【干货分享】混凝土坍落度经时损失及其影响因素
发布时间：2022-06-29
来 源 ：武汉华轩高新
1引言 商品混凝土具有提高混凝土质量、减小环境污染、节约施工现场用地、降低劳动强度、提高工效等诸多方面的优点，因此在现代化建筑施工中得到了广泛应用。同时，随着建筑施工技术的不断进步，客观上对混凝土工作性的要求越来越高，这就要求混凝土在经过了较长时间的运输和停放以后仍能维持较高的坍落度。在施工过程中，由于高温、原材料等方面的影响，造成商品混凝土坍落度损失过大，易造成堵泵和施工困难以及拆模后混凝土蜂窝麻面现象，甚至产生工程质量问题。这些因素都严重地影响商品混凝土的泵送距离和泵送高度，以及混凝土搅拌站的供应半径。本文分析了商品混凝土坍落度损失机理及影响因素和控制措施。 2混凝土坍落度经时损失机理 一般认为坍落度经时损失的机理在以下几个方面： (1)体系中游离水的减少，水泥水化反应发生时，水泥水化产物会吸附一部分游离水，另外由于温度原因造成游离水的蒸发造成了混凝土中游离水的减少；此外，分子作用力和外力等作用促进了水化产物的凝聚。 (2)外加剂作用的减弱，随着时间的延长，高效减水剂吸附在水化产物表面，部分减水剂被水化产物包裹，还有部分减水剂随着水化反应的发生而被消耗掉，因此造成水泥颗粒之间的斥力减小，水泥颗粒絮凝，从而使混凝土坍落度变小。 (3)水泥的水化反应，水泥在水化过程中会产生大量的Ca(oH)2以及C-S—H等水化产物，这会增加体系的黏度，从而使混凝土的坍落度经时损失增大。服部健一通过对水泥粒子作用机理进行深入研究，认为水泥颗粒的物理凝聚本质上是水泥粒子在布朗运动、重力等作用下，微粒之间的相互吸附、靠近，并且服部健一根据水泥粒子碰撞理论，给出了水泥粒子半衰期(即水泥粒子由于碰撞而减少一半的时间)的计算公式，如式(1)所示： T1/2=2兀a2/(3K)(1+ρaW/C)e[Vmax/(KT)](1) 式中：K—试验常数；a—水泥粒子半径；W/C—水胶比；ρa—水泥密度；T—绝对温度；Vmax—势垒。 由式(1)可以看出：水泥粒子半衰期是一个与水灰比正相关、温度负相关的函数。 3混凝土坍落度损失影响因素 3.1水泥因素 (1)水泥组分中C3A与C4AF水化速率要快于C3S和C2S，并且C3A和C4AF对外加剂的吸附能力也比较强，因此如果水泥中C3A和C4AF的含量较高，则大量外加剂被其吸附，且水化速率较快，造成C3S和C2S吸附量不足，导致坍落度快速减小，坍落度经时损失加大。 (2)水泥本身的细度对坍落度损失也有很大影响，水泥越细，水泥的比表面积越大，在相同条件下水泥的需水量越大，水泥的水化反应越快，造成坍落度的加剧损失。 3.2骨料因素 骨料砂石的含泥量对混凝土的坍落度经时损失影响也比较大，尤其是现在使用较为广泛的第三代减水剂——聚羧酸系减水剂对骨料的含泥量比较敏感。因骨料中的泥对外加剂具有很强的吸附作用，减弱了相应量的外加剂的效能，造成了坍落度损失的加大。 3.3外加剂因素 在商品混凝土配制中常用的外加剂为减水剂，减水剂对提高商品混凝土的和易性与力学性能具有重大作用。现在一般采用复合型高效减水剂，在高效减水剂中复合其它外加剂是控制商品混凝土坍落度损失的一种简便、有效的措施之一。实践和研究证明，高效减水剂和缓凝剂复合使用，可使商品混凝土在施工浇筑前不因水化而出现流动度明显降低的现象，有助于解决商品混凝土损失的问题。近年来聚羧酸型减水剂的开发和应用，为商品混凝土坍落度损失的控制提供了有效的技术途径。根据笔者的实践表明，聚羧酸型减水剂不仅具有良好的减水性能，而且在减小坍落度损失方面也具有良好的性能。 以下是聚羧酸外加剂不同掺量对坍落度损失的对比试验。 由图1可以发现，当外加剂掺量增加时，混凝土初始坍落度增加，而坍落度保持能力更趋于稳定，但当掺量过高时，会产生泌水现象。 3.4环境温度因素 通过实践和试验可以得知，当温度较高时，混凝土坍落度损失较大。温度越高，水泥的水化反应速率越快，造成坍落度损失增大；同时由于高温，混凝土体系中的自由水蒸发也加快，进一步使得坍落度损失加大。因此环境温度也是对混凝土坍落度经时损失一个重要的影响因素。 3.5配合比因素 (1)砂率 在水泥浆用量一定的条件下，砂率过大，导致骨料的总表面积增大，此时，包裹在骨料上的水泥浆厚度变薄，润滑作用减小，混凝土拌合物坍落度降低。当砂率过小时，虽然骨料的总表面积有所减小，但砂浆量也减小，粗骨料没有足够的砂浆起包裹润滑作用，此时的混凝土显得粗涩，和易性差，混凝土拌合物坍落度小。 (2)矿物掺和料 由于矿物掺合料表面光滑致密，在拌合混凝土时，其分散在水泥粒子间，这些致密的颗粒起到了分散剂的作用；矿物掺合料的加入减缓了水化反应，使整个体系的反应速率减慢：掺合料的加入，大大降低了水泥水化热，也就降低了拌合物的内部温升。因此合理使用矿物掺和料是减小坍落度经时损失的有效手段。 4结果与讨论 (1)选择低C3A含量的水泥，以及适合的细度可以有效降低混凝土的坍落度经时损失。 (2)保证粗细骨料的洁净度。 (3)在混凝土坍落度经时损失较大时，可以适当提高外加剂掺量，提高混凝土的工作性能。 (4)充分考虑环境温度，尽量避开高温时浇筑混凝土，在夏季高温浇筑时可以适当降低拌合用水和骨料的温度。 (5)优化配合比，选择最适合的砂率及矿物掺和料的使用，可以减小坍落度损失。
