混凝土坍落度损失的控制

1张金旺 ,2吴勇

摘要：随着基础建设的发展，我国的现代化建设也有了提高。基础建设工程在建设完成后，需要长期暴露在自然空气环境中，面对不同的气侯情况，且水坝、桥梁等跨度较大的工程还需要留设孔洞，这就对混凝土的强度、流动性以及耐久度提出了更高的要求。对于高性能的混凝土而言，根据施工实际情况和强度要求，在实际浇筑过程中，混凝土的坍落度一般控制在120~220mm之间。随着建设施工技术标准化、规范化程度的提高，高性能混凝土施工也存在一定的技术难点，主要是在混凝土搅拌过程中，需要掺入优良的减水剂来平衡混凝土的流动性，从而进一步提升混凝土的强度。然而，新搅拌混凝土坍落度在半小时左右就会降至初始时的一半，造成在施工时混凝土吐料或者成型困难。鉴于此，如何有效地减少混凝土在施工过程中的坍落度损失以及应用高性能的混凝土，成为了人们关注的重点。

关键词：混凝土；坍落度损失；坍落度控制

引言

一直以来，对于混凝土坍落度随时间的变化传统意义都是认为随时间的推移而呈现减小的趋势，并将这一现象定义为混凝土的坍落度损失。在使用含有保坍型聚羧酸外加剂的条件下，高等级混凝土有时会出现坍落度随时间先增大再损失的现象，在行业内称之为“反大”或“返大”。这种“反大”现象和聚羧酸减水剂的保坍成分和水泥性能密切相关。同一种含有保坍成分的聚羧酸外加剂在同配比同掺量条件，不同厂家的同等级水泥有可能出现一个反大，一个不反大。同一厂家的水泥，42.5级水泥不出现反大，而52.5级水泥则有可能出现反大。在不掌握这种坍落度反大现象的情况下，按照混凝土正常的出厂坍落度控制模式（出厂坍落度＝交货坍落度+坍落度损失值），会因这种反大导致交货坍落度明显偏离控制值，甚至发生严重的离析现象。

1缓释型聚羧酸缓释机理

为实现较长一段时间内混凝土保持良好的工作性能，通过外加剂的缓释补充以抵消外加剂在初始水化阶段的消耗，无疑是一种极为有效的技术手段，在这方面许多学者做了诸多的研究工作。在《浅淡缓释型聚羧酸高性能减水剂的研究进展》一文中对缓释型外加剂的缓释机理进行了较为科学和详尽的分析，文中指出：根据缓释机理的不同，一般可分为物理缓释与化学缓释两种类型。物理型缓释主要通过扩散和渗透作用实现，通常是把减水剂与填料混合成颗粒状，在使用时依靠颗粒的缓慢溶解释放出减水剂组分，达到缓慢释放的目的。物理型缓释作用受到颗粒分布和搅拌强度、温度、混凝土配合比等因素的影响，实际使用存在一定的困难和效果的不确定性，一般很少使用。化学缓释则是通过化学键的断裂来实现其缓释效果。通过对聚羧酸的官能团修饰、分子设计、交联等技术手段合成具有不同结构的缓释型聚羧酸，从而控制聚羧酸减水剂在水泥颗粒和早期水化产物上的吸附量和吸附速率。聚羧酸减水剂在水泥颗粒和早期水化物上的吸附量和吸附速率不仅受减水剂分子量、分子结构和分子的立体形态的影响，还受到分子主链官能团的类型和密度的影响。磺酸基（-SO3-）、羧基（-COO-）这些亲水基团与水泥颗粒有良好的结合能力，是吸附的锚固基团，这些基团在分子主链中越多，减水剂在水泥颗粒的表面吸附速率越快。如果在聚羧酸减水剂分子内或分子间把磺酸基、羧基转换成酯基、酸酐、酰胺或者其他非亲水基团，这些基团在水化初期不吸附或者吸附很小，随着水化的进行，酯基、酸酐基团或其他基团在高碱性环境下水解成羧基或者其他容易在水泥颗粒上吸附的基团，从而持续地发挥分散作用。很多的缓释型聚羧酸就是利用了官能团修饰的技术手段。

2混凝土坍落度控制策略

混凝土的坍落度损失是由于水化反应不断加快，大大降低了减水剂的浓度。同时，大量的水分蒸发造成减水剂浓度降低，当减水率大于20%时，能够有效地控制坍落度损失。为保证施工过程中混凝土坍落度达到要求，加入一定的减水剂可凝土仍保持良好的坍落度，就必须加入大量的减水剂。在搅拌初期以及运输浇筑的过程中，采用大量高效减水剂以保证混凝土具有良好的坍落度相对困难，为减小混凝土坍落度，目前常采取以下方式。

2.1调整水泥性能

在拌制混凝土时，需要考虑水泥活性，还需根据现场实际情况对水泥的性能进行选择。在对强度提出要求的同时，还对影响坍落度的用水量、流动性等指标提出一定的要求，且水泥的表面积不宜过大，C3A含量不宜过高，根据实际需求以及当前研究确定石膏使用量以及粉磨温度，进而提升二水石膏的含量。同时，应该选择高品质的水泥，水泥不可过细，不宜选择含工业废渣的水泥，做好检测工作，在入库之前严格控制水泥的温度。

2.2缓解水泥与外加剂不相适应的情况

有条件的情况下，应采用骨料预湿技术，尽可能降低集料中水泥对外加剂的吸附。在选定水泥时，可采取如下方法来缓解水泥与外加剂不相适应的情况：（1）分批次添加减水剂，将高效减水剂分两次进行添加，进而对混凝土坍落度进行控制，进行第二次的减水剂补充，能够有效提升混凝土坍落度，通常将第一次添加减水剂的剂量定为60%~75%；（2）在进行混凝土新的搅拌过程中，加入减水剂50~70s后能够有效降低坍落度的损失；（3）开发的新型复合高效减水剂，能够有效保证混凝土的坍落度，一般是由高效减水剂与缓凝剂进行混合。缓凝剂能够大幅度降低水泥的水化速度，可使混凝土在使用前不会因为水化作用而降低流动性，从而解决混凝土坍落度的问题。当采用聚羧酸减水剂进行复配时，为提升混凝土的保坍性，应该增加低敏感的减水母液。

2.3降低环境温度和增加湿度

混凝土养护要求温度为（20±3）℃，相对湿度大于90%。由于混凝土在搅拌的过程中产生大量的热量，或者在炎热的夏季进行长距离运输的过程中，受环境的影响，需要时刻保持混凝土的湿度，减小水分蒸发造成的混凝土坍落度损失，为此应在运输的过程中，采取隔热措施，在搅拌的过程中采取冷水浇灌来增加混凝土的湿度，从而减少环境对混凝土带来的影响。

2.4对骨料含水率的控制及配合比的调整

混凝土的基准配合比是水泥：水：砂：石子=264∶185∶680∶1290，重量比为1.00∶0.7∶2.58∶4.9。由于骨料当中含有一定的水量，不单单能够增加混凝土中的水的比重，也会在一定程度上改变水灰比，在一定程度上降低骨料的比重，会使得混凝土的配合比发生一定的变化。按照JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》，粗骨料的含水率应＜0.2%，细骨料的含水率应＜0.5%。在实际施工过程中，在混凝土中添加不同剂量的骨料，就会相对应地改变混凝土中水量的比重，因此，在现场施工时，需不断调整骨料的含水率，选择合适的骨料，满足施工需要。

结语

综上所述，混凝土质量控制不仅需要对原材料和配合比进行科学把控，也不仅仅是预拌混凝土企业的事，不能以包代管、流于形式，还需要从选、运、储、用和监等多个层面入手，进行系统化控制。这样才能最大限度保证混凝土的质量，确保工程建设的整体安全性与耐久性。

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