張迎春
山西鐵建工程監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司,中國(guó)·山西 太原 037000
坍落度是混凝土拌合物的重要性能之一,在實(shí)際施工中用來(lái)判別混凝土施工和易性好壞的一項(xiàng)指標(biāo),即混凝土是否易于施工操作和均勻密實(shí)的性能,是一個(gè)很綜合的性能指標(biāo),其中包含流動(dòng)性、粘聚性和保水性。如果坍落度較大,容易引起拌合物的離析,如果坍落度太小,則給施工帶來(lái)困難。混凝土的坍落度損失直接影響混凝土的施工性,而且還影響混凝土硬化后的質(zhì)量,因此,分析影響混凝土坍落度的因素,對(duì)于預(yù)防混凝土坍落度損失,從而提高混凝土的施工性,保證混凝土后期質(zhì)量,都有很重要的意義。
影響;混凝土;坍落度;因素
“百年大計(jì),質(zhì)量第一”作為中國(guó)工程建設(shè)的基本方針,建筑人一直把工程質(zhì)量作為建筑企業(yè)生存和發(fā)展的硬核之一,不斷完善建筑技術(shù),提高工程項(xiàng)目質(zhì)量管理水平,以滿足當(dāng)代社會(huì)人們生產(chǎn)和生活的需要。建筑工程企業(yè)把提高混凝土質(zhì)量作為提高工程質(zhì)量的重要保證。
混凝土設(shè)計(jì)和施工都會(huì)提出對(duì)混凝土拌合物性能的要求,拌合物出了問(wèn)題,則硬化后的混凝土質(zhì)量無(wú)法保證,所以拌合物性能是混凝土質(zhì)量控制的重點(diǎn)之一[1]。坍落度是混凝土拌合物的重要性能之一,是指混凝土的和易性,即混凝土是否易于施工操作和均勻密實(shí)的性能,是一個(gè)很綜合的性能指標(biāo),其中包含流動(dòng)性、粘聚性和保水性。混凝土坍落度是混凝土內(nèi)在質(zhì)量的外在表現(xiàn),極為重要。性能良好的混凝土應(yīng)具有校好的粘塑性,混凝土泌水小,不宜離析?;炷恋奶涠仍O(shè)定,應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)斷面、鋼筋含量、運(yùn)輸距離、澆注方法、運(yùn)輸方式、振搗能力和氣候等條件決定,在選定配合比時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)及施工綜合考慮,采用適宜的坍落度。坍落度過(guò)大或過(guò)小,都會(huì)對(duì)混凝土質(zhì)量產(chǎn)生影響。采用泵送混凝土?xí)r,如果坍落度小,極易堵塞泵管,影響混凝土施工。反之,如果坍落度過(guò)大,水膠比增大,混凝土就會(huì)離析,使混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降。
論文根據(jù)混凝土拌合物的特性,簡(jiǎn)要分析混凝土坍落度的影響因素。
(1)水泥品種的影響
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。水泥品種不同,水化時(shí)需要消耗的拌合水量也不一樣,造成混凝土坍落度損失程度也不一樣。一般來(lái)說(shuō),硅酸鹽水泥及普通水泥拌制的混凝土,其流動(dòng)性較大,粘聚性及保水性較好;礦渣水泥拌的混凝土拌和物,其粘聚性的保水性較差。水泥中堿含量要低,堿含量高對(duì)高效高性能減水劑適應(yīng)性變差,混凝土坍落度也會(huì)受到影響。
(2)水泥細(xì)度(比表面積)的影響
水泥生產(chǎn)廠家為了提高水泥的標(biāo)號(hào),最簡(jiǎn)單的方法就是提高水泥的比表面積,水泥的細(xì)度會(huì)影響水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量。通常,水泥的比表面積越大,需水量越大。特別是摻有火山灰類(lèi)混合材的水泥,往往比表面積很大,水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量很高,在混凝土水灰比相同的條件下,會(huì)使混凝土的坍落度降低。如果水泥的細(xì)度波動(dòng)大,就會(huì)造成混凝土坍落度的波動(dòng)。鐵路建設(shè)工程中要求水泥的比表面積為300m2/kg-350m2/kg[2]。
(3)水泥溫度的影響
剛生產(chǎn)出來(lái)的水泥,內(nèi)部溫度很高,運(yùn)至工地需要靜置一段時(shí)間,才可以使用。水泥溫度對(duì)混凝土坍落度的影響往往被施工人員所忽視。特別是夏季施工時(shí),水泥溫度高,不僅會(huì)使混凝土溫度升高,而且坍落度會(huì)因水泥溫度高,吸水較大而變小。
(4)水泥與外加劑的適應(yīng)性影響
水泥品種與混凝土外加劑的種類(lèi)之間存在適應(yīng)性問(wèn)題,如果混凝土外加劑與水泥的適應(yīng)性不好,會(huì)嚴(yán)重影響混凝土的流動(dòng)性,造成混凝土的坍落度控制不好。
(1)外加劑品種的影響
不同的外加劑由于作用機(jī)理的不同,會(huì)給混凝土坍落度及其損失產(chǎn)生不同的影響,與不同種類(lèi)的水泥之間的相容性也有很大的區(qū)別。例如,萘系高效減水劑由于其減水機(jī)理是靜電斥力為主,在水泥水化初期,由于水泥顆粒表面靜電斥力大,在相同用水量時(shí),混凝土坍落度就會(huì)增大,但隨著水泥的不斷水化,水泥顆粒表面靜電斥力減小,混凝坍落度損失增大。而對(duì)于聚羧酸系減水劑,其作用機(jī)理和萘系不同,是空間位阻作用,所以用聚羧酸系減水劑的混凝土的初期流動(dòng)性較高,并且混凝土的坍落度損失較小。應(yīng)根椐施工季節(jié)、氣溫、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、遠(yuǎn)近、高度等施工工藝要求及混凝土等級(jí)、質(zhì)量要求,摻入不同性質(zhì)、數(shù)量的外加劑,以確?;炷涟韬衔锏男阅芰己谩?/p>
(2)外加劑摻加方法的影響
減水劑的不同摻加方法,對(duì)混凝土坍落度及其損失的影響是不同的。減水劑的摻加方法一般有三種,分別是先摻法、同摻法和后摻法。不同的摻加方法,會(huì)影響到水泥的水化速度和后期混凝土拌合物中液相減水劑的濃度。一般混凝土拌合物中后期液相減水劑濃度越高,混凝土拌合物后期坍落度就會(huì)越大,即坍落度損失越小。
(3)外加劑和水泥的適應(yīng)性的影響。
混凝土摻合料最普遍的是粉煤灰和礦渣粉。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,有利于改善混凝土的流動(dòng)性。但是,當(dāng)摻合料中的含碳量超過(guò)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。
(1)骨料級(jí)配的影響
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。在混凝土配合比相同的情況下,采用級(jí)配不好的骨料,其空隙率大,混凝土拌和物易產(chǎn)生離析泌水等問(wèn)題,粘聚性及保水性能均較差。若骨料過(guò)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。同時(shí),骨料級(jí)配的波動(dòng),也會(huì)影響混凝土的坍落度。因此,盡量采用級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)固、吸水率低、孔隙率小、線漲系數(shù)小的骨料拌制混凝土。
(2)骨料含水率的影響
試驗(yàn)室出具的理論配合比,是骨料含水率為0 的狀態(tài)。在施工中,試驗(yàn)確定含水量時(shí)局限性較大,若粗細(xì)骨料的含水率測(cè)定不準(zhǔn)確,拌制混凝土?xí)r骨料吸水率不同會(huì)造成混凝土坍落度不同程度的偏差,使混凝土含水率過(guò)大或過(guò)小,都會(huì)導(dǎo)致混凝土拌合物的坍落度變化。
(3)骨料中砂率的影響
砂率是指砂的用量占砂石總用量的百分率。砂率是混凝土配合比設(shè)計(jì)的三個(gè)基本參數(shù)之一。確定合理的砂率可使混凝土拌合物具有良好的工作性,在攪拌、運(yùn)輸和成型過(guò)程中,能滿足施工所需的流動(dòng)性、粘聚性和保水性。
在混凝土拌合物中,砂是用來(lái)填充石子的空隙。在水膠比確定的條件下,砂率的變化會(huì)導(dǎo)致骨料總的表面積發(fā)生變化,若砂率大,則骨料的總表面及空隙率增大,混凝土拌和物就顯得干稠,流動(dòng)性小。若砂率過(guò)小,砂漿量不足,不能在粗骨料的周?chē)纬勺銐虻纳皾{層起潤(rùn)滑和填充作用,也會(huì)降低混合物的流動(dòng)性,同時(shí)會(huì)使粘聚性和保水性變差,使混凝土混合物顯得粗澀,粗骨料離析,水泥漿流失。因此,砂率既不能過(guò)大,也不能過(guò)小。當(dāng)施工工藝和環(huán)境條件未發(fā)生明顯變化,原材料的品質(zhì)在合格的基礎(chǔ)上發(fā)生波動(dòng)時(shí),可對(duì)混凝土外加劑用量、細(xì)骨料分級(jí)比例、砂率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,調(diào)整后混凝土的拌合物性能應(yīng)與原配合比一致[2]。
混凝土攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短,都會(huì)造成混凝土坍落度的變化?;炷翑嚢钑r(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成骨料吸水量加大,使混凝土熟料中的自由水份減少,造成混凝土坍落度的損失,攪拌時(shí)間過(guò)短,混凝土拌合不均勻,水泥不能完全水化,外加劑的性能不能全部發(fā)揮出來(lái),造成混凝土坍落度不穩(wěn)定,影響混凝土工作性。有特殊要求混凝土及冬期施工混凝土,其攪拌時(shí)間也有不同要求。
施工環(huán)境中的溫度和濕度是影響混凝土坍落度的兩個(gè)主要因素。
混凝土拌和物溫度越高,水泥水化加快時(shí)游離水變?yōu)榻Y(jié)合水的比例就越大,塌落度損失越快;拌和物溫度越低,拌和物塌落度損失越慢。通常來(lái)說(shuō),溫度每上升10℃,坍落度經(jīng)時(shí)損失會(huì)增大10%~40%左右。溫度過(guò) 低,水泥難以水化,混凝土達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。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。夏季35℃以上高溫,坍落度損失會(huì)加快50%以上;當(dāng)工地晝夜平均氣溫連續(xù)3d 低于+5℃或最低氣溫低于0℃時(shí),應(yīng)采取冬期施工措施;當(dāng)工地晝夜平均氣溫高于30℃時(shí),應(yīng)采取夏季施工措施[2]。
混凝土澆筑時(shí)間不同,也是造成混凝土坍落度損失的一個(gè)重要原因。早上和晚上氣溫低,水份蒸發(fā)慢,影響較??;中午和下午氣溫高水份蒸發(fā)快,影響較大。水份損失越快混凝土坍落度損失越大,混凝土的流動(dòng)性、粘聚性等越差,質(zhì)量越難保證。
影響混凝土坍落度還有很多其他因素,如混凝土強(qiáng)度等級(jí)的影響,骨料中含泥量的影響、混凝土中含氣量的影響、混凝土施工難易程度和澆筑速度的影響、混凝土運(yùn)輸距離遠(yuǎn)近的影響等,這里不再一一贅述。
混凝土的坍落度直接影響到混凝土澆筑的操作性和施工進(jìn)程,對(duì)于其影響因素,需具體問(wèn)題具體對(duì)待,有針對(duì)性的采取有效措施,從多方面加控制,對(duì)提高混凝土施工效率、使混凝土施工順利通暢,以及確?;炷羶?yōu)良都具有重要意義。