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【摘 要】：混凝土坍落度損失是混凝土施工中困撓工程技術(shù)人員的一項(xiàng)難題。隨著工程建設(shè)技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)代混凝土工藝對(duì)混凝土工作性能的要求越來(lái)越高，不僅有高強(qiáng)度、高耐久性等要求，而且要求具有較高的工作性。在混凝土施工中，混凝土坍落度是混凝土拌合物工作性的一個(gè)重要指標(biāo)，坍落度損失過(guò)大的問(wèn)題嚴(yán)重影響施工進(jìn)度及工程質(zhì)量，保持和減小混凝土坍落度損失是控制混凝土的質(zhì)量的重要保證。

【關(guān)鍵詞】：混凝土 坍落度 損失 控制

1、前言

水泥混凝土是當(dāng)今世界上使用量最大、使用范圍最廣的建筑材料之一，已普遍應(yīng)用于各類土木建筑工程、公路工程建設(shè)中。隨著建設(shè)工程技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)代混凝土工藝要求混凝土在流動(dòng)性、和易性等方面具有良好的性能，以滿足集中攪拌、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、泵送、不振搗、自流平、自密實(shí)等過(guò)程的要求。

新拌制的混凝土，隨著時(shí)間的推移會(huì)逐漸變稠、變硬，并產(chǎn)生強(qiáng)度，這就是混凝土的凝結(jié)硬化過(guò)程。而反映在坍落度的變化上，就是坍落度逐漸損失，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(gè)技術(shù)難題?；炷恋氖┕け仨氁笥凶銐虻奶涠?，這一坍落度不是指新拌混凝土攪拌結(jié)束時(shí)的坍落度，而是指到達(dá)工地后澆筑時(shí)的坍落度。坍落度損失過(guò)大的問(wèn)題嚴(yán)重影響施工進(jìn)度及工程質(zhì)量。

2、混凝土塌落度損失機(jī)理

混凝土塌落度損失是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題。水泥水化過(guò)程中，由于物理分散與化學(xué)分散，液相中的粒子增多；分散的粒子由于布朗運(yùn)動(dòng)、重力、機(jī)械攪拌三種力的作用，粒子產(chǎn)生凝聚，以降低整個(gè)系統(tǒng)的能量。

假設(shè)系統(tǒng)中最初的水泥顆粒數(shù)為n(個(gè)ml),由于碰撞而使顆粒減少一半的時(shí)間為t/2，稱之位半衰期，可以認(rèn)為是混凝土塌落度減少一半的時(shí)間。

式中：K-實(shí)驗(yàn)常數(shù)；α-水泥粒子半徑； -水泥密度；W/C-水灰比；T-絕對(duì)溫度； -兩個(gè)水泥粒子相互作用位能曲線上的最大值，或稱為阻止水泥粒子凝聚的勢(shì)壘。

上式表征了混凝土拌合物塌落度經(jīng)時(shí)變化的一般規(guī)律?？梢?jiàn)，水泥越細(xì)，也即α越小，塌落度損失越大。溫度越高，塌落度損失也越大。但是，這些都屬于試驗(yàn)條件，要控制塌落度損失，關(guān)鍵是控制勢(shì)壘 的大小。

兩個(gè)水泥粒子間相互作用曲線如圖1所示?？梢?jiàn)，控制混凝土塌落度損失可以從兩方面入手，一是降低水泥粒子的分散與凝聚，也即能控制水泥粒子之間作用范圍在某一程度，使 曲線在某一時(shí)間范圍內(nèi)處于穩(wěn)定狀態(tài)；其次是增大靜電斥力位能曲線，使 曲線在某一時(shí)間范圍內(nèi)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖1 水泥粒子間相互作用位能曲線（分散狀態(tài)）

3、引起混凝土坍落度損失的原因

坍落度主要是指混凝土的塑化性能和可泵性能，即和易性，具體來(lái)說(shuō)就是保證施工的正常進(jìn)行，其中包括混凝土的流動(dòng)性、粘聚性和保水性。所謂混凝土“坍落度損失”是指隨著時(shí)間的推移，新拌的混凝土由于硬化而失去和易性的現(xiàn)象。影響混凝土塌落度的主要有用水量、水灰比、砂率以及包括水泥品種、骨料條件、時(shí)間和溫度、外加劑等幾個(gè)方面影響，且這些因素相互關(guān)聯(lián)。

3.1 單位體積用水量和水灰比

單位體積用水量是指在單位體積水泥混凝土中，所加入水的質(zhì)量，它是影響水泥混凝土工作性能的最主要因素。新拌混凝土的流動(dòng)性主要是依靠集料及水泥顆粒表面吸附一層水膜，從而使顆粒間比較潤(rùn)滑。而粘聚性也主要是依靠水的表面張力作用，如用水量過(guò)少，則水膜較薄，潤(rùn)滑效果較差；而用水量過(guò)多，毛細(xì)孔被水分填滿，表面張力的作用減小，混凝土的粘聚性變差，易泌水。在相同條件下，增大水灰比可有效減小坍落度損失率，其主要原因是用水量的增大，部分彌補(bǔ)了由于高溫蒸發(fā)而失去的水分，使其在一定時(shí)間內(nèi)坍落度值變化較小。但水灰比的增大要以保證強(qiáng)度為前提。

3.2 水泥

水泥中的主要礦物成分是C3S、C2S、C3A、C4AF。不同礦物成分對(duì)減水劑的吸附作用大小不同。減水劑的主要作用是吸附在水泥礦物的表面，降低分散體系中兩相問(wèn)的界面自由能，提高分散體系的穩(wěn)定性。在相同條件下，水泥成分中對(duì)減水劑的吸附性大小依次為C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。若水泥中C3A、C4AF含量較大，則大量減水劑被其吸附，占水泥成分較多的C3S和C2S就顯得吸附量不足，動(dòng)電電位顯下降，導(dǎo)致混凝土坍落度損失，這是造成摻減

水劑的混凝土坍損的根本原因。所以，水泥中C3A、C4AF含量較高的混凝土坍落度損失較大，反之較小。在水泥水化過(guò)程中，3mm～30mm 的熟料顆粒主要起強(qiáng)度增長(zhǎng)作用，而大于60μm的顆粒則對(duì)強(qiáng)度不起作用，小于10μm的顆粒主要起早強(qiáng)作用，3μm以下的顆粒只起早強(qiáng)作用。小于10μm的顆粒需水量大。流變性好的水泥，10μm以下顆粒應(yīng)少于10％。顆粒越淺談混凝土坍落度損失的原因分析及其預(yù)控措施細(xì)，細(xì)顆粒越多，增大早期水化放熱，這必將加劇塌落度損失。

3.3 集料

集料的特性包括集料的最大粒徑、形狀、表面紋理（卵石或碎石）、級(jí)配和吸水性等，這些特性將不同程度地影響新拌混凝土的和易性。其中最為明顯的是，卵石拌制的混凝土拌合物的流動(dòng)性較碎石的好。集料的最大粒徑增大，可使集料的總表面積減小，拌合物的工作性能也隨之改善。集料的級(jí)配對(duì)混凝土的保水性和粘聚性影響很大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使拌合物顯得粗澀、粗集料離析、水泥漿流失，甚至出現(xiàn)潰散等不良現(xiàn)象。良好的集料級(jí)配可有效地減少坍損，從而配制出流動(dòng)性好、坍落度損失小的混凝土。

3.4 外加劑和摻和料的影響

摻加適量需水量小的優(yōu)質(zhì)粉煤灰或微細(xì)礦粉對(duì)于提高混凝土的和易性及抑制坍落度損失有利。不同種類的化學(xué)外加劑對(duì)混凝土的塌落度損失有著不同的影響。在拌制混凝土?xí)r，加入外加劑的時(shí)間選擇也影響混凝土坍落度損失的大小。加入減水劑后，混凝土坍落度值對(duì)單位用水量的敏感性增強(qiáng)，加上大幅度減水使水灰比有較大的降低，同樣蒸發(fā)量會(huì)使坍落度降低比基準(zhǔn)混凝土大。

3.5 環(huán)境影響

引起混凝土坍落度損失的環(huán)境因素，主要有時(shí)間、溫度、濕度和風(fēng)速。對(duì)于給定組成材料性質(zhì)和配合比例的混凝土拌合物，其工作性能的變化，主要受水泥的水化速率和水分的蒸發(fā)速率所支配。水泥的水化，一方面消耗了水分；另一方面，產(chǎn)生的水化產(chǎn)物起到了膠粘作用，進(jìn)一步阻礙了顆粒間的滑動(dòng)。而水分的揮發(fā)將直接減少單位混凝土中水的含量。同樣，風(fēng)速和濕度因素會(huì)影響拌合物水分的蒸發(fā)速率，進(jìn)而影響坍落度。在不同環(huán)境條件下，要保證拌合物具有一定的工作性，必須采取相應(yīng)的改善工作性的措施。在較短的時(shí)間內(nèi)，攪拌得越完全越徹底，混凝土拌合物的和易性越好。適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，也可以獲得較好的和易性，但如果攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，由于部分水泥水化將使其流動(dòng)性降低。溫度升高也會(huì)使混凝土坍落度損失加大，這是水化速度加快的結(jié)果。因此，夏天施工的混凝土特別需要控制坍落度的損失。天氣干燥，水分容易蒸發(fā)，也促使坍落度損失。攪拌過(guò)程中氣泡的外溢也會(huì)引起坍落度損失。

4、抑制混凝土坍落度損失的措施

通過(guò)以上分析，混凝土坍落度損失過(guò)大是由多種因素造成的，因此需要根據(jù)不同的情況提出不同的解決方法，目前主要有以下方法。

4.1減水劑后摻法

即在砂、石、水泥、水拌合之后再摻減水劑。這種方法對(duì)抑制坍落度損失有明顯效果。主要是因?yàn)樗嘤鏊螅谟惺嗟沫h(huán)境中水泥中的C3A、C4AF能迅速生成鈣礬石，C3A、C4AF在體系中明顯減少，這時(shí)再加入減水劑，被C3A、C4AF吸附消耗的減水劑量顯著減少，大量的減水劑能比較充分地被C2S、C3S吸附，水泥顆粒的動(dòng)電電位明顯提高，并在一定時(shí)間內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定，直接表現(xiàn)為混凝土的和易性好，坍落度損失較小，這種方法簡(jiǎn)單便于應(yīng)用。但此方法作用有一定限度，使用上有一定局限性。

4.2摻緩凝劑法

緩凝劑對(duì)水泥緩凝的作用理論有吸附理論、生成絡(luò)鹽理論、沉淀理論和控制氫氧化物結(jié)晶生長(zhǎng)理論。多數(shù)有機(jī)緩凝劑有表面活性，它們?cè)诠?/span>—液界面產(chǎn)生吸附，改變固體粒子表面性質(zhì)，即親水性。由于吸附作用，它們的分子中羥基在水泥粒子表面阻礙水泥水化過(guò)程，使晶體相互接觸受到屏蔽，改變了結(jié)構(gòu)形成過(guò)程。緩凝作用機(jī)理的另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，緩凝劑吸附在Ca(OH)2上，抑制了其繼續(xù)生長(zhǎng)，在達(dá)到一定過(guò)飽和度之前，Ca(OH)2的生長(zhǎng)將停止。這個(gè)理論重點(diǎn)放在緩凝劑在Ca(OH)2上的吸附，而不是在水化產(chǎn)物上吸附。但是研究表明僅僅抑制或改變Ca(OH)2的生長(zhǎng)和狀態(tài)不足以引起緩凝，而更重要的是緩凝劑在水化的C3S上的吸附。有機(jī)緩凝劑使水泥中的C3A水化減慢，選擇性地與Al2O3表面吸附的減水劑進(jìn)行交換，被交換下來(lái)的減水劑顯著提高了溶液中減水劑的濃度，為C3A、C2S吸附提供了充足的減水劑，有效地抑制了坍落度損失。

4.3調(diào)整混凝土外加劑

使用高分子量的減水劑，并與適量的保水組分配合使用，在不增加用水量的同時(shí)增加了混凝土中的游離水的含量，可緩解坍落度損失。但此方法易造成混凝土成本增加。通過(guò)物理方法把減水劑制造成不同粒徑、不同溶解速率的顆粒狀物，摻到新拌混凝土中，使其在水泥水化體系中形成不同的水化梯度，隨時(shí)補(bǔ)充由于C3A、C4AF消耗的減水劑，使體系中的減水劑始終維持在臨界膠束狀態(tài)，使坍落度不損失或損失很小。也可在減水劑外表做一層能在堿性溶液中緩慢溶解、溶解速率不同的外殼，從而控制減水劑在水泥漿體中的濃度，達(dá)到抑制坍損的目的。也可選擇適當(dāng)?shù)暮袠O性基團(tuán)的活性成分，與減水劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不斷地向水—水泥體系中緩慢釋放分散劑，控制減水劑的溶解速度并保持一定濃度，使水泥顆粒始終維持一定的動(dòng)電電位，從而達(dá)到抑制塌落度損失的目的。

4.4減少混凝土失水及低溫拌合運(yùn)輸

混凝土的溫度越高，水泥水化速度越快，水泥顆粒維持一定的動(dòng)電電位時(shí)間越短，混凝土中游離水變?yōu)榻Y(jié)合水的比例就越大。所以，新拌混凝土的溫度越高，塌落度損失越快；溫度越低，塌落度損失越慢。一般來(lái)講，溫度每上升10℃，坍落度損失增大10％～40％。在拌制混凝土之前，適當(dāng)降低砂、石料及拌合水的溫度可有效降低混凝土的溫度，抑制塌損；在裝載混凝土之前，給混凝土攪拌運(yùn)輸車澆水降溫，避免混凝土在等待進(jìn)場(chǎng)前暴曬，都達(dá)到抑制塌落度損失的目的。

5、結(jié)束語(yǔ)

影響混凝土坍落度損失的因素較多，根本原因是水泥中的不同礦物成分對(duì)減水劑吸附性大小不同。C3A和C4AF含量高的水泥易出現(xiàn)塌落度損失大的問(wèn)題。后摻法、摻緩凝劑法、降低新拌混凝土溫度等方法對(duì)控制混凝土塌落度損失效果明顯。在實(shí)際的混凝土生產(chǎn)、施工中，我們只有根據(jù)不同的施工條件、環(huán)境，不同的原材料等因素，不斷的進(jìn)行及實(shí)踐，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并選擇合適的解決措施，才能有效地解決混凝土坍落度損失的問(wèn)題，保證工程質(zhì)量。

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 摘自——《濕拌砂漿》

作者：姬曉鵬