如何对泵送混凝土坍落度进行控制

如何对泵送混凝土坍落度进行控制

如何对泵送混凝土坍落度进行控制

一、概述

随着混凝土技术的不断发展，泵送混凝土在高层建筑及大体积混凝土中应用越来越广泛。泵送混凝土施工，要求混凝土具有可泵性和流动性等工作性能，来满足泵送混凝土的集中搅拌、远距离运输及泵送等过程的要求。但在泵送混凝土施工中，经常遇见由于混凝土坍落度损失很快，使混凝土很快失去了流动性，给施工带来了一定的困难。因而怎样控制泵送混凝土坍落度的经时损失，是解决泵送混凝土今后发展的一个关键。

混凝土坍落度经时损失是指新拌混凝土的坍落度随着时间的延长而逐渐减小；是硅酸盐水泥水化浆体在形成钙矾石和水化硅酸钙等水化产物的同时，逐渐变稠凝结的结果；是由于混凝土拌和物中的游离水分随着水化反应，吸附于水化产物表面或者蒸发等原因而逐渐减少造成的结果。这是混凝土的一个正常性能，但损失过大，混凝土入泵坍落度不能满足施工要求，易造成混凝土堵塞泵管，影响了施工的正常进行；因而在一定范围内控制混凝土坍落度经时损失，能有效地改善混凝土的施工性能，提高施工效率。

二、泵送混凝土坍落度损失原因分析

造成泵送混凝土坍落度损失的因素很多，在正常的情况下，水泥加水半个小时后，混凝土的坍落度即开始以一定的速率减小，减小的速率取决于水泥水化时间、水化放热、水泥的矿物组成及所掺的外加剂的品种及掺量等与之相关的各种因素。下面就各相关因素进行具体分析。

1、水泥水化放热对混凝土坍落度的影响

水泥是混凝土中主要的胶凝材料，其矿物组成主要以硅酸三钙、硅酸二钙、

铝酸三钙、铁铝酸四钙等形成存在，它的水泥矿物水化特性见表1：

水泥矿物的水化特性

它的水化过程包括了各种无水化合物与水所产生的水化反应，并以不同的速率进行水化，C3A的水化速率比C3S、C2S要快的多。因此水泥的水化放热很大程度上取决于C3A的水化反应。在泵送混凝土中，水泥水化放热的大小对混凝土坍落度损失影响很大，原因是水泥水化放热，混凝土使拌和物中的游离水分吸附于水化产物表面或蒸发，并促使混凝土拌合物内部温度升高，加快水泥的凝结，造成了混凝土坍落度的损失。

2、外加剂对水泥适应性与混凝土坍落度的影响

泵送混凝土常需要添加剂来改善混凝土的和易性，并提高混凝土的坍落度值，使混凝土具有良好的工作性能。但在相同配合比下同掺量、同品种的外加剂对不同品种的水泥，其适用效果差异很大。这是外加剂与水泥适应性的问题。具体分析主要有以下几因素。

2.1水泥矿物组成的影响

对水泥适应性的影响主要是水泥矿物中C3A与C3S的含量，水泥中的C3A 含量低而C3S含量高对外加剂的适应性要好，而C3A含量越高，外加剂对水泥的适应性效果越差。

2.2掺和料的影响

泵送混凝土中，经常用粉煤灰取代部分水泥或细集料，能在保持混凝土原有和易性的条件下减少用水量，粉煤灰愈细，球形颗粒含量愈高，减水效果越好；如不减少用水量，则可改善混凝土的和易性，减少混凝土的泌水率，防止离析，降低混凝土的水化热，促进外加剂与水泥的适应性，并减少混凝土坍落度的损失。

2.3含碱量的影响

含碱量高的水泥，由于大量的碱会破坏外加剂在水泥颗粒表面形成的吸附膜，使外加剂失去原有的减水作用，加快了混凝土坍落度的损失。

2.4外加剂的影响

在泵送混凝土中掺入一定剂量的外加剂，能起到减少用水量，降低水泥的水化热，提高混凝土的坍落度值，节约水泥等良好的效果。但不同的外加剂及掺量对水泥的分散、减水、增强等效果不尽相同。

3、环境条件对混凝土坍落度损失的影响

砂、石、水泥等原材料的温度及外界环境的温、湿度对混凝土坍落度的损失有很大的影响。

3.1原材料的温度过高，特别是在夏季施工时，由于温度过高，造成混凝土拌合物的温度过高，这就加速了混凝土中游离水分的蒸发，易造成混凝土坍落度损失过大。

3.2外界环境温度高，湿度低，使拌合物的温度升高，加速了水化反应的进行，进一步促进水泥的放热，使混凝土中的游离水分减少，造成坍落度的损失。

4、施工工艺及运输对坍落度损失的影响

在泵送混凝土中，外加剂掺加的早晚对坍落度的损失也有影响：研究表明，后添加与同时添加相比，在获得同样流动混凝土的前提下，后添加外加剂的掺量仅为同时添加掺量的50%～80%；因此，后添加可获得较好的流动性。

泵送混凝土在运输过程中，由于泌水和游离水分蒸发，易造成混凝土中游离水分的减少，并因此加大混凝土坍落度的损失。

三、控制混凝土坍落度损失的措施

1、原材料的选择

1 .1水泥

应选择能降低水泥水化热、控制混凝土坍落度经时损失的水泥：根据这一要求，我们选择水泥水化热相对较低，C3A含量在7.0%以下，碱含量（NA2O＋0.658K2O）不大于1.0%，水泥标准稠度用水量相对较小的硅酸盐、普通硅酸盐、矿渣硅酸盐及粉煤灰硅酸盐类水泥。其性能及质量指标应符合国家现行标准和规范的要求。

1.2骨料

1.2.1粗骨料

为了减小坍落度损失，在满足混凝土泵送要求的粗骨料最大粒径与输送管径之比下，尽量选择粒径大的和连续级配好的，针片状颗粒含量不大于10%的粗骨料。并在保证强度的前提下，提高粗骨料的用料，来减少水泥的用量，达到控制混凝土坍落度损失的目的。

1.2.2细骨料

试验证明，提高细骨料的细度模数，级配良好，通过0.315mm筛孔的不少于15%细骨料可获得较好的混凝土工作性能，并能减少水泥用量，从而减小坍落

度的损失。

所用的粗细骨料均应符合国家现行标准和规范的要求。

1.3外加剂

泵送混凝土掺入外加剂，要经过试验，选择与水泥适应性好、减水率大、能降低水泥用量且经济效益好的外加剂。

1.4掺合料

泵送混凝土中掺粉煤灰能改善混凝土的工作性能，起到良好的效果。但其等级和掺量对混凝土的坍落度损失有一定的影响：一般选择Ⅰ级或Ⅱ级，最大掺量不超过15%（占水泥重量的8%），且烧失量不大于7.0%的粉煤灰。

2、配合比设计

泵送混凝土配合比设计

①应符合同家现行的标准、规程及规范的规定；

②充分利用地方资源；

③应满足泵送混凝土的各项工作性能。

2.1水灰比的选择

规程规定泵送混凝土的水灰比宜为0.4～0.6，并应充分考虑水泥水化放热对坍落度损失的影响，在保证混凝土强度的前提下，控制用水量。

2.2砂率的选择

泵送混凝土的砂率宜为38～45%，砂率的提高可改善混凝土的可泵性，但砂率过高，则影响混凝土的泵送性能，增加混凝土的坍落度损失率，不利于混凝土的泵送。

表2为不同的砂率在同一水灰比及相同外加剂和掺量下的坍落度损失值。