浅谈混凝土坍落度损失的原因分析及其预控措施

     前言

      随着建设工程技术的不断提高，现代混凝土工艺对混凝土工作性能的要求越来越高。目前，商品混凝土已广泛应用于各类土木建筑工程及水利建设中，为满足运输等条件的限制，故商品混凝土比自拌混凝土坍落度要大。因此，在施工过程中，常常因坍落度损失过大，从而影响到施工进度及工程质量。特别是泵送混凝土，在高温炎热天气条件下，此问题更加突出。

    1 引起混凝土坍落度损失的原因

　   坍落度主要是指混凝土的塑化性能和可泵性能，影响混凝土坍落度主要有级配变化、含水量、衡器的称量偏差，外加剂的用量容易被忽视的还有水泥的温度几个方面。坍落度是指混凝土的和易性，具体来说就是保证施工的正常进行，其中包括混凝土的保水性、流动性和粘聚性。和易性是指混凝土是否易于施工操作和均匀密实的性能，是一个综合性能，其中包含流动性、粘聚性和保水性。影响和易性主要有用水量、水灰比、砂率以及包括水泥品种、骨料条件、时间和温度、外加剂等几个方面影响，且这些因素相互关联。

　　1.1 单位体积用水量和水灰比

　　单位体积用水量是指在单位体积水泥混凝土中，所加入水的质量，它是影响水泥混凝土工作性能的最主要因素。新拌混凝土的流动性主要是依靠集料及水泥颗粒表面吸附一层水膜，从而使颗粒间比较润滑。而粘聚性也主要是依靠水的表面张力作用，如用水量过少，则水膜较薄，润滑效果较差；而用水量过多，毛细孔被水分填满，表面张力的作用减小，混凝土的粘聚性变差，易泌水。在相同条件下，增大水灰比可有效减小坍落度损失率，其主要原因是用水量的增大，部分弥补了由于高温蒸发而失去的水分，使其在一定时间内坍落度值变化较小。但水灰比的增大要以保证强度为前提。

　　1.2 集料

　　集料的特性包括集料的最大粒径、形状、表面纹理（卵石或 碎石）、级配和吸水性等，这些特性将不同程度地影响新拌混凝土的和易性。其中最为明显的是，卵石拌制的混凝土拌合物的流动性较碎石的好。集料的最大粒径增大，可使集料的总表面积减小，拌合物的工作性能也随之改善。集料的级配对混凝土的保水性和粘聚性影响很大，严重时会使拌合物显得粗涩、粗集料离析、水泥浆流失，甚至出现溃散等不良现象。良好的集料级配可有效地减少坍损，从而配制出流动性好、坍落度损失小的混凝土。

　　1.3 水泥

　　水泥中的主要矿物成分是C₃A、C₄AF、C₃S、C₂S。不同矿物成分对减水剂的吸附作用大小不同。减水剂的主要作用是吸附在水泥矿物的表面，降低分散体系中两相问的界面自由能，提高分散体系的稳定性。在相同条件下，水泥成分中对减水剂的吸附性大小依次为C₃A＞C₄AF＞C₃S＞C₂S。若水泥中C₃A、C₄AF含量较大，则大量减水剂被其吸附，占水泥成分较多的C₃S 和C₂S 就显得吸附量不足，动电电位显下降，导致混凝土坍落度损失，这是造成掺减水剂的混凝土坍损的根本原因。所以，水泥中C₃A、C₄AF含量较高的混凝土坍落度损失较大，反之较小。在水泥水化过程中，3mm~30mm 的熟料颗粒主要起强度增长作用，而大于 60μm 的颗粒则对强度不起作用，小于10μm的颗粒主要起早强作用，3μm以下的颗粒只起早强作用。小于10μm的颗粒需水量大。流变性好的水泥，10μm以下颗粒应少于10％。颗粒越浅谈混凝土坍落度损失的原因分析及其预控措施细，细颗粒越多，增大早期水化放热，这必将加剧坍损。

　　1.4 外加剂和掺和料的影响

　　掺加适量需水量小的优质粉煤灰或微细矿粉对于提高混凝土的和易性及抑制坍落度损失有利。不同种类的化学外加剂对混凝土的坍损有着不同的影响。在拌制混凝土时，加入外加剂的时间选择也影响混凝土坍落度损失的大小。加入减水剂后，混凝土坍落度值对单位用水量的敏感性增强，加上大幅度减水使水灰比有较大的降低，同样蒸发量会使坍落度降低比基准混凝土大。

　　1.5 环境影响

　　引起混凝土坍落度损失的环境因素，主要有时间、温度、湿 度和风速。对于给定组成材料性质和配合比例的混凝土拌合物，其工作性能的变化，主要受水泥的水化速率和水分的蒸发速率所支配。 水泥的水化，一方面消耗了水分；另一方面，产生的水化产物起到了胶粘作用，进一步阻碍了颗粒间的滑动。而水分的挥发将直接减少单位混凝土中水的含量。同样，风速和湿度因素会影响拌合物水分的蒸发速率，进而影响坍落度。在不同环境条件下，要保证拌合物具有一定的工作性，必须采取相应的改善工作性的措施。在较短的时间内，搅拌得越完全越彻底，混凝土拌合物的和易性越好。适当延长搅拌时间，也可以获得较好的和易性，但如果搅拌时间过长，由于部分水泥水化将使其流动性降低。温度升高也会使混凝土坍落度损失加大，这是水化速度加快的结果。因此，夏天施工的混凝土特别需要控制坍落度的损失。天气干燥，水分容易蒸发，也促使坍落度损失。搅拌过程中气泡的外溢也会引起坍落度损失。

　　2 控制混凝土坍落度损失的措施

　　通过以上分析，混凝土坍落度损失过大是由多种因素造成的，因此需要根据不同的情况提出不同的解决方法，目前主要有以下方法。 ①优先选用硅酸盐、普通硅酸盐以及其他水化热较低的水泥。严格控制水泥的细度、C₃A 含量，以及水泥进入搅拌机前的温度，水泥入机温度不得大于40℃，新出厂的水泥需要静置几天，以降低水泥对混凝土出机温度的影响。 ②严格控制集料的级配，集料堆场应搭设遮阳棚，避免阳光直射，必要时在混凝土搅拌前对集料喷洒冷水降温。③拌合用水宜采用深井冷水，水温不应超过20℃。拌和站水管及水箱应加设遮阳和隔热设施，且应避免拌和用水在水箱中长期存放。在进行大体积混凝土施工过程时，若环境温度较高，可采用添加冰块的方法降低拌和用水的温度。④选择高分子量复合性缓凝减水剂，并与适量的保水组分配合使用，在不增加用水量的同时增加了混凝土中的游离水的含量，可缓解坍落度损失。有机缓凝剂使水泥中的C₃A 水化减慢，选择性地与Al₂O₃表面吸附的减水剂进行交换，被交换下来的减水剂显着提高了溶液中减水剂的浓度，为C₃A、C₂S 吸附提供了充足的减水剂，有效地抑制了坍落度损失。⑤ 混凝土的温度越高，水泥水化速度越快，水泥颗粒维持一定的动电电位时间越短，混凝土中游离水变为结合水的比例就越大。所以，新拌混凝土的温度越高，坍损越快；温度越低，坍损越慢。一般来讲，温度每上升10℃，坍落度损失增大10％~40％。因此，可采取降低各种原材料的温度，以达到抑制坍损的目的。

　　3 结 语

　　影响混凝土坍落度损失的因素较多，合理选用水泥、集料、外加剂和掺合料能有效控制坍落度的损失。混凝土坍落度损失是现代商品混凝土所面临的一个非常重要而又实际的问题，应在实际工作中不断结合生产及材料的具体情况，总结经验并选择合适的解决措施。