泵送劑超量對混凝土性能的影響

常玉斌，石從黎，楊翔

（1重慶建工市政交通有限責任公司，重慶400021；2重慶市建筑科學研究院，重慶400015）

0 引言

目前，泵送澆筑已成為我國混凝土施工的主要工藝，為了達到泵送施工的要求，混凝土在攪拌過程中需要摻加少量泵送劑。但是，由于計量設備故障或技術人員操作失誤時常會出現(xiàn)泵送劑摻加過量（超量）的問題。由此引發(fā)的混凝土質(zhì)量事故也越來越多[1-2]。而作為質(zhì)量事故分析與處理的技術基礎，泵送劑超量對混凝土性能影響卻鮮有研究報導。因此，全面、系統(tǒng)地研究泵送劑超量對混凝土性能的影響十分必要。

本文通過模擬試驗，測試了泵送劑超量對混凝土坍落度、凝結(jié)時間、保水性、塑性收縮以及抗壓強度等性能的影響規(guī)律，擬為處理泵送劑超量引起的混凝土質(zhì)量問題提供技術支撐。

1 試驗原材料及試驗方法

1.1 試驗原材料

為了使研究結(jié)果符合實際，試驗選用重慶地區(qū)廣泛使用的混凝土配制原材料。

1.1.1 水泥

采用小南海P.O42.5水泥，水泥的物理性能見表1。

1.1.2 粉煤灰

采用重慶珞璜電廠Ⅱ級粉煤灰，細度23%，需水量比101%。

表1 水泥的物理性能

1.1.3 細集料

采用復合砂作為細集料，其中天然特細砂細度模數(shù)1.1，機制砂細度模數(shù)3.5，二者按照1:1的比例配成混合砂，細度模數(shù)2.6。

1.1.4 粗集料

粗集料采用石灰石碎石，為5~10mm和10~20mm二級配粒級，兩種粒級按3:7的比例搭配。

1.1.5 泵送劑

采用重慶某外加劑生產(chǎn)商的泵送劑產(chǎn)品，推薦摻量1.8%，減水率20%。

1.2 混凝土配合比及試驗方法

1.2.1 試驗配合比

試驗對象選擇普通混凝土生產(chǎn)中最普遍的兩個強度等級C30和C40，配合比見表2。

表2 混凝土配合比

1.2.2 試驗方法

采用模擬方法，即在溫度20±3℃，濕度大于50%的試驗室條件下，通過在混凝土中超量摻加泵送劑來模擬混凝土生產(chǎn)中泵送劑超量情況。然后，按照《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》GB/T50080-2002，《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2002，以及《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082-2009等規(guī)定的試驗方法測試試驗混凝土的各項性能。

2 試驗結(jié)果及討論

2.1 泵送劑超量對混凝土凝結(jié)時間的影響

從圖1的結(jié)果可以看出，隨著泵送劑摻量的增加，混凝土的凝結(jié)時間顯著增加，尤其當泵送劑的摻量超過推薦摻量（1.8%）的3倍及以上時，混凝土的初凝時間達到45h及以上（大于1d），終凝時間更在60h以上（大于2d），遠遠超過混凝土的預期凝結(jié)時間，這種情況極易造成混凝土出現(xiàn)超時緩凝質(zhì)量事故[3]。

圖1 泵送劑超量對混凝土凝結(jié)時間的影響

2.2 泵送劑超量對混凝土坍落度的影響

隨著泵送劑的超量摻加，混凝土的坍落度和擴展度就略有增加，但增加幅度不大（見表3），說明泵送劑的超量對混凝土流動性的影響不明顯。這是因為，泵送劑推薦摻量時的濃度接近或處于飽和摻量點，所以，即使超量摻加泵送劑，也不會較大幅度增加混凝土的坍落度和擴展度。多余的泵送劑將游離于混凝土拌合物中，或者富集于混凝土拌合物體系的表面，造成混凝土的粘聚性變差。

2.3 泵送劑超量對混凝土泌水率的影響

對于混凝土的保水性，由于泵送劑向表面遷移的過程易形成連通的泌水通道，水分子可以輕松地從混凝土拌合物內(nèi)部遷移到表面，而泵送劑超量后混凝土拌和物的粘度降低，出現(xiàn)離析現(xiàn)象，進一步加速了水分子的遷移速率，導致混凝土的保水性明顯降低。這個結(jié)果在圖2中得到了證實。當泵送劑的摻量為1.8%(推薦摻量)時，混凝土的常壓泌水率小于基準混凝土；而當泵送劑的摻量超出推薦摻量的2倍時，混凝土的泌水率顯著增加，泌水率比達到320%。

表3 混凝土的坍落度

圖2 混凝土的常壓泌水率比

2.4 泵送劑超量對混凝土含氣量的影響

為了提高泵送混凝土的可泵性，泵送劑中通常含有引氣組分，如果泵送劑摻加過量，引氣組分的濃度也會相應增加，導致混凝土的含氣量增加。表4的結(jié)果表明，泵送劑超量使混凝土拌合物的含氣量明顯提高，這會對混凝土的外觀質(zhì)量和力學性能產(chǎn)生不利影響[4]。

表4 混凝土的含氣量

2.5 泵送劑超量對混凝土塑性變形的影響

由于泵送劑超量使混凝土的凝結(jié)時間顯著延長，混凝土拌和物長時間處于塑性狀態(tài)，加之拌和物的和易性差，拌和物中的水分更容易散失，且持續(xù)的時間更長，使得混凝土塑性收縮顯著增加（見圖3），導致混凝土出現(xiàn)早期裂縫的風險增加。

圖3 混凝土的塑性收縮

2.6 泵送劑超量對混凝土力學性能的影響

由于泵送劑摻加過量后，會使混凝土的含氣量和緩凝程度明顯增加，這樣就會對混凝土的強度產(chǎn)生明顯的不利影響。表5的試驗結(jié)果表明，泵送劑超量摻加后，混凝土各齡期的抗壓強度都低于推薦摻量的混凝土；并且隨著泵送劑超量數(shù)量的增加，對混凝土抗壓強度的影響越顯著，當泵送劑摻量超過推薦摻量5倍時，混凝土28d至90d強度僅有正常混凝土強度的13%至32%。

表5 泵送劑超量對混凝土各齡期強度的影響

3 結(jié)論

通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，泵送劑超量摻加會對混凝土產(chǎn)生明顯的不利影響，顯著增加混凝土的凝結(jié)時間、泌水率、含氣量和塑性收縮，明顯降低混凝土的抗壓強度。

[1]石從黎，段瑞斌，宋開偉.預拌混凝土的超時緩凝現(xiàn)象及處理方法[J].混凝土，2011(1):51-53.

[2]陳志聰.混凝土外加劑超量質(zhì)量事故分析與處理[J].皖西學院學報，2004，20(2):83-84.

[3]楊再富，石從黎，宋開偉，等.超時緩凝對混凝土強度發(fā)展的影響[J].商品混凝土，2010(9):61-63.

[4]楊成球.混凝土摻超量外加劑的試驗研究[J].水電站設計，1998，14(1):89-91.