预拌混凝土坍落度损失的机理分析及解决措施

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　　[摘要]文章从水泥成分、环境条件、混凝土外加剂等多方面分析混凝土坍落度损失的机理，并提出相应的解决措施。

　　[关键词]混凝土；坍落度损失；水泥；外加剂

　　水泥混凝土材料是当今世界上使用量最大、使用范围最广的建筑材料之一，已普遍应用于各类土木建筑工程及水利建设中。随着建设工程技术的不断提高，现代混凝土工艺要求流态混凝土(FLC)和高性能混凝土(HPC)具有良好的性能，以满足集中搅拌、远距离运输、泵送、不振捣、自流平、自密实等过程的要求。目前商品混凝土的使用越来越多，坍落度损失过大的问题严重影响施工进度及工程质量。特别是泵送预拌混凝土，在高温炎热天气条件下，此问题更加突出。因此，有必要对泵送预拌混凝土坍落度损失的机理作深入分析并提出可行的解决措施。
　　
　　一、混凝土坍落度损失的原因分析
　　
　　影响混凝土坍落度损失的原因是多方面的，且这些因素相互关联。主要包括四个方面：一是水泥方面，如水泥中的矿物成分种类、SO3含量与C3A和碱含量的匹配、细度等；二是高效减水剂的化学成分、分子量、交联度、磺化程度、平衡离子浓度以及缓凝剂的种类、用量等；三是环境条件，如温度、湿度、运输时间等；四是混凝土的水灰比大小、减水剂掺入时间次序、掺和料的品种及掺加比例。
　　
　　(一)水泥中矿物成分的种类及其含量的影响

　　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。
　　
　　(二)水泥中调凝剂的形态及掺加量的影响

　　水泥生产中，石膏的掺量与C3A含量比和表面积有关，为了使石膏与C3A反应生成足够的钙矾石，沉淀在C3A土延缓C3A的水化。石膏加入硅酸盐水泥，不仅是为了调凝，更重要的还是加速阿里特的水化。其加量影响强度发展的速率和体积稳定性，因此许多国家的水泥标准中介绍了“最佳石膏量”，并且用三氧化硫(SO3)含量表示。水泥中最佳石膏量是在水灰比0.50时通过胶砂强度试验确定的。正常的凝结是由于C3S的水化形成C-S-H的结果。这时液相中铝酸盐、硫酸盐、Ca2+离子比例适宜，可能形成细粒的钙矾石而且它能使系统在整个诱导期保持流动性，随着C3S的水化和C-S-H的形成，系统将逐渐失去流动性。当C3O不足时，C3A水化较快，会产生异常凝结，因此流动度损失很快，直接表现为坍落度损失过快，所以应寻求最佳的石膏掺量。水泥中C3A含量越大碱含量越大，水泥颗粒越细石膏的最佳掺量越大。石膏的最佳掺量还和水泥的早期水化温度有关。掺入不同形态的石膏对水泥水化过程的影响也是不同的。选择最佳的石膏掺量，且掺入的石膏形态搭配合理，可有效地避免坍损，从而配制出流动性好、坍落度损失小的混凝土。
　　
　　(三)水泥的细度大小，颗粒级配的影响

　　在水泥水化过程中，3～30mm的熟料颗粒主要起强度增长作用，而大于60um的颗粒则对强度不起作用，小于10um的颗粒主要起早强作用，3um以下的颗粒只起早强作用。小于10um的颗粒需水量大。流变性好的水泥10um以下颗粒应少于10％。颗粒越细，细颗粒越多，增大早期水化放热，这必将加剧坍损。
　　
　　(四)环境条件及化学外加剂和掺和料的影响

　　一般来讲，环境温度越高，水泥水化速度越快，导致混凝土的坍落度损失越大。湿度越大，混凝土对外失水相对较少，有利于抑制坍落度损失。相同条件下，强度越高、水灰比越小的混凝土坍落度损失越大。同时，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。