穆建明 張根龍 周關(guān)根 黃建祥
(1.浙江大源混凝土制品有限公司,浙江 嘉興 314201;2.平湖南方混凝土制品有限公司,浙江 嘉興314201;3.嘉興超盛建材有限公司,浙江 嘉興 314300;4.杭州千輝通實業(yè)有限公司,浙江 杭州 310012)
混凝土是目前工程建設(shè)使用最大宗的結(jié)構(gòu)材料,混凝土工作性能是保證混凝土施工效率,強(qiáng)度發(fā)展和耐久性的重要保證?;炷翉陌韬统鰴C(jī)到施工現(xiàn)場,要保證混凝土坍落度損失不致過快,才能使得混凝土澆筑順利進(jìn)行,然而目前砂石材料短缺,劣質(zhì)砂石生產(chǎn)充斥市場,出現(xiàn)砂含泥含粉量高,骨料含泥超出標(biāo)準(zhǔn)的情況,另外水泥細(xì)度提高、脫硝粉煤灰和脫硫粉煤灰以及工業(yè)副產(chǎn)物礦物摻和料的應(yīng)用等,這些問題使得混凝土外加劑出現(xiàn)前所未有的適應(yīng)性難題,對混凝土坍落度損失過快造成不可避免的影響。本文就混凝土坍落度損失過快的原因進(jìn)行分析,并針對性地提出相應(yīng)的抑制措施,以期為混凝土生產(chǎn)提高相關(guān)參考。
混凝土坍落度損失從本質(zhì)上來講由于水泥漿體流動性不足,無法帶動砂石進(jìn)行分散[1],當(dāng)水泥漿體凝聚體多于分散體時表現(xiàn)出混凝土坍落度損失。日本的服部健一[2]認(rèn)為在布朗運(yùn)動和分子重力作用使得水泥粒子發(fā)生凝聚,表現(xiàn)出混凝土坍落度損失,他建議用外加劑進(jìn)行調(diào)節(jié)混凝土坍落度損失。馮乃謙教授[3]則認(rèn)為水化進(jìn)程加快,生成的水化硅酸鈣、鈣礬石等使水泥漿體凝聚,是混凝土坍落度損失的主因。
水泥、粉煤灰和礦粉是目前混凝土生產(chǎn)最主要的膠凝材料。水泥的礦物組成和細(xì)度對水化有較大影響[4],熟料礦物中C3A 水化最快,其次是C3S,早強(qiáng)水泥和硫鋁酸鹽水泥中C3A 含量較高,水泥早期水化較快,需要較多的緩凝劑進(jìn)行調(diào)節(jié),對水和外加劑的吸附也更大,混凝土坍落度損失較快。目前工程建設(shè)追求施工進(jìn)度使得水泥細(xì)度相比以前大幅增加,也使得水泥水化加快,混凝土坍落度損失較大[5]。粉煤灰和礦粉作為活性礦物摻和料能夠提高混凝土后期耐久性,降低水化熱,但粉煤灰脫硝和脫硫新工藝的出現(xiàn)和劣質(zhì)礦粉都使得外加劑適應(yīng)性變差[6],影響混凝土的初始流動性和經(jīng)時保坍能力。另外現(xiàn)代工業(yè)副產(chǎn)物越來越多地應(yīng)用于水泥混凝土的生產(chǎn),也對混凝土工作性能帶來更大的挑戰(zhàn)。
粗細(xì)集料在混凝土中主要起到骨架填充和增強(qiáng)作用,骨料品質(zhì)的好壞不僅影響混凝土工作性能,對混凝土強(qiáng)度和耐久性也會產(chǎn)生影響。張登祥[7]認(rèn)為砂石集料不參與水化反應(yīng),但集料顆粒對水分產(chǎn)生吸附。集料含泥的情況下,泥顆粒比表面積較大,對水分子和外加劑的吸附增大,降低了膠凝材料水化程度,也使得外加劑用量增加。環(huán)保政策收緊,高含泥或含粉機(jī)制砂應(yīng)用于生產(chǎn),也使得混凝土坍落度損失加快。
外加劑是現(xiàn)代混凝土不可或缺的重要調(diào)節(jié)組分,其中主要的是減水劑,目前減水劑以奈系、脂肪族、氨基磺酸鹽為代表的高效減水劑和聚羧酸減水劑,聚羧酸減水劑減水率高、強(qiáng)度和混凝土耐久性好,但也更表現(xiàn)出與原材料適應(yīng)性不良。林寶城[8]研究了幾種不同的外加劑的保坍效果,認(rèn)為氨基磺酸鹽和聚羧酸減水劑對混凝土保坍效果較好。
外界因素包括混凝土生產(chǎn)的氣候條件、溫度以及管理水平等都會對混凝土坍落度損失造成影響。溫度過高時,水泥水化放熱加快,混凝土較快失去工作性能[9]。此外混凝土從生產(chǎn)到澆筑是個連續(xù)、需要各要素充分聯(lián)動的過程,合理安排調(diào)度及運(yùn)輸過程的保溫措施,做好良好的混凝土生產(chǎn)控制是保證混凝土坍落度的重要管理措施。
在混凝土生產(chǎn)的過程中,盡量選擇C3A 含量低的水泥,不要選擇過細(xì)的水泥,控制入庫水泥溫度,不宜選擇含有工業(yè)廢渣的水泥,粉煤灰和礦粉入庫前做好需水量、燒失量等檢測。有條件的企業(yè)在集料使用前盡量采用骨料預(yù)濕技術(shù),降低集料中泥對外加劑的吸附。
對于聚羧酸減水劑復(fù)配時,采用低敏感減水母液,在混凝土保坍性不良時,適當(dāng)增加保坍母液摻量。高效減水劑對混凝土原材料表現(xiàn)敏感度相對較低,在采用高效減水劑時可根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行多種類復(fù)配,低濃高摻對于集料含泥稍高效果明顯。
溫度較高,水泥水化過快,對混凝土保坍造成不利影響,混凝土在運(yùn)輸過程采用罐體降溫措施,對于水電、交通等國家重點工程大體積混凝土,采用拌和水加冰,骨料預(yù)冷等技術(shù),降低混凝土內(nèi)外溫差,可有效防止混凝土坍落度損失過快。
目前混凝土發(fā)展主要在高性能混凝土以及附加外加劑和原材料整形技術(shù),抗泥型外加劑和輔助調(diào)節(jié)劑的使用能夠降低外加劑對原材料的敏感性。譚洪波[10]認(rèn)為外加劑后摻法能夠有效控制混凝土坍落度損失過快,并在機(jī)理上進(jìn)行了解析。
混凝土坍落度的控制也推動著現(xiàn)代混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展,混凝土坍落度作為混凝土工作性能的重要指標(biāo),影響因素是多方面的,既有原材料品質(zhì)波動也有環(huán)境變化的影響,同時管理者的生產(chǎn)控制水平也會對混凝土坍落度造成影響。因此控制坍落度損失需要多方面綜合考慮,也要積極發(fā)展新技術(shù),推動混凝土技術(shù)進(jìn)步。