值，那么骨料之間就會產生較大的摩擦阻力，而使混凝土拌和物流動性大幅降低。如果砂率過小，骨料中砂的質量就會遠遠小于石子的質量，這時，混凝土的密實度和整體結構強度將受到嚴重影響，自身的黏聚性也將大幅降低，甚至極易發生崩散現象。

2.2 骨料性質與水灰比的影響因素

用于拌和混凝土的骨料主要包括卵石、級配碎石以及各種不同規格的砂子，如果施工單位選用細砂作為拌和骨料，混凝土將具有良好的粘聚性與保水性，如果選取河沙與卵石作為拌和骨料，混凝土將具有良好的流動性。另外，在預拌混凝土時，合理控制水灰比也能夠有效改善混凝土的和易性。如果水灰比過大，混凝土的坍落度以及粘聚度將受到嚴重影響，如果水灰比過小，混凝土的流動性也將與標準要求相悖。

2.3 外加劑的影響因素

在拌和混凝土時，施工單位為了改善混凝土的和易性，常常在拌和物當中添加減水劑、引氣劑、泵送劑等外加劑，比如在水泥用量保持不變的情況下，要想獲得良好的和易性，需要向混凝土拌和料當中添加減水劑，以保證混凝土強度滿足標準要求。因此可以看出，是否添加外加劑，也是決定混凝土和易性的一個必要條件。添加減水劑前后混凝土拌和料的對比效果如圖1所示。

圖1

2.4 時間與溫度的影響因素

隨著土木工程項目建設規模的日漸擴大，工程對混凝土的需求量也越來越大，因此，施工單位常常采取購置成品混凝土的方式，來供給工程建設所需，在這種情況下，混凝土就需要事先拌和，而成品混凝土在運輸過程中，如果運輸距離較遠，擱置時間過長，混凝土中的水分將大量散失，無形當中就降低了混凝土的流動性，這種混凝土一旦使用在工程施工當中，則極易引發崩散現象，進而引發質量與安全事故。另外，如果混凝土長時間暴露在高溫環境下，混合料內部的水分蒸發速度也會飆升，這時，混凝土表面就會出現干裂現象，導致混凝土成品將無法投入使用。

3 影響混凝土耐久性的主要因素

3.1 水灰比的影響因素

在混凝土拌和過程中，如果水灰比過高，用水量過大，混凝土內部的孔隙率就會增大，甚至孔隙的分布面積能夠達到混凝土總面積的25%以上，這其中，毛細孔占據了較大比例，在這種情況之下，外界的有害離子、二氧化碳等物質通過毛細孔滲透到混凝土的內部結構當中，使得混凝土碳化速度加劇，耐久性也將受到嚴重影響[1]。

3.2 水泥品種與外加劑的影響因素

碳化是影響混凝土耐久性的一種最為常見的表現形式，不同品種、不同強度等級的水泥，其碳化速度也存在明顯差異，同時，是否使用外加劑也會給混凝土的耐久性造成嚴重影響。水泥品種與外加劑對混凝土碳化速度的影響數據如表1所示。

表1 水泥品種與外加劑對混凝土碳化速度的影響數據

3.3 水泥水化物穩定性的影響因素

水泥發生水化反應以后，主要生成水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣、水化矽酸鈣等堿性相對較高的化合物，而且在這種情況下，水泥中還殘留著大量的游離狀態的石灰，這些物質本身穩定性極差，強度極低，如果受到外界有害物質的侵蝕，這些高堿度水化物將首當其沖受到影響，由此可見，水泥水化物的穩定性與組分也是影響混凝土耐久性的一個重要因素。

4 提高混凝土和易性的有效策略

4.1 合理控制砂率

砂率的大小將直接影響混凝土流動性與粘聚性等和易性指標，因此，在拌和混凝土時，首先需要對砂率進行合理控制，不宜過大，也不宜過小。比如以泵送混凝土的流動性指標為例，其砂率應當控制在40%～50%之間，如果混凝土中的含砂率為40%，而選取的石子與砂的用量為2000kg，那么砂的用量應當為800kg，而石子的用量則為1200kg。對于泵送混凝土來說，砂率越大，泵送流動性越好，但是，混凝土的強度值也將隨之下降，為了中和這兩項指標，拌和混凝土過程中，應當盡量實現合理砂率。即在用水量與水灰比一定的前提下，混凝土拌和物能夠獲得最大的流動性，且保持良好粘聚性與保水性的最小砂率。

4.2 有效控制水灰比

水灰比作為影響混凝土和易性的重要因素，施工單位應當予以高度重視，但是，在拌和混凝土時，不能隨意向混凝土拌和物增加用水量，如果水量過大，混凝土內部的水泥漿就會呈現出過稀狀態，這時，混凝土的流動性雖然得到有效改善，但是，極易出分層離析或者沁水現象。因此，施工單位絕不能以單純加水的方式來增加混凝土的流動性，而應當在保持水灰比恒定不變的情況下，通過調節水泥漿量來有效控制混凝土的和易性。

4.3 有效控制混凝土坍落度

坍落度是衡量混凝土和易性的一項重要指標，是否能夠得到有效控制是保障混凝土整體質量一條有效路徑。通常情況下，混凝土的坍落度指標與運輸距離、拌和方式以及運輸設備有著直接關聯。因此，施工單位應當盡量就近選擇成品混凝土的供應方，以減少運輸距離，同時在運輸距離不變的情況下，可以適當增加運輸車輛的數量，增加運輸頻次，這樣能夠大幅降低混凝土內部的水分散失速度。

4.4 嚴把材料質量關

從管理角度出發，施工單位在采購水泥、砂石過程中，應當嚴格把控材料的質量關，在供應方的資質、生產能力滿足標準要求的情況下，應當遵循“優中選優”的原則，確定最終的材料供應商。另外，施工單位應當進一步加大對混凝土預拌材料質量的監督管理力度，對不合格的材料嚴禁進入施工場地，并利用現代化監控設備對混凝土的拌和全過程進行全方位監督，以保證混凝土的和易性能夠滿足工程施工需要。

5 提高混凝土耐久性的有效策略

5.1 優化水灰比

混凝土強度的大小與耐久性這一指標有著密切關聯，而混凝土強度與水灰比也息息相關，因此，為了提高混凝土的耐久性，技術人員首先應當考慮混凝土的水灰比，如果適當降低水灰比，混凝土本身的孔隙率也會隨之降低，在這種情況之下，混凝土的強度值將不斷升高，而且也會表現出優越的抗滲性能。目前，許多施工單位為了增加混凝土的強度，往往向混凝土當中添加減水劑等外加劑，這些材料不僅提高了混凝土的強度值，而且也使耐久性得到有效改善，混凝土抵御外部環境以及有害離子的能力也得以增強。

5.2 添加高效活性礦物質

水泥水化物穩定性不足是影響混凝土耐久性的一個重要因素，為了提高水化物的穩定性，除去混凝土當中的游離石灰，在拌和水泥過程中，可以向混凝土拌和物當中添加高效活性礦物質，比如矽灰、礦渣或者粉煤灰等，由于這些物質當中含有大量的活性二氧化硅以及三氧化二鋁等物質，因此，與混凝土中的高堿性物質能夠快速發生二次化學反應，進而生成強度高、穩定性好的低堿性水化矽酸鈣，與此同時，混凝土中的游離石灰含量也大幅降低，這就延長了混凝土的使用壽命。

5.3 選擇優質砂石骨料

保障混凝土耐久性指標的一個必要條件是選擇技術條件合格、質量品相無缺陷的砂石骨料，因此，在拌和混凝土之前，首先應當改善粗細骨料的級配，在允許的最大粒徑范圍內應當優先選擇粒徑較大的粗骨料，這樣能夠有效降低骨料中的空隙率以及比表面積，這對提升混凝土的耐久性將起到關鍵性作用[2]。

5.4 加強施工質量管理

混凝土施工是建筑施工以及道路橋梁施工中的一道關鍵工序，而混凝土拌和、澆筑以及振搗質量將直接決定混凝土的耐久性與使用壽命。因此，對于施工單位而言，現場管理人員應當進一步加大對混凝土施工質量的監管力度，以確保混凝土的強度、坍落度等指標滿足施工標準要求。另外，在混凝土養護期間，應當嚴格掌控養護時間，并對混凝土的養護溫度與濕度進行時時監測，以防止混凝土出現開裂或者蜂窩等質量問題。

6 結束語

通過對混凝土和易性與耐久性的探究發現，在拌和混凝土之前，如果準確查找出影響和易性與耐久性指標的主要因素，施工單位就可以及時制訂出行之有效的解決方案，以避免混凝土的功能性受到影響。而混凝土作為土木工程的重要原材料，只有不斷提升和改善自身的和易性與耐久性，才能確保土木工程的整體質量滿足國家及行業的質量標準要求，進而為社會奉獻出更多的優質工程與精品工程。