淺析超時、加水對混凝土強度的影響

丁廉潔　歐玲　張濤　郭紹輝（東莞市全鑫混凝土攪拌有限公司）

淺析超時、加水對混凝土強度的影響

丁廉潔歐玲張濤郭紹輝
（東莞市全鑫混凝土攪拌有限公司）

在預(yù)拌混凝土澆筑施工過程中由于準備工作不充分、機械故障、停電、堵管等原因?qū)е率┕ぶ袛啵炷恋焦さ睾箝L時等待未能卸料，有時攪拌車在工地等待5～6小時才卸料。當這種情況發(fā)生后施工單位沒有引起足夠的重視，不愿意將已到工地超時的混凝土報廢處理，而是向攪拌車內(nèi)加大量的水將混凝土攪拌后繼續(xù)澆筑到結(jié)構(gòu)上去。這樣將會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)發(fā)白、開裂、表面脫皮、起粉、松散、強度大幅度下降，嚴重影響工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和耐久性。

預(yù)拌混凝土；坍損；加水；強度

1　引言

預(yù)拌混凝土在我國推廣應(yīng)用已經(jīng)有很多年，到目前不僅在經(jīng)濟發(fā)達的大中城市全面使用預(yù)拌混凝土，很多縣城及鎮(zhèn)區(qū)都已經(jīng)普遍開始使用預(yù)拌混凝土。但是在使用過程中由于準備不充分、爆模、設(shè)備故障、堵管等原因引起混凝土到工地后等待很長時間才卸料，在工地等待5～6小時才卸料的情況時有發(fā)生。加上管理不到位和質(zhì)量意識不強，對于超時的混凝土不愿意報廢處理，現(xiàn)場工人向混凝土攪拌車內(nèi)添加大量的清水將混凝土澆筑到主體結(jié)構(gòu)上去。這樣嚴重影響建筑物的質(zhì)量。本文通過試驗分析預(yù)拌混凝土的坍落度隨時間的變化、調(diào)整至初始坍落度添加水量及對混凝土強度的影響程度。

2　原材料及配合比

2.1水泥

本次試驗采用惠州光大水泥企業(yè)有限公司生產(chǎn)的凱城牌P.042.5R級水泥。水泥的物理性能如表1，水泥熟料化學(xué)成份如表2。

2.2外加劑

外加劑采用惠州建科實業(yè)有限公司生產(chǎn)的飛馬牌緩凝高效減水劑（萘系）。含固量為29.5%，減水率為18.2%，凝結(jié)時間差（初凝）為215分，PH值為10.2，氯離子含量為0.025%。

2.3骨料

表1　水泥物理性能

表2　水泥熟料化學(xué)成份

粗骨料為增城市永和園豐石場的5～25mm連續(xù)級配的碎石。表觀密度為2610Kg/M3，壓碎指標為7.6%，針片狀含量為6.9%，含泥量為0.4%。細骨料為東江河砂，細度模數(shù)為2.7，含泥量為1.0%。

2.4摻合料摻合料采用東莞虎門沙角電廠的沙電牌II級粉煤。細度（篩余）為19%，需水量比為101%，燒失量為2.1%。

2.5配合比

本次試驗選用平時生產(chǎn)量最大的C30泵送混凝土，設(shè)計坍落度為180mm。配合比如表3。

表3　生產(chǎn)配合比

3　試驗過程

3.1坍落度、坍落度損失及加水調(diào)整

試驗時我們從生產(chǎn)線生產(chǎn)一車混凝土。從混凝土全部放入攪拌車內(nèi)后開試取樣做第一次試驗，每隔一小時取樣進行坍落度試驗并做抗壓強度試塊（7天、28天各一組），在做完坍損后立即用同一批混凝土樣加水調(diào)整到初始坍落度（記錄每次加水量），然后再成型二組抗壓試塊。對比在不同時間成型的試塊的強度和加水與不加水混凝土成型的試塊強度之間的變化情況。試驗時我們按表3的配合比生產(chǎn)了一車混凝土（6方）停在站內(nèi)，從9：00至15：00每隔一小時所做的試驗結(jié)果見表4。

表4　混凝土坍損與加水調(diào)整情況

3.2混凝土強度試驗

在混凝土出機時做試塊二組，隨后每隔一小時在加水調(diào)整前各做二組，加水調(diào)整后也各做二組試塊標準養(yǎng)至7天、28天進行試壓。一共做了13組標準試塊。7天、28天齡期試塊抗壓強值見表5。

表5　不同時間成型的混凝土試件強度

從表5可以看出混凝土強度變化情況。在不加水的情況下，混凝土的強度隨著時間延長強度逐漸變低。初始時成型的試塊7天強度為26.7MPa，6小時成型的試塊7天強度為23.5MPa；初始時成型的試塊28天強度為40.4MPa，6小時成型的試塊28天強度為32.2MPa。1小時加水調(diào)整后成型的試件7天強度為23.8MPa，6小時加水成型的試塊7天強度為 14.8MPa，相差9.0MPa；1小時加水調(diào)整后成型的試件28天強度為34.8MPa，6小時加水成型的試塊28天強度為20.6MPa，相差14.2MPa。初始時成型的試塊與6小時加水后成型的試塊7天強度相差11.9MPa；初始時成型的試塊與6小時加水后成型的試塊28天強度相差19.8MPa。由此可見，時間越長、加水越多，混凝土的強度越低。另外加水后成型的試塊7天至28天強度的增長幅度比未加水的要少。

4　影響混凝土強度的原因

4.1時間對混凝土強度的影響

混凝土在加水之后即會開始水化反應(yīng)，剛開始因為有緩凝劑的作用反應(yīng)比較緩慢。隨著時間的延長，便出現(xiàn)有初凝、終凝。水泥漿體隨時間的推移（水化反應(yīng)的繼續(xù)），會逐漸僵化、凝結(jié)，以致最后硬化。水泥的水化是一個十分復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)過程，它包括：水泥某些組分的溶解、化學(xué)反應(yīng)以及各種電解質(zhì)離子間相互作用；水化產(chǎn)物及其它沉淀物的生成；水化產(chǎn)物及沉淀物在固體表面的沉積；滲透膜的生成；水泥成分透過滲透膜的繼續(xù)溶解以及沉淀物的不斷沉積；水化產(chǎn)物晶體的生成、生長以及形態(tài)變化；水化產(chǎn)物的晶體在固體顆?？障堕g充填、搭橋等。5～6個小時后，混凝土已無坍落度和流動性，可以判斷此時已接近初凝。此時已有部分水泥已經(jīng)水化反應(yīng)并生成了晶體結(jié)構(gòu)。而此時通過添加大量的水攪拌后再澆筑就會在外力作用下破壞已產(chǎn)生的早期微觀晶體結(jié)構(gòu)。部分晶體在振搗后重組，水化產(chǎn)物間的作用力被削弱，因而強度明顯下降。另外由于時間長了混凝土的和易性差，流動性和填充性能也差，不利于振搗密實，也會導(dǎo)致強度的降低。

4.2加水對混凝土強度的分析

混凝土強度的影響因素很多，但最重要的是水膠比［由 αa.fb/（fcu，0+αa.αb.fb）=W/B，得出 fcu，0=αa.fb/ （W/B）－αa.αb.fb］。在其他條件一樣的情況下，用水量越大（水膠比越大）強度就越低?；炷翑嚢韬眠\到工地以后膠凝材料和其他材料的用量是不能變的了，加水后水膠比變大，強度就必然變低。也有很多同行專家對此進行大量的試驗研究表明每立方混凝土用水量增加10公斤強度將下降1.5～2.0MPa。如果加水后攪拌不均勻以及振搗不密實對混凝土的強度影響更大。

5　工地現(xiàn)場隨意加水對工程質(zhì)量的影響

我們曾發(fā)現(xiàn)有一些工地隨意加水的情況。加水的原因主要有二個，一是工人為了澆筑方便，因為加水后坍落度變大、流動性變好，干起活來比較輕松；二是因為等待時間長、坍損大，不得不加水澆筑。通過后續(xù)的觀測可以發(fā)現(xiàn)那些超時并加水澆筑的混凝土構(gòu)件有明顯的特征：表面松散、浮漿多、顏色發(fā)黃、脫皮、露砂等。有些鋼筋較密的部位由于振搗不好還會出現(xiàn)蜂窩、空洞，嚴重影響結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。如果進一步檢測其強度就會發(fā)現(xiàn)與正常澆筑的混凝土相差很大。有一個工地在樓面及墻柱施工過程中澆完四車混凝土時泵車出現(xiàn)故障，在現(xiàn)場搶修不好的情況下另外租賃一臺泵車。這樣導(dǎo)致有三車混凝土在工地等待5～6小時才卸料（當時已是23：30，管理人員不在現(xiàn)強，工人往攪拌車內(nèi)加了大量的水）。在拆模時就發(fā)現(xiàn)這三車混凝土澆筑的部位的外現(xiàn)明顯不一樣，強度也很低。甲方和監(jiān)理發(fā)現(xiàn)后要求停工。28天后抽芯檢測這些部位的強度為11MPa、15MPa、14MPa（設(shè)計強度為C30），其他在二小時內(nèi)未加水澆筑的部位強度都有35MPa以上（某項目超時并加水后澆筑的混凝土構(gòu)件如圖1）。后來不得不進行加固補強處理。

圖1　超時、加水后澆筑的工程實體圖

由此可見那些在工地等待很長時間未卸料，然后再隨意添加大量清水澆筑的混凝土的強度將大幅度下降，留下嚴重的質(zhì)量隱患。

6　總結(jié)

混凝土自加水攪拌后便逐漸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，超時使用的混凝土一方面隨時間的延長坍落度越來越少不利施工，另一方面強度也逐漸降低。因此應(yīng)在盡量短的時間內(nèi)澆筑完畢。GB/T 14902《預(yù)拌混凝土》中也規(guī)定：混凝土自入攪拌車內(nèi)運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場不超過90分鐘。試驗過程和工程實例都證明了這一點。在不加水的情況下，隨時間的延長強度逐漸降低，在3～4小時內(nèi)降低的幅度不是很大。但是時間長了坍損大，不能保證正常的施工。加水后混凝土的強度明顯降低，加水越多強度降低得越多，而且強度的增加幅度也變少。因此在施工過程中出現(xiàn)意外情況時應(yīng)立即對已到現(xiàn)場的混凝土進行妥善處理，也可與攪拌站協(xié)商就近調(diào)往其他工地使用。如果超過四小時且坍落度很少無流動性時嚴禁往攪拌車內(nèi)加大量的清水強行澆筑，否則將嚴重影響工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全?！?/p>

［1］JGJ 55-2011.普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程［S］.

［2］GB/T 14902-2012.預(yù)拌混凝土［S］.