影響混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失的主要因素分析

1、影響混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失的主要因素分析1引言目前，我國(guó)商品混凝土應(yīng)用的最為廣泛，其特點(diǎn)在于集中拌制、商品化供應(yīng)。這就將混凝土從傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場(chǎng)分離出來(lái)，是工程施工技術(shù)的一種革新，同時(shí)也是混凝土發(fā)展的一種必然趨勢(shì)。隨著現(xiàn)在商品混凝土的大范圍應(yīng)用，這就要求混凝土在經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸和停放以后仍然能夠維持比較高的坍落度。在施工過(guò)程中，坍落度的損失很容易造成堵泵和施工困難以及拆模以后混凝土的蜂窩麻面現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生工程質(zhì)量問(wèn)題。這些都嚴(yán)重地影響到了商品混凝土的泵送距離和泵送高度以及商品混凝土攪拌站的供應(yīng)半徑。2混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失機(jī)理通常認(rèn)為，坍落度損失的機(jī)理在于幾個(gè)方面：(1)因?yàn)樗嗨磻?yīng)的發(fā)生，

2、同時(shí)還有一部分游離水吸附于水化產(chǎn)物表面，另外一些游離水不斷蒸發(fā)，造成混凝土拌合物中的游離水逐漸減少，再加上分子作用力和外力等作用促進(jìn)了水化產(chǎn)物的凝聚。(2)對(duì)于摻高效減水劑的混凝土，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，減水劑的減水作用降低，這也造成混凝土坍落度的損失。因?yàn)楦咝p水劑吸附在水化產(chǎn)物表面，部分減水劑被水化產(chǎn)物包裹，還有部分減水劑隨著水化反應(yīng)的發(fā)生而被消耗掉，因此造成水泥顆粒之間的斥力減小，水泥顆粒絮凝，從而使混凝土坍落度變小。(3)由于水泥的水化作用，水泥在水化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的Ca(OH)2以及C-S-H等水化產(chǎn)物，這會(huì)增加體系的黏度，從而使混凝土的坍落度經(jīng)時(shí)損失增大。實(shí)際工程中，減水劑等外加劑的廣

3、泛應(yīng)用會(huì)增強(qiáng)水泥的分散作用，使水泥顆粒的反應(yīng)面積增大，因此，摻混凝土外加劑特別是減水劑的混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失會(huì)更大。同時(shí)減水劑中大量的極性集團(tuán)與一些金屬離子產(chǎn)生絡(luò)合物，造成液相中的離子濃度降低，加速了水泥水化初期的速度，使得整體混凝土體系的黏度增加，導(dǎo)致混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)損失。3影響混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失的因素分析3.1膠凝材料3.1.1水泥細(xì)度水泥水化的過(guò)程是水泥熟料與水的反應(yīng)過(guò)程，在這一過(guò)程中，水泥熟料與水不斷反應(yīng)生成水化物，使得液相減少。溫漢美的研究表明，在水泥水化過(guò)程中，330m的熟料顆粒主要起強(qiáng)度增長(zhǎng)作用，而大于60m的顆粒則對(duì)強(qiáng)度不起作用，小于10m的顆粒主要起早強(qiáng)作用，3m以下的顆

4、粒只起早強(qiáng)作用。小于10m的顆粒需水量大。流變性好的水泥10m以下顆粒應(yīng)少于10%。顆粒越細(xì)，細(xì)顆粒越多，需水量越大，早期強(qiáng)度越高，這必將加劇坍損。同時(shí)由于水化反應(yīng)的進(jìn)行，固相增多，固體顆粒之間相互聯(lián)結(jié)，從而導(dǎo)致混凝土的坍落度損失。因此，混凝土的流動(dòng)性與水泥的水化過(guò)程有著重要的關(guān)系：水泥的水化速度越快，混凝土的坍落度損失也就越大。在相同條件下，水泥顆粒越細(xì)，用其拌制混凝土需水量就越大，水化反應(yīng)越劇烈，這必然導(dǎo)致新拌混凝土的坍落度損失。另一方面，水泥顆粒越細(xì)水泥顆粒的數(shù)量越多，在相同的水灰比條件下，水泥顆粒之間的距離也就越小，在發(fā)生水化反應(yīng)時(shí)，生成的水化物能夠很容易的相互聯(lián)結(jié)在一起，造成混凝土坍

5、落度的損失。在水泥熟料磨細(xì)過(guò)程中設(shè)法使熟料顆粒形成合理的、大小不同的顆粒級(jí)配，顆粒間相互填充，形成最低孔隙率，從而優(yōu)化水泥石結(jié)構(gòu)性能。水泥中粗細(xì)顆粒級(jí)配恰當(dāng)，則可得到良好的流變性能。用這種水泥配制的混凝土流動(dòng)性好、需水量低、坍落度損失小。3.1.2水泥熟料礦物成分鋁酸鹽礦物成分對(duì)減水劑的吸附能力要大于硅酸鹽礦物，并且吸附量越大，適應(yīng)性越差。隨著鋁酸三鈣（C3A）含量的升高，混凝土坍落度損失明顯增大。因?yàn)殇X酸鹽含量較高，特別是C3A含量較高的水泥，C3A會(huì)對(duì)聚羧酸系減水劑進(jìn)行吸附，影響硅酸鹽礦物硅酸三鈣（C3S）和硅酸二鈣（C2S）對(duì)聚羧酸系減水劑的吸附，同時(shí)，劉厚奮等人的研究表明，C3A水化熱

6、大，水化反應(yīng)的速率快，容易造成坍落度損失和減水率低。3.2礦物摻合料目前,在配置高性能混凝土?xí)r，會(huì)添加如粉煤灰類(lèi)的礦物摻合料，其優(yōu)點(diǎn)在于可以降低成本和改善混凝土的和易性、強(qiáng)度和耐久性。黃煜鑌等人的實(shí)驗(yàn)表明，摻粉煤灰和礦渣以后能夠有效地控制混凝土的坍落度經(jīng)時(shí)損失的趨勢(shì)。其原因在于：1)由于礦物摻合料其表面光滑致密，在拌合混凝土?xí)r，其分散在水泥粒子間，這些致密的顆粒起到了分散劑的作用，并且這種物理的分散效果不會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而減弱；2)礦物摻合料的加入減緩了水化反應(yīng)，使整個(gè)體系的反應(yīng)速率減慢；3)大摻量礦物摻合料體系中，由于摻合料高效減水劑的飽和吸附量低，故整個(gè)體系的高效減水劑飽和吸附量低，混凝土

7、拌合物液相中殘存減水劑的濃度就高；4)摻合料，特別是粉煤灰，具有的保水作用，減少了水分的外溢；5)摻合料的加入，大大降低了水泥水化熱，也就降低了拌合物的內(nèi)部溫升。3.3環(huán)境溫度張登祥通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出早期的坍落度損失與混凝土的溫度成正比，溫度較高時(shí)，坍落度損失較大。同時(shí)，坍落度損失的大小與初始坍落度成正比，初始坍落度越大，坍落度損失也越大，因此不宜使用在設(shè)計(jì)時(shí)提高初始坍落度的方法來(lái)抵消預(yù)計(jì)會(huì)產(chǎn)生的坍落度損失，如圖1和圖2所示。許將也通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出環(huán)境溫度越高，混凝土坍落度的損失越大的結(jié)果，如表1所示。究其原因，在于環(huán)境溫度越高，水泥的水化速度越快，導(dǎo)致混凝土的坍落度損失越大。與此同時(shí)，在較高的溫度下，

8、水分蒸發(fā)的較快，這也影響著混凝土坍落度損失。3.4地材杜毅、白榮良等人的研究表明，砂和石子中的含泥量對(duì)混凝土的坍落度影響較大，具體體現(xiàn)在：隨著砂中的含泥量的增加，混凝土的坍落度值下降，在砂的含泥量為1%時(shí)最為明顯；石子中的含泥量每增大1%，混凝土的坍落度減小10mm以上，并且坍落度減小的程度會(huì)隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高成倍增加。在實(shí)際工程應(yīng)用中，應(yīng)盡量選擇含泥量較少的砂石，如受到環(huán)境限制，無(wú)法獲得較少含泥量的砂石，則應(yīng)適當(dāng)提高減水劑的摻量來(lái)減小混凝土坍落度損失。3.5混凝土配合比3.5.1水灰比水灰比的大小由混凝土強(qiáng)度來(lái)決定，不能隨意進(jìn)行改變。當(dāng)水泥漿用量一定時(shí)，水灰比越大，水泥漿越稀，混凝土拌

9、合物的黏聚性和保水性越差，產(chǎn)生流漿和離析現(xiàn)象，混凝土的坍落度會(huì)有減小的趨勢(shì)。究其原因，是因?yàn)榇藭r(shí)粗細(xì)骨料沒(méi)有被足夠的水泥漿體包裹，潤(rùn)滑作用嚴(yán)重不足，骨料之間的摩擦力增大，混凝土拌合物流動(dòng)性降低。水灰比越小，水泥漿越干稠，混凝土拌合物的流動(dòng)性越差，坍落度也越小。為增加混凝土的流動(dòng)性可以采用適當(dāng)摻減水劑或者同時(shí)增加水和水泥用量的方法，盡量避免單純提高用水量的方法。因?yàn)樗冶冗^(guò)高會(huì)使混凝土的黏聚性和保水性變差，生產(chǎn)出來(lái)的混凝土容易離析，從而影響泵送。3.5.2砂率楊志通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，在混凝土不同的砂率中應(yīng)該有一個(gè)合理的砂率值，如表2所示，此時(shí)砂率為39%，混凝土的坍落度經(jīng)時(shí)損失相對(duì)較小。其原因在于，在

10、水泥漿用量一定的條件下。砂率過(guò)大，導(dǎo)致骨料的總表面積增大，此時(shí)，包裹在骨料上的水泥漿厚度變薄，潤(rùn)滑作用減小，混凝土拌合物坍落度降低。當(dāng)砂率過(guò)小時(shí)，雖然骨料的總表面積有所減小，但砂漿量也減小，粗骨料沒(méi)有足夠的砂漿起包裹潤(rùn)滑作用，此時(shí)的混凝土顯得粗澀，和易性差，混凝土拌合物坍落度小。4結(jié)論及建議由以上分析可知，控制混凝土坍落度，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的因素：1）充分認(rèn)識(shí)到膠凝材料的特性。可以添加緩凝劑延緩C3A等鋁酸鹽的水化反應(yīng)或者添加保坍劑，以解決水泥細(xì)度對(duì)混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失的影響。2）合理適量添加礦物摻料。適量摻加粉煤灰等摻合料，可以節(jié)約水泥同時(shí)降低造價(jià)，還可以降低混凝土水化熱，提高其后期強(qiáng)度。3）充分考慮環(huán)境溫度的影響。一般情況下，環(huán)境溫度越高，混凝土坍落度損失越大。因此，在夏季作業(yè)時(shí)，可以在早晚溫度較低的情況下拌制混凝土。4）應(yīng)盡量選擇含泥量較少的砂