混凝土坍落度的經(jīng)時損失及其影響因素分析

□桂培林（河南省水利第二工程局）

0.引言

自1824年波特蘭水泥發(fā)明以來，混凝土已有一百多年的歷史，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各類土建工程中。隨著建筑技術(shù)日新月異和發(fā)展，對混凝土性能的要求也越來越高。混凝土工程的施工首先應(yīng)滿足工作性要求，即坍落度要滿足施工和設(shè)計要求。但混凝土從拌和到澆筑過程，總需要一段停放和運輸?shù)臅r間，在這個過程中總會伴隨著和易性變差的現(xiàn)象，影響到施工速度和混凝土的澆筑質(zhì)量。為了滿足現(xiàn)場施工的和易性要求，在拌制混凝土?xí)r，就需要考慮坍落度損失而增加拌和用水量，在保證水膠比不變的情況下，就要相應(yīng)的增加膠凝材料用量。因而，如何減少混凝土的坍落度和根據(jù)坍落度損失工程適當(dāng)調(diào)整坍落度的富余度，就能相應(yīng)減少水泥用量，提高經(jīng)濟效益。這就需要對坍落度的影響因素和坍落度損失機理及經(jīng)時變化做進一步的了解和研究。對南水北調(diào)中線工程潮河段某標(biāo)段現(xiàn)場混凝土進行跟蹤檢測，并繪制了坍落度損失過程線，對混凝土坍落度損失的機理和影響坍落度的因素進行了分析。

近年來，東川區(qū)先后實施土地整治項目8個，建設(shè)規(guī)模4.1萬畝，新增耕地面積4800畝，惠及項目區(qū)農(nóng)戶3000余戶萬余人?！巴恋刭Y源的盤活帶動了一、二、三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為東川脫貧攻堅插上了翅膀?！睎|川區(qū)湯丹鎮(zhèn)灑海村委會黨支部書記劉德云說。

1.工程概況

南水北調(diào)工程是為解決我國京津地區(qū)及華北地區(qū)嚴(yán)重缺水問題，保證國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定協(xié)調(diào)發(fā)展的一項偉大的戰(zhàn)略決策，也是解決河南省缺水問題的根本途徑之一。水源區(qū)丹江口水庫一半庫區(qū)在河南省境內(nèi)?？偢汕L1246km，河南省段占700余km。總干渠在河南省內(nèi)貫穿江、淮、黃、海四大流域，有最大的建筑物穿黃工程和一百多座河渠交叉工程，渠道輸水流量和規(guī)模均較大。

潮河段是南水北調(diào)中線工程總干渠的組成部分，位于河南省新鄭及中牟境內(nèi)。工程等級為Ⅰ級，建筑物主要部位為Ⅰ級，次要部位為Ⅲ級。防洪標(biāo)準(zhǔn)：河渠交叉建筑物為100年一遇洪水設(shè)計，300年一遇洪水校準(zhǔn)。左岸排水建筑物為50年一遇洪水設(shè)計，200年一遇洪水校核。工程區(qū)地震設(shè)計烈度為Ⅶ度。工程建設(shè)主要目的為解決華北地區(qū)水資源危機和向沿途供水,該設(shè)計段長45.847km，其中明渠長45.244km，建筑物長0.603km。渠段起點總干渠設(shè)計水位123.154m，終點設(shè)計水位121.145m，總設(shè)計水頭差2.009m。其中渠道占用水頭1.759m，建筑物占用水頭0.25m。本段起點斷面設(shè)計流量305m3/s、加大流量355 m3/s。本渠段共布置各類建筑物76座，其中：河渠交叉5座，左岸排水17座，分水閘2座，節(jié)水閘2座，公路橋35座，生產(chǎn)橋13座，鐵路橋2座。

2.現(xiàn)場跟蹤監(jiān)測和室內(nèi)試驗

由于在現(xiàn)場要做到時時跟蹤監(jiān)測在一定程度上有一定的難度,一方面是由于取料過程影響工程施工；另一方面現(xiàn)場條件相對室內(nèi)環(huán)境比較惡劣。所以筆者對兩過程進行了試驗對比。

2.1 現(xiàn)場跟蹤監(jiān)測

對跟蹤結(jié)果進行了公式擬合，用多項式擬合效果較好，擬合結(jié)果如下：低溫時段關(guān)系式：相關(guān)系數(shù)R2：0.993；相關(guān)系數(shù)R2：0.999;高溫時段關(guān)系式：相關(guān)系數(shù)R2：0.983；相關(guān)系數(shù)R2：0.970。注：t—時間（h）。

坍落度損失在所難免，這也是混凝土拌和物的內(nèi)在要求，即在短時間內(nèi)凝結(jié)硬化。關(guān)鍵是能夠本質(zhì)上認(rèn)識坍落度損失機理，找出影響坍落度損失的主要因素，進行重點控制。

表1 C30混凝土配比表(kg/m3)

圖1 低溫時段坍落度經(jīng)時損失過程線圖

圖2 高溫時段坍落度經(jīng)時損失過程線圖

從上圖可以看出，雖然是同一配比但在不同溫度時段初始坍落度有著較大的差別，這是由于夏季混凝土拌和料的溫度較高，水量損失相對較大的原因。在同一季節(jié)夜間的坍落度損失速度要緩與中午時段，不同季節(jié)低溫時節(jié)也要緩于高溫時節(jié)，這說明溫度對坍落度損失速率有很大影響。坍落度在初始的30min左右坍落度損失相對較小，之后下降相對迅速。

考慮到環(huán)境因素對坍落度損失的影響，分別在中午和晚上不同溫度時段對同配比的摻聚羧酸高效減水劑的C30混凝土進行了跟蹤監(jiān)測?，F(xiàn)場混凝土坍落度要求70～90mm，采用罐車運輸，運距大約15min的路程，到場大約停放30min左右，澆筑時間也是30min左右。配比表及監(jiān)測結(jié)果分別見表1、圖1和圖2。

從擬合結(jié)果看，低溫時段的擬合結(jié)果較高溫時段的相關(guān)性要好一些。

2.2 室內(nèi)試驗

英漢新詞構(gòu)詞法的差異反映了中西方在文化、社會、歷史等方面的差異。首先，從思維方式層面而言，中國人擅長形象思維，傾向于含蓄地表達想法，而西方人更擅長抽象思維，喜歡直接指出事件的本質(zhì)。因此，象形法作為漢語新詞獨特的構(gòu)詞方法是受到中國形象思維方式的影響。其次，從文化層面而言，中國傳統(tǒng)文化倡導(dǎo)儒學(xué)，提倡中庸觀念，這種文化語境在一定程度上導(dǎo)致了中國人對造字求和的偏好。最后，從歷史層面而言，中西方不同的歷史發(fā)展歷程造就了中西方民族人格的差異，西方民族崇尚外顯，而中華民族重視內(nèi)斂。尾聲詞發(fā)音重疊法委婉地表達了對社會行為的揭露和批判，體現(xiàn)了中華民族含蓄的一面。

三是在工程建設(shè)領(lǐng)域開展的評獎和示范項目以及鋼鐵行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品評優(yōu)活動中，將高強鋼筋的應(yīng)用情況作為參評或獲獎的條件之一，由此促進工程建設(shè)的各參與主體使用高強鋼筋。

圖3 試驗過程圖

圖4 室內(nèi)坍落度損失過程線圖

水泥各組分的水化速度排序為C3A＞C4AF＞C3S＞C2S，所以C3A、C4AF首先吸附減水劑而迅速水化。使拌合物液相中減水劑的濃度降低，隨著水化時間的延續(xù)水泥顆粒表面的點位值也進一步降低，因而拌合物和易性變差，坍落度減小。因而對于C3A、C4AF含量低的水泥，在一定時間內(nèi)坍落度損失會小一些。水泥的用量也會對坍落度損失造成影響，隨含量的增加拌合物的粘度增加，坍落度損失加快。所以靠增加坍落度富余度的方法并不可行。

3.坍落度損失機理及影響因素

(7)20勘探線附近礦脈帶：控制長度458 m，厚度0.66～1.44 m，鉬品位0.015%～0.057%。礦脈帶受構(gòu)造蝕變石英脈和破碎帶控制，目前發(fā)現(xiàn)3個礦化體，礦化體近平行排列。

3.1 坍落度損失機理

3.2.1 水泥的礦物組成

3.2 影響因素

最直接的體現(xiàn)在與自由水的損失，而自由水的損失主要是由于以下幾點：一是水泥的水化反應(yīng)：因為水泥的水化反應(yīng)需要消耗一部分水量及減水劑，水泥水化增加了體系固相表面積，使吸附水和結(jié)合水增加，水泥水化產(chǎn)物使混凝土的粘度增加，內(nèi)摩擦力相應(yīng)增大，進一步導(dǎo)致坍落度的損失。二是集料吸水拌和物中未飽和的集料會逐漸吸水飽和。三是水分的蒸發(fā)：從拌和到澆筑完成整個過程，由于水化溫升、攪拌過程的摩擦熱量和外界環(huán)境的影響都不可避免的導(dǎo)致水分的蒸發(fā)。

從試驗結(jié)果看，間隔攪拌的方法反而與實測結(jié)果偏離較大，而靜置狀態(tài)也是隨著混凝土拌和物的減少坍落度損失逐漸加快的趨勢。這里有兩方面的原因，一方面隨著坍落度試驗的進行，混凝土拌和物減少，比表面積相對增大，水量損失增加，坍落度損失加快;另一方面隨著時間的延續(xù)，水泥水化反應(yīng)放熱使拌和物溫度升高進一步加快了水化反應(yīng)，從而坍落度損失加快。而對于間隔攪拌的方式，可能是攪拌過程和與內(nèi)壁的摩擦促進了水分的損失，坍落度在55min的時候就下降到了28mm。從試驗結(jié)果看，室內(nèi)試驗結(jié)果與跟蹤監(jiān)測結(jié)果還是存在較大的差異。

試驗用混凝土均來自現(xiàn)場拌和站的出機口，為了模擬水泥罐車的攪拌狀態(tài)，將整車混凝土倒入拌和機中，采用每隔5min攪拌30s的方式間斷性的攪拌，如圖3。另一種方式是將拌和機蓋蓋嚴(yán)靜置不攪拌。試驗時夜間室內(nèi)溫度19.8℃，白天溫度21.5℃。試驗結(jié)果如圖4所示。

3.2.2 環(huán)境的影響

溫度越高坍落度損失越快，水分的蒸發(fā)了與環(huán)境的濕度、溫度、風(fēng)速和水的粘度有關(guān)。

3.2.3 運輸方式

When potential factors affecting OS and DFS were analyzed, nodal down-staging was found to have a positive correlation with OS and DFS (Table 5). OS and DFS were better in patients who achieved nodal downstaging (OS: 78% vs 52.1%, P = 0.001; DFS: 72.3%vs 43.1%, P = 0.001) (Figure 3).

罐車的攪拌速度及運量都會對坍落度的損失造成影響，不攪拌則會在運輸過程產(chǎn)生分層離析，而拌和速度加快則會使坍落度損失加快，運輸量越大坍落度損失越小。

[1]MarionCollepardi著,劉數(shù)華等譯.混凝土新技術(shù)[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2008.

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