混凝土坍落度及其经时损失对混凝土质量的影响与控制

宋妍 刘凯

摘 要：混凝土坍落度及其经时损失是影响混凝土工程质量的关键因素，通过探讨混凝土坍落度损失的机理及影响因素，提出了一些切实可行的解决坍落度损失的方法，以期对实际施工起到指导作用。

关键词：坍落度；损失；机理；影响因素；控制

目前，施工现场大量应用商品混凝土，商品混凝土公司如雨后春笋，混凝土质量参差不齐。混凝土到达现场后，混凝土拌合物不按规定要求进行坍落度测量，直接进入输送设备进行浇筑。操作工人为了施工方便，经常出现边浇筑边加水的现象，屡禁不止。GB50666-2011《混凝土结构工程施工规范》8.1.3条明确规定：混凝土运输、浇筑过程中严禁加水。这种施工方式改变了混凝土了水灰比，大幅降低了混凝土的强度，影响了混凝土和易性，进而导致混凝土泌水离析，容易发生质量事故。

1 新拌混凝土的和易性

（1）混凝土拌合物主要性质为和易性，它是指混凝土拌合物的施工难易程度和抵抗离析作用程度的性质。混凝土拌合物应具有良好的和易性。和易性是一个综合的指标，它包括流动性、粘聚性、保水性三个方面。流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并均匀密实地填满模板中各个角落的性能。粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中相互间有一定的粘聚力，不分层，能保持整体均匀的性能。保水性是指混凝土拌合物保持水分不易析出的性能。可见混凝土拌合物流动性、粘聚性、保水性有各自的内涵，因此，影响它们的因素也不尽相同。测定流动性的方法目前最常用的是坍落度测试方法。

作为流动性指标，坍落度大表示流动性越好。混凝土拌合物根据坍落度大小，可分为5级，见表1：

（2）混凝土从拌合到浇注，需要有一段运输和停放时间，这种随时间增长，混凝土和易性变差的现象，被称为混凝土坍落度经时损失。混凝土都存在坍落度经时损失，只是有大有小，掺用外加剂尤其是高效的减水剂后，其对坍落度经时损失要比不掺时的基准混凝土大，甚至只经过20～30min，坍落度即降低为初始值的1/2～1/3。这将直接影响外加剂的使用效果和混凝土的生产和施工。

2 影响混凝土坍落度及其損失的因素

2.1 水泥特性

水泥的细度、不同的矿物组成、外加剂与水泥适应性、石膏形态等。水泥细度对混凝土拌合物的工作性有影响，适当提高水泥的细度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。水泥中不同的矿物组成对减水剂的吸附能力有大有小。水泥中几种主要矿物对减水剂的吸附能力顺序如下：C3A>C4AF>C3S>C2S，在水泥加水搅拌后，外加剂随之被吸附到水泥颗粒表面。按上述顺序减水剂很快被吸附到C3A和C4AF等表面，而水泥水化的顺序也是C3A>C4AF>C3S>C2S。C3A、C4AF水化很快，等到C3S、C2S开始水化时，液相中外加剂的浓度已变得很低。随着水化时间的延续，水泥颗粒表面的电动电位值减小，因而混凝土和易性变差，坍落度下降。

2.2 骨料特性

骨料的特性包括骨料的最大粒径、含泥量、细度模数和吸水性等，这些特性将不同程度地影响新拌混凝土的和易性。其中最为明显的是，卵石拌制的混凝土拌合物的流动性较碎石的好，具有优良级配的混凝土拌合物具有较好的和易性。

2.3 水灰比

水灰比是指混凝土中水的用量与水泥用量的比值。在水泥拌合物中，水灰比决定水泥浆的稠度。水灰比较小，则水泥浆较稠，混凝土的流动性较小，当水灰比小于某一限值时，在一定施工方法下就不能保证密实成型；反之，水灰比较大，水泥浆较稀，混凝土拌合物的流动性虽然较大，但粘聚性和保水性却随之变差。

2.4 环境条件

引起混凝土拌合物工作性能降低的环境因素，主要有时间、温度、湿度和风速。水泥的水化，一方面消耗水分，另一方面，产生的水化物起到了胶粘作用，进一步阻碍了颗粒间的滑动。而水分的挥发将直接单位混凝土中水的含量。风速和湿度因素会影响拌合物水分的蒸发速率，因而影响坍落度。温度升高也会使混凝土坍落度损失加大，这是水化速度加快的结果。因此，夏天施工的混凝土特别需要控制坍落度的损失。

2.5 外加剂

外加剂的影响因素有外加剂的掺量、品种（吸附形态）、掺加方法、缓凝剂的含量等。不同的外加剂品种，坍落度损失不同，这主要是因为减水剂的作用机理不同。高效减水剂减水率较高，又有早强作用，其作用机理除了分散吸附外，还有吸附双电层的电性斥力作用，它有较高的减水率，能在水化早期促进水化反应进行，而普通减水剂的坍落度经时损失就小于高效减水剂，缓凝减水剂由于减缓了水化初期的反应速度，因此坍落度经时损失更小一些。

2.6 掺合料

在现代高效能混凝土中，矿物掺和料已经是必不可少的成分。在各种矿物掺和料中，一般认为硅灰对混凝土拌和物的工作性产生负面影响。其它的诸如粉煤灰、矿渣粉、钢渣等都使混凝土拌和物有较好的工作性。掺和料的外形特征对新拌混凝土的工作性的影响非常大，表面光滑呈圆球状的掺和料加入到混凝土拌和物中可以很好地改善混凝土的工作性，但表面粗糙有棱角的掺和料对混凝土的工作性可能起到负面影响。另外，如果掺和料的细度过细，比表面积大，则会增加对水分的吸收，对混凝土拌和物的坍落度产生不利影响。

2.7 生产施工方面

2.7.1 混凝土原材料的影响

如今，大部分的混凝土公司的骨料均为开放式存放，受季节变化影响较大，在雨后骨料含水量会发生变化，含水量不稳定，且通过试验确定含水量时局限较大，拌制混凝土时吸水率不同，会造成混凝土坍落度不同程度的偏差。

2.7.2 机械和搅拌时间影响

混凝土搅拌时间长会造成骨料吸水量加大，使混凝土拌合物中的自由水分减少。另外，混凝土搅拌机械计量系统误差也会造成混凝土坍落度损失，混凝土配合比是通过精确计算并经过多次试配调整得出来的，任何一种材料由于计量不准确，都会使材料比表面积发生变化，材料比表面积变化越大，坍落度经时损失也越大。

2.7.3 混凝土运输机械及浇筑速度、时间的影响

混凝土搅拌运输车运输距离和时间以及浇筑时间越长，混凝土由于发生化学反应、水份蒸发、骨料吸水等多方面原因，自由水份减少，造成混凝土坍落度经时损失。根据实际测定当气温25度左右时，混凝土拌合物现场坍落度在半小时内损失可达4cm。混凝土浇筑时间不同，也是造成混凝土坍落度损失的一个重要原因。早上和晚上气温低水份蒸发慢，影响较小。中午和下午气温高水分蒸发快影响较大，水份损失越快，混凝土坍落度损失越大，混凝土的流动性和粘聚性等越差，质量越难保证。

3 控制混凝土坍落度及其损失的方法

3.1 混凝土原材料方面

（1）应尽量避免选用C3A及C4AF含量高和过细的水泥。试验表明，C3A含量在5～6%，C3S含量在50%-60%，水泥比表面积在280～300m2/kg时混凝土坍落度损失较小。

（2）尽可能降低砂率，采用合理砂率，改善砂、石的级配，尽量采用较粗的骨料，以减少需水量，有利于提高混凝土的质量和节约水泥。

（3）使用外加剂也是调整混凝土性能的重要手段，常用的有减水剂、流化剂、泵送剂等，外加剂在改善新拌混凝土和易性的同时，还具有提高混凝土强度，改善混凝土耐久性，降低水泥用量等作用。

（4）在高效减水剂中复合一些其他外加剂是目前国内控制掺有高效减水剂混凝土坍落度损失的一种最简便、最常用且效果最显著的措施之一。可使混凝土施工浇筑前不因水化而明显降低流动性，有助于解决坍落度的损失问题，但会增加泌水，掺量多时尤甚，也易造成凝结时间过长。产生混凝土长时间不凝结的问题。

3.2 混凝土坍落度的现场调整

（1）二次添加外加剂后必须使车辆高速旋转3min再进行施工，避免因添加剂搅拌不均而造成局部缓凝。

（2）严禁在混凝土卸料过程中添加外加剂以造成部分混凝土外加剂过量而造成缓凝。

（3）泵送混凝土坍落度建议在150～200mm之間，坍落度过低不利于泵送施工，坍落度过大会引起混凝土离析，易导致混凝土堵管，出现裂缝。

（4）在现场混凝土中严禁任意加水，浇捣时不须强力振捣，振捣时间宜在10～20S，否则混凝土表面浮浆较多容易产生收缩裂缝。若振捣后浮浆层厚，可在混凝土初凝前在表面撒一层干净的碎石，然后压实抹平。

4 小 结

通过对原材料的控制，水的计量，控制系统的改进，在实际工程施工中能有效解决以往混凝土坍落度难控制的难题，避免了拌合过程中不合格混凝土的出现，另外，要加强施工现场混凝土供需双方的交接交底工作，操作工人严格按操作规程施工，混凝土交货检验要进行现场坍落度测量，根据测量结果及时进行调整施工方案，确保混凝土质地均匀，能密实成型，有效保证工程实体质量。