探析影响水泥混凝土坍落度及其损失的因素

探析影响水泥混凝土坍落度及其损失的因素

蔡同慰

武汉中和工程技术有限公司

摘要：目前，我国基础建设处于世界领先水平，并获得“基建狂魔”这一特殊称谓，施工建设中的重要组成因子--水泥混凝土占据着举足轻重的地位，它的工作性能指标之一--坍落度质量已然成为混凝土施工控制中各方尤其关注的焦点，探究和分析其影响因素是我们不可或缺的重要技术手段。

关键词：坍落度；流动性；因素

首先我们要了解的是，混凝土之所以能够产生坍落度的原因—各种组成材料的填充效应，即粗集料被细集料填充，细集料被胶材填充，形成一种连续致密的且可以滑动的结构，其影响因素大致有以下几个方面：水泥的需水量、比表面积，拌合用水量，外掺料，粗细集料，外加剂，外部条件，生产组织等：

（一）水泥的需水量、比表面积的影响

不同的水泥其达到标准稠度的需水量是不同的，同一品种不同时期的水泥的需水量也不尽相同；为此我在试验室做过对比试验，对于同一厂家同一型号普通硅酸盐P.O 42.5水泥，达到标准稠度需水量由134ml，突然提高到144ml，在原材料和配比不变的情况下，拌合出机的混凝土坍落度由之前的210mm，减小到190mm，也就意味着该批混凝土如要达到同样流动性的状态，需要额外多加入10Kg左右的水，这样就会导致结构物强度下降；适当提高水泥的比表面积可改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性，减少泌水、离析现象，这是因为细集料填充粗集料空隙，胶材填充细集料空隙，形成一种连续致密的结构，混凝土内部明水缺乏外漏空隙通道。比表面积是水泥试验中用来表征细度的指标之一，其比表面积越大，表明水泥颗粒越细形状越接近球形，混凝土的和易性将越好，坍落度经时损失也就越小；反之，则愈小。

（二）拌合用水量

用水量是指在每立方米水泥混凝土中，消耗水的质量，它的作用机理是：拌合用水和混合料搅拌过程中，集料颗粒的表面会吸附水膜形成滑动面。当用水量适中，水膜多且厚，水的润滑作用效果明显；水量过少，则水膜较薄，润滑效果较差，这一现象在工程上称之为“打不开”。水量过多，毛细孔被水份填满，表面张力的作用减小，混凝土的粘聚性变差，易泌水甚至离析。用水量的多少直接影响着水泥混凝土的工作性，当粗集料和细集料的种类和比例确定后，水泥混凝土的坍落度主要取决于用水量，而受其他因素的影响较小，这一点普通混凝土配合比设计规程《JGJ 55-2011》可以印证，它为水泥混凝土的配合比设计提供了极大的方便[1] 。

（三）外掺料的影响

水泥混凝土中常用的掺合料一般为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰等，其中以粉煤灰用者居多，其较水泥成本相比单价低，活性指数高，粉煤灰等量替代水泥可以降低混凝土水化热，提高水泥混凝土的流动性，这是因为粉煤灰中存在大量的玻璃微珠（球形颗粒），粒形完整，表面光滑，这些颗粒的存在可以在混凝土中产生“滚珠效应”促进初期水泥水化的解絮作用，能起到良好的润滑作用，从而可增大混凝土的流动性，使其能得到更好的工作性能。

(四) 粗集料的影响

集料分为粗集料、细集料，其中粗集料的影响因素包括品种、级配、针片状颗粒（粒型）、含泥量，泥块含量、吸水性等，这些特性将不同程度地影响新拌混凝土的和易性。众所周知的是用卵石试拌的混凝土拌合物的流动性较碎石的好，这是因为卵石较碎石相比其长期接受河流冲刷，表面光滑圆润棱角较少，颗粒间的摩擦小所以流动性就好；再次，粗集料的级配，连续级配和间断级配相比，前者由大小不同的单粒级组成连续的粒级，颗粒能够形成嵌挤骨架使得混凝土的保水性粘聚性比较好，可以减少泌水和坍落度的损失；对于针片状颗粒的含量，很明显这种不规则颗粒，严重阻滞混凝土流动性，并且同等条件下也会造成混凝土强度下降；含泥量、泥块含量、吸水性三者都是同样的道理，泥会吸附混凝土中的水份导致实际发生反应的用水量减少，不但影响混凝土流动性更牵连到强度和耐久性的降低。

(五) 细集料的影响

细集料的影响包含以下几个方面：

5.1 品种，细集料可以分为三种河砂、机制砂和海砂，河砂和机制砂亦像前面赘述的卵石和碎石一样原理，河砂圆润光滑，而机制砂是由机械进行反复破碎棱角分明摩阻力较大，且在配比相同的情况下机制砂的需水量要比河砂大，即河砂在较小用水量情况下流动性更好；对于海砂而言的话其使用条件较为严苛，因为里面含有大量的CL^-对钢筋具有腐蚀性，影响结构物的耐久性所以基本上不会轻易使用；

5.2 机制砂石粉含量，对于石粉很多人会简单的将其理解为“泥”，其实这是片面的，大量试验表明，当石粉含量在8%-10%左右对提高坍落度和强度都具有一定功效，过量则会吸附过多的外加剂，达不到预期的减水保坍效果，而过低则不易形成粉浆包裹集料；

5.3 细度模数，是用来表征砂的粗细程度，砂按细度模数分为粗、中、细三种规格[2]，其细度模数分别为：①粗：3.7~3.1；②中：3.0~2.3；③细：2.2~1.6。在砂率一定的情况下，粗砂的总表面积小于细砂总表面积，达到同样坍落度粗砂需水量小于细砂，我们在进行配合比设计时一般较多采用中砂，就是因为其粒径大小适中易于调节，试拌出来的混凝土泌水少、砂浆多、粘聚性和流动性好等一些优点。

（六） 外加剂

外加剂（本文在这里着重介绍减水剂和引气剂）；减水剂主要有两个作用：“减水增强”、“解絮保坍”，其作用原理（主要是表面活性剂类的减水剂）[3]是由亲水基和憎水基两部分组成，在混凝土中加入减水剂，其憎水基分子能够吸附在水泥颗粒的表面，使其表面带有同种电荷，产生排斥造成水泥颗粒之间互相分散，导致包裹的部分游离水从破坏的内部絮凝结构中释放出来，进而增加混凝土中搅拌物的有效流动性[4]。减水剂保坍的主成分是葡萄糖酸钠，而其价格在整个外加剂成本里面所占的比例较高，所以很多厂家出于成本的控制往往会虚报其具体含量，这里大家在实际使用过程中，一定要经过试拌验证外加剂实际达到的减水和保坍效果。一般我们实际使用的外加剂不单单只有一种功能，里面其实会添加相应的多种功能成分的化学物质，比如在减水剂成分中还会加入引气剂，这种成分会让混凝土在拌合过程中产生肉眼不可见的微小稳定气泡，降低了表面张力，从而让混凝土内部呈现出类似面包内部一样的蜂窝结构，达到增大坍落度的功能。

（七）外部条件

引起混凝土拌合物工作性降低的外部条件因素，主要有暴露时间、温湿度和风速。混凝土暴露的时间，时间越长水份蒸发散失的越多，流动性能越差；这是因为水泥的水化，一方面消耗了水份；另一方面，产生的水化产物起到了胶粘作用，进一步阻碍了颗粒间的滑动。水泥水化速率和水份蒸发速率，当环境温度越高，水化速度加快，水份随之蒸发加快，砂浆水份散失起不到润滑的作用。湿度、风速也同样是这个道理，环境越不利，水份蒸发的越多越快，流动性能就越差。

（八） 结语

综上所述，本文对影响水泥混凝土坍落度及其损失的因素进行了浅析，简单来说，分别从自身和外部两方面出发，其中水泥、拌合用水量、粗细集料、外掺料、减水剂是从自身组成进行分析，此外还应考虑外部条件的影响，得出了七点影响因素，而这些因素的影响往往是一种也可以是多种组合出现；所以，这就需要我们技术人员，经过大量的试验，逐一分析和验证实际存在的因素综合处治。希望上述几点见解能给各位带来一些帮助。

参考文献：

1. 徐维丽,周强.浅谈配合比指标对混凝土性能的影响.建材发展导向（下）,2011.

2. 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会，《建设 用砂GB/T 14684-2011》.北京,2011.

[3]李永德,陈荣军,李崇智.高性能减水剂的研究现状与发展方向[J].混凝土,2002.

[4]黄胜强.谈道路工程水泥混凝土外加剂施工技术.《建筑工程技术与设计》,2015.

[5]熊大玉,王小虹.混凝土外加剂的原理与应用[M] .北京:化学工业出版社, 2002.

[6]丘卫昌.商品混凝土经时损失及控制[J],《福建建材》2008年04期