混凝土坍落度和经时损失的控制

混凝土坍落度及其经时损失的控制

文章发表于：2010-10-19 10:44:20

混凝土坍落度及其经时损失的控制

一、新拌混凝土和易性

1.1 新拌混凝土和易性的概念

新拌混凝土的和易性，也称工作性，是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇注、振捣）并获得质量均匀、成型密实的性能。混凝土拌合物的和易性是一项综合技术性质，它至少包括流动性、粘聚性和保水性三项独立的性能。流动性是指混凝土拌合物在自重或机械（振捣）力作用下能产生的流动并均匀密实地添满模板的性能。粘聚性是指混凝土拌合物各组成材料之间有一定的粘聚力，不致在施工过程中产生分层和离析的现象。保水性是指混凝土拌合物具有一定的保水能力，不致在施工过程中出现严重的泌水现象。可见，新拌混凝土的流动性、粘聚性和保水性有各自的内涵，因此，影响它们的因素也不尽相同。

正是因为新拌混凝土的流动性、粘聚性和保水性有其各自独立的内涵，目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法。通常是测定混凝土拌合物的流动性，辅以其他方法或直接观察（结合经验）评定混凝土拌合物的粘聚性和保水性，然后综合评定混凝土拌合物的和易性。

测定流动性的方法目前有数十种，最常用的是坍落度试验方法。

将搅拌好的混凝土拌合物按一定方法装入圆台形筒内（坍落度筒，见图1），并按一定方式插捣，待装满刮平后，垂直平稳地向上提起坍落度筒，量测筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差（mm），即为该混凝土拌合物的坍落度值。

作为流动性指标，坍落度越大表示流动性越好。

实际施工时，混凝土拌合物的坍落度要根据构件截面尺寸大小、钢筋疏密和捣实方法来确定。当构件截面尺筋较密，或采用人工捣实时，坍落度可选择大一些。反之，若构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用机械振捣，则坍落度可选择小一些。表1列出《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204－2002）关于选用坍落度的规定。

表1 混凝土浇筑时坍落度选择范围

结构种类坍落度/mm

基础或地面等的垫层、无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构 10～30

板、梁和大型及中型截面的柱子等 30～50

配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等） 50～70

配筋特密的结构 70～90

注：a. 本表是采用机械振捣混凝土时的坍落度，当采用人工捣实混凝土时坍落度可适当增大；

b. 当需要配置大坍落度混凝土时，应掺用外加剂；

c. 曲面或斜面结构混凝土的坍落度应根据实际需要另行选定；

d. 泵送混凝土的坍落度宜为80～180mm。

根据浇筑时坍落度的不同要求，混凝土拌合物可分为四个等级，见表2。

表2 混凝土浇筑时的坍落度

名称级别坍落度（mm）

低塑性混凝土 T1 10～40

塑性混凝土 T2 50～90

流动性混凝土 T3 100～150

大流动性混凝土 T4 ≥160

流态混凝土 T5 200～220

注：坍落度检测结果，在分级评定时，其表达取舍至邻近的10mm。

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，掺用外加剂尤其是传统的高效减水剂后，其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及混凝土的生产和施工。

1.2 混凝土坍落度及其经时损失试验方法

1.2.1 主要仪器设备

1）坍落度筒——坍落度筒是由薄钢板或其他金属制成的圆台形筒（见图1）。底面和顶面应互相平行并与锥体的轴线垂直。在筒外2／3高度处安两个把手，下端应焊脚踏板。筒的内部尺寸为：

图1 坍落度筒及捣棒

底部直径（200±2）mm

顶部直径（100±2）mm

高度（300±2）mm

2）捣棒（直径16mm，长600mm的钢棒，端部应磨圆）、小铲、尺、拌板、镘刀

等。

1.2.2 试验步骤

1）润湿坍落度筒及其他用具，并把筒放在不吸水的刚性水平底板上，然后用脚踩住两边的脚踏板，使坍落度筒在装料时保持位置固定。

2）把按要求拌好的混凝土拌合物用小铲分三层均匀地装入筒内，使捣实后每层高度为筒高的1／3左右。每层用捣棒插捣25次。插捣应沿螺旋方向由外向中心进行，各次插捣应在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜。插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面。浇灌顶层时，混凝土应灌到高出筒口。在插捣过程中，如混凝土沉落到低于筒口，则应随时添加。顶层插捣完后，刮去多余混凝土并用抹刀抹平。3）清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒。坍落度筒的提离过程应在5～10s内完成。

从开始装料到提起坍落度筒的整个进程应不间断地进行，并应在150s内完成。4）提起坍落度筒后，量测筒高与坍落后的混凝土试体最高点之间的高度差，即为该混凝土拌合物的坍落度值（以mm为单位，结果表达精确至5mm）。

5）坍落度筒提离后，如试件发生崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样进行测定。二次仍出现这种现象，则表示该拌合物的和易性不好，应予记录备查。

6）测定坍落度后，观察拌合物的下述性质，并记入记录：

（1）粘聚性：用捣棒在已坍落的拌合物锥体侧面轻轻击打，如果锥体逐渐下沉，表示粘聚性良好，如果锥体倒坍、部分崩裂或出现离析，即为粘聚性不好。（2）保水性：提起坍落度筒后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的拌合物也因失浆而骨料外露，则表明保水性不好。如无这种现象，则表明保水性良好。

7）出盘的混凝土拌合物按以上进行坍落度试验后得坍落度值H0；立即将全部物料装入铁桶或塑料桶内，用盖子或塑料布密封。存放30min后将桶内物料倒在拌料板上，用铁锹翻拌两次，进行坍落度试验得出30min坍落度值H30；再将全部物料装入铁桶或塑料桶内，用盖子或塑料布密封。存放60min后将桶内物料倒在拌料板上，用铁锹翻拌两次，进行坍落度试验得出30min坍落度值H60。

1.3 混凝土坍落度经时损失的机理

掺有高效减水剂的混凝土坍落度损失可归纳为物理原因和化学原因两个方面。1）物理原因：当高效减水剂掺入到水泥混凝土后，通过搅拌，水泥颗粒表面吸附高效减水剂分子，使得水泥粒子的Zeta电位提高。带电粒子之间存在静电斥力与范德华引力，阻止了水泥颗粒凝聚。水泥水化过程中，由于物理和化学分散作用，液相中的粒子增多，分散的粒子由于布郎运动、重力、机械搅拌等，使粒子表面吸附的高效减水剂随时间增加而减少，从而两水泥颗粒之间Zeta电位降低，相互间作用位能下降，产生凝聚，引起混凝土的坍落度经时损失。

2）化学原因：研究表明，水泥浆流动度的经时变化与液相中高效减水剂的浓度有关。由于水泥初期水化反应，高效减水剂的消耗引起液相中高效减水剂浓度的降低，对水泥的分散作用减弱，造成混凝土坍落度的损失。另外，水泥水化产生CSH、Ca(OH)2等水化产物，会使新拌混凝土粘度增大，也是引起混凝土坍落度经时损失的原因之一。

二、影响混凝土坍落度及其损失的因素