混凝土生產(chǎn)質(zhì)量預(yù)控水量分析探析

孫樹彬

1 概述

混凝土材料和結(jié)構(gòu)在廣泛使用的同時,也面臨著許多的質(zhì)量問題。無論國內(nèi)還是國外,混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中,安全性和耐久性方面問題層出不窮。各種因素引起的建筑物坍塌、嚴(yán)重?fù)p壞經(jīng)常發(fā)生,人們不得不考慮怎樣保證混凝土結(jié)構(gòu)的使用安全問題。當(dāng)水泥用量一定時,加水少則會使混凝土拌合物干澀,成型質(zhì)量難以保證,混凝土成品中將出現(xiàn)較多的孔洞(蜂窩),表面形成麻面,不但影響美觀,而且強度和耐久性均降低。反之,加水過多,隨之帶來的后患是混凝土硬化后多余水分蒸發(fā)形成大的開孔,密實度降低,耐久性能差,強度顯著降低[1,3]。此外,用水量對混凝土的工作性能也具有極其重要的影響。本文對混凝土生產(chǎn)質(zhì)量預(yù)控水量相關(guān)問題進(jìn)行探索,主要分析了混凝土工作性和均質(zhì)性問題。

2 混凝土工作性分析

工作性又稱和易性,是指混凝土拌合物在一定的施工條件和環(huán)境下,是否易于各種施工工序的操作,以獲得均勻密實混凝土的性能。工作性在攪拌時體現(xiàn)為各種組成材料易于均勻混合,均勻卸出;在運輸過程中體現(xiàn)為拌合物不離析,稀稠程度不變化;在澆筑過程中體現(xiàn)為易于澆筑、振實、流滿模板;在硬化過程中體現(xiàn)為能保證水泥水化以及水泥石和集料的良好粘結(jié)?？梢娀炷恋墓ぷ餍允且豁椌C合指標(biāo),保證混凝土良好的工作性對混凝土施工具有重要意義。新拌混凝土是指凝結(jié)硬化以前水泥混凝土的拌合料。目前,對混凝土拌合物的性質(zhì)用工作性(也稱施工和易性)來表征。主要包含流動性、粘聚性、保水性。近年來,減水劑的大量運用使拌合物的流動性提高很多,相應(yīng)地也就出現(xiàn)了新型混凝土及施工工藝。然而拌合物流動性的提高又可能導(dǎo)致其穩(wěn)定性的降低,從而出現(xiàn)工作性不良的新問題。目前對于工作性的研究方法主要有兩種:流動法和流變學(xué)測試方法。

2.1 流動法

流動法的測試方法有:1)混凝土坍落度法。減水劑的適應(yīng)性是混凝土技術(shù)中的一個普遍性問題,這種適應(yīng)性一般都用混凝土坍落度來評價,所用設(shè)備為坍落度筒。坍落度越大,則流動性越好,混凝土的工作性也越好,說明相應(yīng)的減水劑與水泥的適應(yīng)性越好。2)微坍落度法。微坍落度法的原理與坍落度法原理基本相同,但所用試模形狀、尺寸和具體評價指標(biāo)與坍落度法有差異。微坍落度法的評價指標(biāo)有:漿體流動度一流下漿體圓餅的平均直徑、流動面積一流下漿體圓餅的面積或者用相對流動面積一流下漿體擴散的圓環(huán)面積(圓餅面積減去所用試模底面面積)與所用試模底面面積的比值。流動度、流動面積或相對流動面積越大,則漿體的流動性越好,說明相應(yīng)的減水劑與水泥的適應(yīng)性越好。3)漏斗法。測定方法:將一定體積的漿體裝入固定的漏斗,用一定體積漿體流下漏斗的時間來評價。流下時間越短,則漿體流動性越好;相反,流下時間越長,則漿體流動性越差。4)水泥漿體稠度法。國內(nèi)外常采用水泥漿體稠度法來評價水泥與減水劑之間的適應(yīng)性。該方法認(rèn)為:在水膠比和減水劑的摻量一定時,水泥漿體的稠度越小,則表明漿體的流動性越好。另外還有維勃稠度(工作度)試驗方法、密實因素試驗方法、工業(yè)粘度試驗方法、L形流動度儀試驗方法、U形流動度儀試驗方法、V形流動度儀試驗方法等。

2.2 流變法

近年來,國內(nèi)外學(xué)者對混凝土流變學(xué)方面的研究,其主要思想是通過研究水泥漿的流變學(xué)特性來評價混凝土的工作性。該方法大多都利用粘度計或流變儀測試水泥漿體的流變性能,包括流變類型、觸變性、屈服應(yīng)力和塑性粘度以及流變性能隨時間的變化過程?？蓽y得的主要參數(shù)有粘度、剪切應(yīng)力、剪切速率、屈服應(yīng)力等,并用這些參數(shù)來評價混凝土的流變性能。實際施工中,混凝土的工作性能主要依靠傳統(tǒng)的方法來評價,如:坍落度法、坍落度—擴展度法等。這些單點法(固定時間點測試)測試不能敏銳、實際地表征混凝土工作流動性。流變學(xué)評價方法是將新拌的水泥漿體視為具有均勻連續(xù)流動性能的兩相材料,一相為基體相,另一相為粒子相。用流變儀測試水泥漿體可采用兩點法(由間隔的兩個時間點測試),也可采用連續(xù)動態(tài)的測試方法。與其他方法相比,該方法能更客觀更實際地評價混凝土的工作流動性。

3 混凝土勻質(zhì)性分析

混凝土的勻質(zhì)性是指不同單位體積混凝土之間各組分分布的均勻程度。當(dāng)混凝土材料組成及摻量相同時,其性能取決于勻質(zhì)性的好壞。混凝土的勻質(zhì)性對混凝土的性能具有重要的意義,不僅關(guān)系到混凝土的強度,也對耐久性有著重要的影響?；炷恋膭蛸|(zhì)性不良會帶來離析、泌水等現(xiàn)象的發(fā)生,進(jìn)而影響到混凝土的性能。公路橋梁混凝土施工中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土離析、泌水等現(xiàn)象?；炷岭x析現(xiàn)象使混凝土結(jié)構(gòu)不均勻,出現(xiàn)孔洞、水影和蜂窩狀結(jié)構(gòu)。嚴(yán)重的離析使混凝土結(jié)構(gòu)明顯分層,大大降低了混凝土結(jié)構(gòu)的強度和使用性能?；炷恋拿谒苁剐掳杌炷羶?nèi)粗集料顆粒下沉水分上升致使表面浮漿或浮灰而導(dǎo)致形成一種水影,影響混凝土的表面質(zhì)量,并且水分在上升時形成“小噴口”以及集中在粗集料或鋼筋下的水囊等混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),從而降低混凝土的強度和耐久性。

此外,混凝土本身就是一個不勻質(zhì)體。混凝土界面過渡區(qū)是混凝土的薄弱環(huán)節(jié),它在混凝土內(nèi)部是一個不均勻體系,它能影響到整個混凝土構(gòu)件的宏觀力學(xué)性能。界面過渡區(qū)的不均勻性是由結(jié)構(gòu)內(nèi)部宏觀和微觀層面上的泌水共同作用引起的。混凝土在制備過程中微泌水作用引起了內(nèi)部集料界面過渡區(qū)的不均勻性,且單個集料不同方向上的界面過渡區(qū)也是不均勻的;表層混凝土是一個高度不均勻體系,該體系的形成是由混凝土制備過程中宏觀泌水引起的,表層混凝土的界面過渡區(qū)內(nèi)存在孔隙分布的梯度。因此,混凝土在制備過程中的泌水作用會導(dǎo)致混凝土表層和內(nèi)部集料以及單個集料的界面過渡區(qū)性能均存在較大差別。

外加劑的使用降低了混凝土的水膠比,改善新拌混凝土的工作性和控制混凝土的坍落度損失,并賦予混凝土優(yōu)良的施工性能及高密實性。混凝土的坍落度已從10年前的70 mm～90 mm發(fā)展到現(xiàn)在的180 mm～200 mm,甚至已經(jīng)開始應(yīng)用自密實混凝土。但是混凝土流動性的增加常常導(dǎo)致勻質(zhì)性的下降,目前混凝土(尤其是泵送混凝土等)常摻加幾種外加劑和摻合料,各種組分之間的相容性不良問題也加重了勻質(zhì)性不良的趨勢。甚至造成嚴(yán)重的離析、泌水情況發(fā)生,影響工程質(zhì)量。

4 結(jié)語

隨著我國基建事業(yè)的蓬勃發(fā)展,混凝土材料的高性能化研究已進(jìn)入快速發(fā)展階段。水作為混凝土的重要原料組分,從與水泥、砂、石料按一定比例攪拌成新拌混凝土開始,到硬化混凝土完成服役壽命,直至完全破壞,一直發(fā)揮重要的作用。本文對用水量影響下的新拌混凝土的工作性和勻質(zhì)性進(jìn)行分析,對于進(jìn)一步設(shè)計高性能的混凝土材料具有一定作用。

[1]方國有.地下室混凝土施工裂縫的預(yù)防與處理[J].中國科技信息,2009(7):53-55.

[2]朱森林,侯朝霞.論超長地下室混凝土裂縫的控制[J].山西建筑,2009,35(2):162-163.

[3]葛 勇,孫迎迎,袁 杰,等.混凝土水飽和程度影響因素的研究[J].低溫建筑技術(shù),2006(6):44-46.