混凝土坍落度損失的控制與應(yīng)用

孫炳元

(北京中港路通工程管理有限公司， 北京 通州 101100)

0 前言

水泥混凝土施工已普遍應(yīng)用于各類建筑工程中。混凝土的塑性、流動性隨著時間的推移會逐漸變稠、硬化，逐漸產(chǎn)生強(qiáng)度，混凝土坍落度損失是目前混凝土攪拌站以及公路工程建設(shè)中普遍遇到的一個技術(shù)難點。

水泥混凝土塌落度損失現(xiàn)象

坍落度指新拌水泥混凝土拌和物在自重下的下沉量，是衡量混凝土的和易性、保證施工正常進(jìn)行的重要參數(shù)。包括混凝土的棍度、含砂情況、流動性、粘聚性和保水性?；炷痢疤涠葥p失”是指集中攪拌站拌制水泥混凝土?xí)r的坍落度與運(yùn)至施工現(xiàn)場的混凝土坍落度之差值。坍落度損失過大有時會嚴(yán)重干擾施工的正常運(yùn)行，因此，控制坍落度損失是工程施工的重要任務(wù)。

1 影響水泥混凝土坍落度的因素主要有

膠凝材料因素、骨料因素、外加劑原因、單位體積用水量、水化熱原因和溫度等幾個方面影響，且這些因素相互關(guān)聯(lián)。

1.1 膠凝材料

1.1.1 水泥

水泥的主要礦物成分鋁酸三鈣C3A、鐵鋁酸四鈣C4AF、硅酸三鈣C3S、硅酸二鈣C2S中，對減水劑吸附性大小依次排序分別為C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。水泥中鋁酸三鈣C3A、鐵鋁酸四鈣C4AF含量較大，則大量減水劑成份被其吸附，而占水泥成分較多的C3S、C2S吸附量不足，導(dǎo)致混凝土坍落度經(jīng)時損失，所以，水泥中C3A、C4AF含量較高的水泥混凝土坍落度損失較大，反之則較小。這是造成摻減水劑混凝土坍損的主要原因。

不同礦物成分對減水劑的吸附作用不同。減水劑主要吸附在水泥礦物的表面，P·O42.5及以上強(qiáng)度等級水泥中，水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量基本取決于熟料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。熟料中C3A活性高時與水接觸后會迅速發(fā)生水化反應(yīng)。C3A含量高則熟料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量增大，如圖1所示：建議C3A含量控制在在7.0%～7.5%之間時能有效降低熟料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。

適當(dāng)增加水泥中磨細(xì)半水石膏的含量，也能夠有效降低水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。

1.1.2 礦物摻和料

適量摻入需水量小的優(yōu)質(zhì)粉煤灰或礦渣粉對于提高混凝土的工作性有利，優(yōu)質(zhì)粉煤灰可以減少外加劑的用量。粉煤灰較粗、粉煤灰燒失量過大則會引起混凝土泌水、坍落度損失過大，甚至影響與水泥的適應(yīng)性，還可能造成高效減水劑失效。因此，混凝土配合比試驗時，優(yōu)選一、二級粉煤灰，拌制的混凝土和易性會更好，燒失量小的粉煤灰可以有效降低坍落度損失率，礦物摻和料可以明顯的改善混凝土的工作、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性及耐久性。

1.2 集料

集料的粒徑大小、級配好壞、集料含泥量、砂率會影響拌合物的工作性能，集料級配良好可有效地減少坍損，從而配制出流動性好、坍落度損失小的混凝土。尤其是聚羧酸減水劑對材料質(zhì)量的要求更加嚴(yán)格。

1.3 水化熱原因

混凝土拌合物中水泥的水化產(chǎn)生的水化產(chǎn)物起到了膠粘作用，阻礙了顆粒間的滑動。而拌和物溫度升度促使水泥水化加快，和水分的減少或揮發(fā)會直接減少單位混凝土中游離水的含量，而風(fēng)速和濕度也會影響拌合物水分的蒸發(fā)速率，降低水膜的潤滑作用，從進(jìn)而引起坍落度損失。因此摻加適量緩凝劑會對坍落度損失速度有較大影響。

1.4 溫度影響

天氣干燥時，拌和物表面的水分容易蒸發(fā)而引起坍落度損失?；炷涟韬臀餃囟仍礁?，水泥水化加快時游離水變?yōu)榻Y(jié)合水的比例就越大，塌落度損失越快；拌和物溫度越低，拌和物塌落度損失越慢。通常來說，溫度每上升10℃，坍落度經(jīng)時損失會增大10%～40%左右。大體積混凝土更應(yīng)注意摻加減水劑減少單位體積用水量，從而減少水化熱。筆者曾在某個公路項目上有過經(jīng)驗教訓(xùn)：拌和站拌制的混凝土坍落度為220-225mm，混凝土罐車20分鐘后運(yùn)至工地，在澆筑時坍損增大導(dǎo)管堵管而中斷澆筑。查明原因后再拌混凝土?xí)r摻減水率較大的減水劑和適量白糖而讓施工正常進(jìn)行。拌制混凝土前，降低砂、石料、水泥、外加劑及拌合水的溫度可有效降低混凝土拌和物的溫度，因而抑制坍落度損失；大體積混凝土施工時，內(nèi)部的冷卻水管通水也能降低混凝土的溫度。另外，將混凝土攪拌運(yùn)輸車外表面噴水降溫、包裹蓬布，避免直曬；混凝土澆筑過程中防曬、防風(fēng)、且收漿后覆蓋保溫養(yǎng)生等措施都能抑制塌落度損失。

2 抑制混凝土坍落度損失的措施

水泥混凝土坍落度經(jīng)時損失過大由多種因素造成的，主要采用以下方法控制。

2.1 減水劑后摻法

砂、石、水泥、水先行拌合之后再摻加減水劑，因為水泥水化時，在有石膏的環(huán)境中C3A、C4AF能迅速生成鈣礬石。而C3A、C4AF明顯減少后，再加入減水劑，此時摻加的減水劑能充分地被C2S、C3S吸附，礦物顆粒間的動電電位明顯提高，并能在一定時間范圍內(nèi)保持相對穩(wěn)定，從而拌和物產(chǎn)生較明顯的和易性好、坍損小。

2.2 摻緩凝劑法

緩凝劑能延遲水泥水化反應(yīng)，延長混凝土凝結(jié)時間，合理使用緩凝劑可使混凝土拌和物能在較長時間內(nèi)坍損較小。

2.2.1 有機(jī)緩凝劑

常見的檸檬酸、葡萄糖酸、水楊酸等及其鹽、多元醇及其衍生物，這類緩凝劑受溫度影響較小。糖類如葡萄糖、蔗糖、糖蜜等及其衍生物，原料廣泛、價格低廉、緩凝作用較穩(wěn)定而廣泛采用。經(jīng)有關(guān)試驗表明，市場上廠家過期或報廢的果汁，經(jīng)有效過濾后適量摻入對混凝土凝結(jié)時間的延長效果要優(yōu)于葡萄糖酸鈉。

2.2.2 無機(jī)緩凝劑。

目前應(yīng)用較廣泛的是磷酸鹽、偏磷酸鹽。無機(jī)緩凝劑往往在水泥表面形成一層難溶的薄膜，對水泥顆粒的水化起屏障作用，導(dǎo)致水泥水化減緩，延長水泥的凝結(jié)時間，坍損速率減小。

2.3 優(yōu)選與水泥的適應(yīng)的外加劑

適應(yīng)性調(diào)整過程中若發(fā)現(xiàn)摻入外加劑的混凝土拌合物在攪拌后出現(xiàn)泌漿、抓地（稀漿泌至表面，砂石下沉且緊貼地面，很難鏟動）時，說明外加劑與水泥適應(yīng)性不好。應(yīng)重新調(diào)整試驗。若使用攪拌機(jī)攪拌，試拌數(shù)量不宜少于15L，并且在試拌前應(yīng)用相同配比的砂漿潤濕攪拌機(jī)內(nèi)壁和鐵盤，防止試拌量小而失準(zhǔn)。

2.4 多做模擬實際環(huán)境的坍落度損失試驗

做混凝土坍落度損失試驗時，筆者認(rèn)為大多數(shù)試驗人員只在試驗室常溫下進(jìn)行，而施工現(xiàn)場氣溫、風(fēng)速、光照、濕度與室內(nèi)不同，還應(yīng)針對性在室外或室內(nèi)模仿高溫、低溫、有風(fēng)、光照等環(huán)境下的坍損試驗，才能真正做到實用化、真實模擬現(xiàn)場環(huán)境，有針對性的指導(dǎo)施工。

有些外加劑廠家為追求最大利潤，進(jìn)場的每批外加劑質(zhì)量參差不齊，每批使用前都應(yīng)取樣試拌，符合要求才能收貨。

3 結(jié)束語

應(yīng)針對性地對影響混凝土坍落度損失的膠凝材料、骨料、外加劑、單位體積用水量、水化熱原因和溫度等質(zhì)量方面多加控制，才能較好地減少坍落度損失。以上各種因素的質(zhì)量波動是多種原因造成的，從各種因素的源頭上分析產(chǎn)生波動的原因并加以控制，以減少材料到場后因波動而被迫多做各種試驗來減小混凝土坍損才是重中之重。

[1]丘衛(wèi)昌 商品混凝土經(jīng)時損失及控制[J]，《福建建材》，2008年04期

[2]張登祥 楊偉軍，預(yù)拌混凝土坍落度損失機(jī)理及控制技術(shù)研究[J]，《中外公路》，2009年01期

[3]梁永富 孫瑜 張俊，混凝土坍落度損失分析與控制措施[J]，《西部交通科技》，2012年06期