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混凝土坍落度损失过快原因分析
2019/03/11 10:34
来源：互联网
影响混凝土坍落度损失的因素十分复杂，如水泥水化放热及矿物组成、外加剂及掺加方式、环境条件、混凝土搅拌及运输方式、施工配合比、水泥用量和矿物掺合料用量等。......
随着混凝土工艺和性能的发展，高性能混凝土、自密实混凝土等相继得到广泛应用。这些混凝土施工不再单纯考虑混凝土的强度，还要考虑混凝土的耐久性和施工性。混凝土在拌合站开始搅拌至运到现场进行浇筑，中间需要运输、停放的时间，这期间会使混凝土的和易性变差，混凝土的这种现象又称为坍落度经时损失。混凝土的坍落度损失直接影响了混凝土的施工性，给施工带来困难，可能造成施工事故，而且影响硬化混凝土的质量。因此，分析引起混凝土坍落度过快的原因，对于预防混凝土坍落度损失具有指导意义，从而提高混凝土的施工性。
影响混凝土坍落度损失的因素十分复杂，如水泥水化放热及矿物组成、外加剂及掺加方式、环境条件、混凝土搅拌及运输方式、施工配合比、水泥用量和矿物掺合料用量等。论文主要从以下几个方面探讨引起混凝土坍落度损失的原因。
1. 混凝土坍落度损失影响因素-水泥
水泥熟料的矿物组成和其矿物形态，直接影响到水泥水化硬化的进程以及对外加剂的吸附，因此对混凝土的施工性能有很大的影响。水泥水化消耗自由水，并产生水化产物，使新拌混凝土的黏度增大是导致坍落度损失的主要原因。水泥熟料四大矿物为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。其中铝酸三钙水化最快，如果没有合适的调凝组分，铝酸三钙很快水化生成片状的水化铝酸四钙，这些水化产物相互搭接，致使新拌混凝土很快丧失流动性。硅酸三钙水化反应也很快，并且由于硅酸三钙是水泥熟料中含量高的矿物，其水化程度直接影响浆体的凝结硬化。因此，熟料中铝酸三钙和硅酸三钙含量的水泥，特别是铝酸三钙含量高的水泥，初期水化快，易造成混凝土坍落度损失。
水泥组分中的石膏也会对混凝土的坍落度产生很大影响。在水泥粉磨过程中，由于熟料温度很高，会使水泥所用的二水石膏发生脱水形成半水石膏、无水石膏，使硫酸盐的活性增加。因二水石膏的溶解度和溶解速率小于半水石膏，但大于无水石膏，故石膏能调节水泥硬化凝结时间。掺入一定量石膏后，会使水泥水化速度变慢，但掺入石膏量不足或过多时，反而会使水泥的水化速度增快，导致浆体丧失流动性。石膏存在时，C3A与石膏反应生成钙矾石。如石膏的活性与C3A匹配，则生成凝胶状钙矾石，覆盖在C3A面，抑制其水化，这时混凝土工作性良好。如果石膏活性不足，生成针棒状钙矾石及水化铝酸钙，造成水泥浆体流动性丧失。如石膏含量过大，则会生成条状次生石膏导致流动性丧失。
水泥生产厂家为了提高水泥的标号，最简单的方法就是添加适量的助磨剂以提高水泥的比表面积，改变水泥颗粒级配，使水泥颗粒堆积体重空隙率增大，需水量增大，导致水泥水化反应加快，坍落度损失增大，施工性不好。
水泥熟料在生产过程中由原材料带入少量的碱，部分碱固熔到熟料矿物中，部分以可溶性碱的形式存在。可溶性碱对水泥的水化有促进作用，对混凝土的施工性和强度都产生影响。有专家研究过碱与混凝土外加剂适应性问题，研究指出：可溶性碱加快了水泥的水化反应，从而导致了水泥的需水量增加，坍落度减小，坍落度损失增大。
2.混凝土坍落度损失影响因素-外加剂
现如今，外加剂和水泥的种类繁多，不同的外加剂与不同种类的水泥之间的相容性也有很大的区别。水泥与外加剂的相容性与其对外加剂的吸附量有关。外加剂主要被吸附到水化产物表面。凡是水化快和产生的水化产物比表面积大的水泥，吸附的外加剂就越多，与外加剂的相容性就越差。水泥熟料的矿物组成中，水化最快的是C3A，其水化产物比表面积较大，因此对外加剂吸附较大。水泥中几种矿物对外加剂的吸附能力为：
C3A＞C4AF＞C3S＞C2S
在水泥开始搅拌后，外加剂随之被吸附到水泥颗粒表面，首先吸附减水剂并迅速起水化反应的是C3A、C4AF，而在水泥矿物组成中占绝大部分的C3S和C2S开始吸附并水化反应时液相中外加剂的浓度已经变得很低，且水泥颗粒表面的电位值减小，故混凝土的和易性变差，坍落度变小。
3. 混凝土坍落度损失影响因素-矿物掺合料
为了提高混凝土的性能和降低混凝土的成本，在混凝土配制过程中，往往将矿物掺合料掺加到混凝土中。矿物掺合料改善了水泥的颗粒级配，从而减少了需水量，有利于改善混凝土的流动性。同时，矿物掺合料的反应为潜在的水化反应和火山灰效应，其降低了水化初期水泥对水的消耗，也有利于改善混凝土的流动性。但是，当粉煤灰的含碳量超过5%时，由于碳对水和外加剂的吸附，导致混凝土坍落度降低，也增加了混凝土坍落度损失。
4. 混凝土坍落度损失影响因素-骨料
普通混凝土中，骨料的体积占到60%以上。骨料是混凝土中承受荷载、抵抗侵蚀和增强混凝土体积稳定性重要的组成材料，因此，骨料的性能对混凝土拌合物的性能有直接影响。若拌制混凝土时采用的骨料比较干，且骨料的吸水率较大，就会吸取混凝土中大量的水分，使自由水减少，导致混凝土拌合物的坍落度变小，即坍落度损失增大。若骨料的级配不好，则会造成拌合物的和易性差，易产生泌水离析等问题；若骨料过细，则比表面积增大，会加大对水分的吸收，所以在相同用水量的情况下，混凝土的坍落度变小。
5. 混凝土坍落度损失影响因素-含气量
新拌混凝土是由“液-固-气”三相组成的体系。其中空气体积约占1%～3%，以球形微细气泡形式存在，并吸附于固体颗粒表面，能够起到“滚珠”或“轴承”的作用，使骨料之间的摩擦力减小，增大混凝土的流动性。如果这些气泡在混凝土中不稳定，将不断地从混凝土中逸出，使混凝土的流动性减小，混凝土坍落度损失增大。
6.混凝土坍落度损失影响因素-施工环境
施工环境中的温度和湿度是影响混凝土坍落度损失的两个主要因素。环境中温度过高，水泥的水化速度变快，水泥浆体的稠度增大，混凝土坍落度损失增大。环境相对湿度越小，水分蒸发越快，浆体流动性越小，混凝土坍落度损失加大。
7. 总结
混凝土坍落度损失过快是混凝土施工中的一种常见现象，直接影响到混凝土浇筑的操作性和施工进程，导致混凝土坍落度损失过快的因素种类繁多，正确分析影响混凝土坍落度损失过快的因素对提高混凝土施工效率，提高混凝土耐久性具有重要意义。
编辑：梁爱光
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