混凝土坍落度損失過快原因分析
隨著混凝土工藝和性能的發(fā)展,高性能混凝土、自密實(shí)混凝土等相繼得到廣泛應(yīng)用。這些混凝土施工不再單純考慮混凝土的強(qiáng)度,還要考慮混凝土的耐久性和施工性?;炷猎诎韬险鹃_始攪拌至運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆筑,中間需要運(yùn)輸、停放的時(shí)間,這期間會(huì)使混凝土的和易性變差,混凝土的這種現(xiàn)象又稱為坍落度經(jīng)時(shí)損失?;炷恋奶涠葥p失直接影響了混凝土的施工性,給施工帶來(lái)困難,可能造成施工事故,而且影響硬化混凝土的質(zhì)量。因此,分析引起混凝土坍落度過快的原因,對(duì)于預(yù)防混凝土坍落度損失具有指導(dǎo)意義,從而提高混凝土的施工性。
影響混凝土坍落度損失的因素十分復(fù)雜,如水泥水化放熱及礦物組成、外加劑及摻加方式、環(huán)境條件、混凝土攪拌及運(yùn)輸方式、施工配合比、水泥用量和礦物摻合料用量等。本論文主要從以下幾個(gè)方面探討引起混凝土坍落度損失的原因。
1. 混凝土坍落度損失影響因素-水泥
水泥熟料的礦物組成和其礦物形態(tài),直接影響到水泥水化硬化的進(jìn)程以及對(duì)外加劑的吸附,因此對(duì)混凝土的施工性能有很大的影響。水泥水化消耗自由水,并產(chǎn)生水化產(chǎn)物,使新拌混凝土的黏度增大是導(dǎo)致坍落度損失的主要原因。水泥熟料四大礦物為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。其中鋁酸三鈣水化最快,如果沒有合適的調(diào)凝組分,鋁酸三鈣很快水化生成片狀的水化鋁酸四鈣,這些水化產(chǎn)物相互搭接,致使新拌混凝土很快喪失流動(dòng)性。硅酸三鈣水化反應(yīng)也很快,并且由于硅酸三鈣是水泥熟料中含量高的礦物,其水化程度直接影響漿體的凝結(jié)硬化。因此,熟料中鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量的水泥,特別是鋁酸三鈣含量高的水泥,初期水化快,易造成混凝土坍落度損失。
水泥組分中的石膏也會(huì)對(duì)混凝土的坍落度產(chǎn)生很大影響。在水泥粉磨過程中,由于熟料溫度很高,會(huì)使水泥所用的二水石膏發(fā)生脫水形成半水石膏、無(wú)水石膏,使硫酸鹽的活性增加。因二水石膏的溶解度和溶解速率小于半水石膏,但大于無(wú)水石膏,故石膏能調(diào)節(jié)水泥硬化凝結(jié)時(shí)間。摻入一定量石膏后,會(huì)使水泥水化速度變慢,但摻入石膏量不足或過多時(shí),反而會(huì)使水泥的水化速度增快,導(dǎo)致漿體喪失流動(dòng)性。石膏存在時(shí),C3A與石膏反應(yīng)生成鈣礬石。如石膏的活性與C3A匹配,則生成凝膠狀鈣礬石,覆蓋在C3A面,抑制其水化,這時(shí)混凝土工作性良好。如果石膏活性不足,生成針棒狀鈣礬石及水化鋁酸鈣,造成水泥漿體流動(dòng)性喪失。如石膏含量過大,則會(huì)生成條狀次生石膏導(dǎo)致流動(dòng)性喪失。
水泥生產(chǎn)廠家為了提高水泥的標(biāo)號(hào),最簡(jiǎn)單的方法就是添加適量的助磨劑以提高水泥的比表面積,改變水泥顆粒級(jí)配,使水泥顆粒堆積體重空隙率增大,需水量增大,導(dǎo)致水泥水化反應(yīng)加快,坍落度損失增大,施工性不好。
水泥熟料在生產(chǎn)過程中由原材料帶入少量的堿,部分堿固熔到熟料礦物中,部分以可溶性堿的形式存在。可溶性堿對(duì)水泥的水化有促進(jìn)作用,對(duì)混凝土的施工性和強(qiáng)度都產(chǎn)生影響。有專家研究過堿與混凝土外加劑適應(yīng)性問題,研究指出:可溶性堿加快了水泥的水化反應(yīng),從而導(dǎo)致了水泥的需水量增加,坍落度減小,坍落度損失增大。
2.混凝土坍落度損失影響因素-外加劑
現(xiàn)如今,外加劑和水泥的種類繁多,不同的外加劑與不同種類的水泥之間的相容性也有很大的區(qū)別。水泥與外加劑的相容性與其對(duì)外加劑的吸附量有關(guān)。外加劑主要被吸附到水化產(chǎn)物表面。凡是水化快和產(chǎn)生的水化產(chǎn)物比表面積大的水泥,吸附的外加劑就越多,與外加劑的相容性就越差。水泥熟料的礦物組成中,水化最快的是C3A,其水化產(chǎn)物比表面積較大,因此對(duì)外加劑吸附較大。水泥中幾種礦物對(duì)外加劑的吸附能力為:
C3A>C4AF>C3S>C2S
在水泥開始攪拌后,外加劑隨之被吸附到水泥顆粒表面,首先吸附減水劑并迅速起水化反應(yīng)的是C3A、C4AF,而在水泥礦物組成中占絕大部分的C3S和C2S開始吸附并水化反應(yīng)時(shí)液相中外加劑的濃度已經(jīng)變得很低,且水泥顆粒表面的電位值減小,故混凝土的和易性變差,坍落度變小。
3. 混凝土坍落度損失影響因素-礦物摻合料
為了提高混凝土的性能和降低混凝土的成本,在混凝土配制過程中,往往將礦物摻合料摻加到混凝土中。礦物摻合料改善了水泥的顆粒級(jí)配,從而減少了需水量,有利于改善混凝土的流動(dòng)性。同時(shí),礦物摻合料的反應(yīng)為潛在的水化反應(yīng)和火山灰效應(yīng),其降低了水化初期水泥對(duì)水的消耗,也有利于改善混凝土的流動(dòng)性。但是,當(dāng)粉煤灰的含碳量超過5%時(shí),由于碳對(duì)水和外加劑的吸附,導(dǎo)致混凝土坍落度降低,也增加了混凝土坍落度損失。
4. 混凝土坍落度損失影響因素-骨料
普通混凝土中,骨料的體積占到60%以上。骨料是混凝土中承受荷載、抵抗侵蝕和增強(qiáng)混凝土體積穩(wěn)定性重要的組成材料,因此,骨料的性能對(duì)混凝土拌合物的性能有直接影響。若拌制混凝土?xí)r采用的骨料比較干,且骨料的吸水率較大,就會(huì)吸取混凝土中大量的水分,使自由水減少,導(dǎo)致混凝土拌合物的坍落度變小,即坍落度損失增大。若骨料的級(jí)配不好,則會(huì)造成拌合物的和易性差,易產(chǎn)生泌水離析等問題;若骨料過細(xì),則比表面積增大,會(huì)加大對(duì)水分的吸收,所以在相同用水量的情況下,混凝土的坍落度變小。
5. 混凝土坍落度損失影響因素-含氣量
新拌混凝土是由“液-固-氣”三相組成的體系。其中空氣體積約占1%~3%,以球形微細(xì)氣泡形式存在,并吸附于固體顆粒表面,能夠起到“滾珠”或“軸承”的作用,使骨料之間的摩擦力減小,增大混凝土的流動(dòng)性。如果這些氣泡在混凝土中不穩(wěn)定,將不斷地從混凝土中逸出,使混凝土的流動(dòng)性減小,混凝土坍落度損失增大。
6.混凝土坍落度損失影響因素-施工環(huán)境
施工環(huán)境中的溫度和濕度是影響混凝土坍落度損失的兩個(gè)主要因素。環(huán)境中溫度過高,水泥的水化速度變快,水泥漿體的稠度增大,混凝土坍落度損失增大。環(huán)境相對(duì)濕度越小,水分蒸發(fā)越快,漿體流動(dòng)性越小,混凝土坍落度損失加大。
7. 總結(jié)
混凝土坍落度損失過快是混凝土施工中的一種常見現(xiàn)象,直接影響到混凝土澆筑的操作性和施工進(jìn)程,導(dǎo)致混凝土坍落度損失過快的因素種類繁多,正確分析影響混凝土坍落度損失過快的因素對(duì)提高混凝土施工效率,提高混凝土耐久性具有重要意義。
編輯:梁愛光
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