影響混凝土坍落度損失的關(guān)鍵因素分析

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。混凝土在拌合站開始攪拌至運(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。

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表面，抑制其水化，這時(shí)混凝土工作性良好。如果石膏活性不足，則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。如果石膏含量過大，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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。