淺談混凝土坍落度損失的原因分析及其預控措施

     前言

      隨著建設(shè)工程技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)代混凝土工藝對混凝土工作性能的要求越來越高。目前，商品混凝土已廣泛應用于各類土木建筑工程及水利建設(shè)中，為滿足運輸?shù)葪l件的限制，故商品混凝土比自拌混凝土坍落度要大。因此，在施工過程中，常常因坍落度損失過大，從而影響到施工進度及工程質(zhì)量。特別是泵送混凝土，在高溫炎熱天氣條件下，此問題更加突出。

    1 引起混凝土坍落度損失的原因

　   坍落度主要是指混凝土的塑化性能和可泵性能，影響混凝土坍落度主要有級配變化、含水量、衡器的稱量偏差，外加劑的用量容易被忽視的還有水泥的溫度幾個方面。坍落度是指混凝土的和易性，具體來說就是保證施工的正常進行，其中包括混凝土的保水性、流動性和粘聚性。和易性是指混凝土是否易于施工操作和均勻密實的性能，是一個綜合性能，其中包含流動性、粘聚性和保水性。影響和易性主要有用水量、水灰比、砂率以及包括水泥品種、骨料條件、時間和溫度、外加劑等幾個方面影響，且這些因素相互關(guān)聯(lián)。

　　1.1 單位體積用水量和水灰比

　　單位體積用水量是指在單位體積水泥混凝土中，所加入水的質(zhì)量，它是影響水泥混凝土工作性能的最主要因素。新拌混凝土的流動性主要是依靠集料及水泥顆粒表面吸附一層水膜，從而使顆粒間比較潤滑。而粘聚性也主要是依靠水的表面張力作用，如用水量過少，則水膜較薄，潤滑效果較差；而用水量過多，毛細孔被水分填滿，表面張力的作用減小，混凝土的粘聚性變差，易泌水。在相同條件下，增大水灰比可有效減小坍落度損失率，其主要原因是用水量的增大，部分彌補了由于高溫蒸發(fā)而失去的水分，使其在一定時間內(nèi)坍落度值變化較小。但水灰比的增大要以保證強度為前提。

　　1.2 集料

　　集料的特性包括集料的最大粒徑、形狀、表面紋理（卵石或 碎石）、級配和吸水性等，這些特性將不同程度地影響新拌混凝土的和易性。其中最為明顯的是，卵石拌制的混凝土拌合物的流動性較碎石的好。集料的最大粒徑增大，可使集料的總表面積減小，拌合物的工作性能也隨之改善。集料的級配對混凝土的保水性和粘聚性影響很大，嚴重時會使拌合物顯得粗澀、粗集料離析、水泥漿流失，甚至出現(xiàn)潰散等不良現(xiàn)象。良好的集料級配可有效地減少坍損，從而配制出流動性好、坍落度損失小的混凝土。

　　1.3 水泥

　　水泥中的主要礦物成分是C₃A、C₄AF、C₃S、C₂S。不同礦物成分對減水劑的吸附作用大小不同。減水劑的主要作用是吸附在水泥礦物的表面，降低分散體系中兩相問的界面自由能，提高分散體系的穩(wěn)定性。在相同條件下，水泥成分中對減水劑的吸附性大小依次為C₃A＞C₄AF＞C₃S＞C₂S。若水泥中C₃A、C₄AF含量較大，則大量減水劑被其吸附，占水泥成分較多的C₃S 和C₂S 就顯得吸附量不足，動電電位顯下降，導致混凝土坍落度損失，這是造成摻減水劑的混凝土坍損的根本原因。所以，水泥中C₃A、C₄AF含量較高的混凝土坍落度損失較大，反之較小。在水泥水化過程中，3mm~30mm 的熟料顆粒主要起強度增長作用，而大于 60μm 的顆粒則對強度不起作用，小于10μm的顆粒主要起早強作用，3μm以下的顆粒只起早強作用。小于10μm的顆粒需水量大。流變性好的水泥，10μm以下顆粒應少于10％。顆粒越淺談混凝土坍落度損失的原因分析及其預控措施細，細顆粒越多，增大早期水化放熱，這必將加劇坍損。

　　1.4 外加劑和摻和料的影響

　　摻加適量需水量小的優(yōu)質(zhì)粉煤灰或微細礦粉對于提高混凝土的和易性及抑制坍落度損失有利。不同種類的化學外加劑對混凝土的坍損有著不同的影響。在拌制混凝土時，加入外加劑的時間選擇也影響混凝土坍落度損失的大小。加入減水劑后，混凝土坍落度值對單位用水量的敏感性增強，加上大幅度減水使水灰比有較大的降低，同樣蒸發(fā)量會使坍落度降低比基準混凝土大。

　　1.5 環(huán)境影響

　　引起混凝土坍落度損失的環(huán)境因素，主要有時間、溫度、濕 度和風速。對于給定組成材料性質(zhì)和配合比例的混凝土拌合物，其工作性能的變化，主要受水泥的水化速率和水分的蒸發(fā)速率所支配。 水泥的水化，一方面消耗了水分；另一方面，產(chǎn)生的水化產(chǎn)物起到了膠粘作用，進一步阻礙了顆粒間的滑動。而水分的揮發(fā)將直接減少單位混凝土中水的含量。同樣，風速和濕度因素會影響拌合物水分的蒸發(fā)速率，進而影響坍落度。在不同環(huán)境條件下，要保證拌合物具有一定的工作性，必須采取相應的改善工作性的措施。在較短的時間內(nèi)，攪拌得越完全越徹底，混凝土拌合物的和易性越好。適當延長攪拌時間，也可以獲得較好的和易性，但如果攪拌時間過長，由于部分水泥水化將使其流動性降低。溫度升高也會使混凝土坍落度損失加大，這是水化速度加快的結(jié)果。因此，夏天施工的混凝土特別需要控制坍落度的損失。天氣干燥，水分容易蒸發(fā)，也促使坍落度損失。攪拌過程中氣泡的外溢也會引起坍落度損失。

　　2 控制混凝土坍落度損失的措施

　　通過以上分析，混凝土坍落度損失過大是由多種因素造成的，因此需要根據(jù)不同的情況提出不同的解決方法，目前主要有以下方法。 ①優(yōu)先選用硅酸鹽、普通硅酸鹽以及其他水化熱較低的水泥。嚴格控制水泥的細度、C₃A 含量，以及水泥進入攪拌機前的溫度，水泥入機溫度不得大于40℃，新出廠的水泥需要靜置幾天，以降低水泥對混凝土出機溫度的影響。 ②嚴格控制集料的級配，集料堆場應搭設(shè)遮陽棚，避免陽光直射，必要時在混凝土攪拌前對集料噴灑冷水降溫。③拌合用水宜采用深井冷水，水溫不應超過20℃。拌和站水管及水箱應加設(shè)遮陽和隔熱設(shè)施，且應避免拌和用水在水箱中長期存放。在進行大體積混凝土施工過程時，若環(huán)境溫度較高，可采用添加冰塊的方法降低拌和用水的溫度。④選擇高分子量復合性緩凝減水劑，并與適量的保水組分配合使用，在不增加用水量的同時增加了混凝土中的游離水的含量，可緩解坍落度損失。有機緩凝劑使水泥中的C₃A 水化減慢，選擇性地與Al₂O₃表面吸附的減水劑進行交換，被交換下來的減水劑顯著提高了溶液中減水劑的濃度，為C₃A、C₂S 吸附提供了充足的減水劑，有效地抑制了坍落度損失。⑤ 混凝土的溫度越高，水泥水化速度越快，水泥顆粒維持一定的動電電位時間越短，混凝土中游離水變?yōu)榻Y(jié)合水的比例就越大。所以，新拌混凝土的溫度越高，坍損越快；溫度越低，坍損越慢。一般來講，溫度每上升10℃，坍落度損失增大10％~40％。因此，可采取降低各種原材料的溫度，以達到抑制坍損的目的。

　　3 結(jié) 語

　　影響混凝土坍落度損失的因素較多，合理選用水泥、集料、外加劑和摻合料能有效控制坍落度的損失。混凝土坍落度損失是現(xiàn)代商品混凝土所面臨的一個非常重要而又實際的問題，應在實際工作中不斷結(jié)合生產(chǎn)及材料的具體情況，總結(jié)經(jīng)驗并選擇合適的解決措施。