淺析影響混凝土泵送性能的幾個(gè)因素

吳寶周 黎品高

摘 要：本文作者從混凝土骨料預(yù)濕水程度、礦粉含量、水泥漿粘度及減水劑組成等幾個(gè)方面對(duì)放置2小時(shí)后仍然能保證低坍落度損失、低擴(kuò)展度損失、倒坍時(shí)間適中的高性能泵送混凝土進(jìn)行研究。結(jié)果表明：粗骨料預(yù)濕水程度對(duì)混凝土工作性能及體積穩(wěn)定性影響明顯，飽和預(yù)濕水，混凝土泵送性能最佳；礦粉含量在10%～15%之間，可以明顯提高混凝土的泵送工作性能；采用復(fù)配后的高性能外加劑，能夠在不增加水泥用量的前提下有效改善膠凝材料漿體的粘度提高混凝土的泵送性能。

關(guān)鍵詞：高性能泵送混凝土，飽和預(yù)濕水，最佳礦粉含量，水泥漿粘度

引言：本文結(jié)合四川省西昌市光恒混凝土公司以及埃塞俄比亞AA高速和AA高速連接線項(xiàng)目混凝土拌合站的生產(chǎn)實(shí)踐，研究影響泵送混凝土的工作性能的幾個(gè)因素，配制了高性能泵送混凝土；希望能為公路、工業(yè)和民用建筑、鋼鐵冶金等行業(yè)的混凝土結(jié)構(gòu)物泵送混凝土施工提供實(shí)用的技術(shù)參考。

1 原材料分析

1.1 水泥：米易縣瑞達(dá)P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，化學(xué)成分見表1；

1.2 礦粉：西昌市龍悅建材75級(jí)礦粉，化學(xué)成分見表1；

1.3 碎石： 西昌市光恒混凝土公司自產(chǎn)5～10，10～25連續(xù)級(jí)配碎石，集料性能見表2；

1.4 砂：安寧河砂，細(xì)度模數(shù)為3.0，堆積密度為1.539g/cm3。

1.5 外加劑：攀枝花吉源工貿(mào) JY-3高效緩凝減水劑

2 試驗(yàn)研究

除了依靠外加劑控制的水泥水化速度對(duì)混凝土工作的性能有較大影響以外，普通碎石往往具有一定的吸水率，會(huì)對(duì)攪拌時(shí)間相對(duì)較短但是放置時(shí)間較長(zhǎng)的混凝土的工作性能產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響，普通砂漿也時(shí)常在低水泥用量的混凝土中不能起到良好的包裹、潤(rùn)滑作用會(huì)對(duì)混凝土的工作性能產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。本文從混凝土粗骨料預(yù)濕水程度、礦粉含量、水泥漿粘度及減水劑組成幾個(gè)方面對(duì)放置2小時(shí)后仍然能保證低坍落度損失、低擴(kuò)展度損失低、倒坍時(shí)間適中的高性能泵送混凝土進(jìn)行研究。

2.1 骨料預(yù)濕水程度對(duì)混凝土性能的影響

2.1.1 普通碎石具有一定的吸水特性，為防止因骨料在出攪拌機(jī)以后繼續(xù)吸水造成的混凝土工作性能下降，在進(jìn)行混凝土拌合前，有必要進(jìn)行預(yù)濕水處理。不同的預(yù)濕處理時(shí)間的骨料具有不同的含水率，對(duì)混凝土的工作性能及坍落度損失有不同的影響。試驗(yàn)基準(zhǔn)配合比見表3，骨料不同預(yù)濕時(shí)間對(duì)混凝土工作性能的影響研究見表4。

由表4可以看出隨著骨料預(yù)濕水時(shí)間的延長(zhǎng)，碎石的含水率也隨之增加，混凝土的工作性能也更好，坍落度損失減小，當(dāng)預(yù)濕時(shí)間達(dá)到12h后，碎石的吸水基本達(dá)到飽和狀態(tài)，吸水率最大，混凝土的工作性能最佳，初始坍落度達(dá)到220mm，擴(kuò)展度為530mm，2h混凝土基本無坍損，滿足泵送混凝土施工性能要求；相對(duì)于混凝土工作性能的影響，預(yù)濕時(shí)間對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響不太大，相比未預(yù)濕混凝土，預(yù)濕12h的混凝土28d強(qiáng)度增加了2.5MPa。

這是由于未浸泡的骨料在混凝土拌合后的放置過程中會(huì)吸收一定量的自由水，影響混凝土的工作性能；而浸泡吸水后的骨料在混凝土在放置過程中，不會(huì)吸收自由水，并且在一定程度上存留于孔隙中的水份會(huì)補(bǔ)償少部分坍落度損失，使混凝土能夠長(zhǎng)時(shí)間保持良好的工作性能。與此同時(shí)，浸泡后的骨料在經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的放置以后，混凝土幾乎沒有離析，在成型試件以后還具有較高的強(qiáng)度。因此，配制高性能混凝土?xí)r應(yīng)當(dāng)采取預(yù)濕水處理措施。

雖然浸泡12h對(duì)于混凝土的工作性能和力學(xué)性能最有利，但在實(shí)際生產(chǎn)中浸泡12h預(yù)濕大方量的粗骨料幾乎是不現(xiàn)實(shí)的，生產(chǎn)中實(shí)際采用的是飽和預(yù)濕水法---即在密封的骨料堆放場(chǎng)地采用循環(huán)水自動(dòng)噴淋裝置對(duì)粗骨料進(jìn)行24h不間斷灑水，在粗骨料進(jìn)入配料器料斗之前保持飽和狀態(tài)。

2.1.2：細(xì)集料（砂）也具有一定的吸水特性，但考慮到預(yù)濕水后的細(xì)集料容易堵塞配料器配料倉(cāng)，且單純的對(duì)粗骨料超飽和預(yù)濕水已經(jīng)能夠配制出泵送高性能混凝土，從降低生產(chǎn)工藝復(fù)雜程度的角度考慮，本研究團(tuán)隊(duì)沒有對(duì)礦渣細(xì)集料進(jìn)行預(yù)濕水相關(guān)研究。

2.2 礦粉含量對(duì)混凝土物理性能的影響

砂漿在混凝土中起著潤(rùn)滑、減少粗集料顆粒之間的磨擦阻力的作用。然而天然砂顆粒級(jí)配很多時(shí)候并不理想，如果不采用較高的水泥用量，往往會(huì)導(dǎo)致混凝土包裹性能差，泵送工作性能不好。本研究團(tuán)隊(duì)保持單位用水量不變，通過外摻一定比例的礦粉（按水泥用量計(jì)算），研究礦粉含量對(duì)混凝土工作性能的影響。試驗(yàn)基準(zhǔn)配合比見表3。

從表5可以看出，隨著礦粉含量的增加，混凝土的工作性能變好，當(dāng)?shù)V粉含量為10%～15%時(shí)，混凝土的工作性能最佳，坍落度>20cm，擴(kuò)展度>50cm，混凝土包裹性和流動(dòng)性最好。這是由于粗骨料的孔隙在拌合過程中會(huì)吸附一定量的水泥漿體，從而導(dǎo)致混凝土工作性能變差；摻加礦粉，在一定摻量的范圍內(nèi)，隨著礦粉摻量的增加，漿體增加，潤(rùn)滑作用愈加顯著，混凝土的流動(dòng)性提高。但礦粉在加到一定的程度后，總的比表面積過分增大，在一定用水量條件下，混凝土粘度增加，從而使混凝土的流動(dòng)性能降低，因此需要控制礦粉含量在10-15%之間。

2.3 外加劑對(duì)泵送混凝土工作性能的影響

眾所周知在高性能泵送混凝土中碎石和砂需要大量粘度適中、性能相對(duì)穩(wěn)定的膠凝材料漿體包裹，才能保證混凝土既有適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性又不會(huì)產(chǎn)生離析。目前相關(guān)研究中所采用的增大膠凝材料總量的方法雖然是有效的，但也造成了一定程度的浪費(fèi)。

本著節(jié)約水泥的目的，只是簡(jiǎn)單的增加外加劑的用量和加大外加劑的減水率只會(huì)大大降低水泥漿的粘度，造成混凝土包裹性下降，甚至出現(xiàn)離析、抓底，根本無法保證混凝土的工作性。在不犧牲工作性的前提下復(fù)配出合適的外加劑，使混凝土獲得最佳性能的同時(shí)也能具備較好的經(jīng)濟(jì)性就顯得非常的有必要。采用表3中基準(zhǔn)配合比進(jìn)行試驗(yàn)，在保持減水劑母液組分不變的前提下，增加纖維素醚基增黏組分A及陰離子型聚合物鹽分散組分B，并調(diào)整二者之間比例，復(fù)配出一種合適的外加劑，纖維素醚基增黏組分A及陰離子型聚合物鹽分散組分B總摻量為減水劑母液的10%。試驗(yàn)方案和結(jié)果見表6。

由表6可以看出，外加劑組成的變化對(duì)混凝土工作性能的影響明顯，而對(duì)于混凝土坍落度損失影響不大，隨著增黏組分的增加，混凝土的包裹性能變好，倒坍時(shí)間增大，混凝土泵送性能變差，不利于泵送施工，因此增黏組分要適宜；分散組分對(duì)混凝土工作性能的影響較增黏組分小，隨著分散組分的增加，減水劑在混凝土中的分散效果更好，混凝土粘聚性能與保塑性能更佳，當(dāng)增黏組分A質(zhì)量是分散組分B的2倍時(shí)，水泥漿粘度適中，混凝土的工作性能最佳。

2.4 泵送高性能泵送混凝土配合比驗(yàn)證

根據(jù)以上的試驗(yàn)研究，粗骨料采用超飽和預(yù)濕水，礦粉含量控制在10%～15%之間，采用復(fù)配后的高效聚羧酸外加劑，配制出C30泵送混凝土，配合比見表7，混凝土物理力學(xué)性能見表8。

由表7和表8可見，所配制的混凝土，各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果都達(dá)到高性能泵送混凝土的指標(biāo)。能夠滿足各種工程項(xiàng)目施工要求。

3. 結(jié)論

（1）配制高性能泵送混凝土的粗骨料需要采取預(yù)濕水處理，用飽和的粗骨料拌制的混凝土的工作性能更好，混凝土的強(qiáng)度更佳。

（2）礦粉對(duì)高性能泵送混凝土的工作性能有較大影響，當(dāng)?shù)V粉含量為10%～15%時(shí)（按水泥用量計(jì)算），混凝土工作性最好。

（3）高性能泵送混凝土所用外加劑增加增黏組分及分散組分，復(fù)配出最佳比例的復(fù)合外加劑，能在控制混凝土單價(jià)的同時(shí)保證混凝土具有良好的工作性能。