影響混凝土“工作度試驗”的因素分析

馮志輝

（鶴崗市現(xiàn)代建材科技有限公司，黑龍江 鶴崗 154100）

0 引言

預拌混凝土的工作度檢測是最常規(guī)的試驗。在混凝土的配合比設計、混凝土的出廠檢驗、原材料對比試驗時，都會用到此項試驗。可以說混凝土的坍落度及經(jīng)時損失試驗，是每個試驗人員應知應會的。然而最常規(guī)的試驗，卻還是有許多技術人員操作不符合標準要求，往往導致許多試驗結果準確性差，導致技術人員誤判，錯誤地指導生產(chǎn)，出現(xiàn)質量事故。

對比 GB/T 50080—2002 與 GB/T 50080—2016 兩本標準中更新的條文可以發(fā)現(xiàn)，新標準中增加了對原材料取樣的要求，對原材料投放順序的要求，增加了對混凝土拌合物攪拌時間等要求。說明試驗方法在一直不斷更新，許多平時不注意的細節(jié)，往往會影響試驗結果。

下文中從原材料的溫度、混凝土的攪拌方式、原材料的計量方式、原材料投放順序、混凝土攪拌時間、混凝土攪拌量等多種角度分析因為錯誤的試驗方法，對試驗的結果影響。

1 試樣的制備對試驗影響

1.1 水泥溫度對試驗的影響

GB/T 50080—2016 中要求，試驗設備、試驗原材料的溫度宜與試驗室溫度保持一致。但許多預拌混凝土企業(yè)面臨著進廠水泥溫度過高的問題，在高溫季節(jié)甚至許多水泥進廠時溫度高達到 100℃ 以上。試驗人員往往使用高溫水泥進行試驗，對試驗結果影響頗大。在其他材料、配合比等影響因素不變的情況下，分別將同一批次中不同溫度的水泥進行混凝土試拌，觀察混凝土的坍落度及坍落度損失情況，見表 1。

根據(jù)表 1 的試驗結果可以看出同一批次的水泥，水泥溫度越高，混凝土的初始坍落度越小，混凝土坍落度損失越大。一方面是因為高溫水泥中的熱量，加快了水泥水化凝結，致使混凝土坍落度變小，另一方面是因為水泥溫度過高，導致水泥中的石膏脫水，從二水石膏變成半水石膏甚至無水石膏。三氧化硫不足以抑制硅酸三鈣水化。水泥與外加劑相容性變差。甚至出現(xiàn)急凝、假凝的情況，混凝土短時間之內(nèi)失去塑性。圖 1 和 圖 2是高溫水泥及高溫水泥拌制的混凝土外觀。

表 1 水泥溫度對試驗的影響

圖 1 92℃的水泥

圖 2 92℃的水泥拌制的混凝土

1.2 攪拌方式對試驗的影響

GB/T 50080—2016 中要求，混凝土拌合物性能試驗應使用機械攪拌，但許多企業(yè)試驗室卻依然使用人工攪拌的攪拌方式。究竟人工攪拌與機械攪拌對試驗效果有沒有區(qū)別，不同的攪拌方式對試驗有多大的影響呢？

每組試驗選擇相同的原材料、相同的配合比、分別按兩種攪拌方式進行試驗，對比試驗效果分析攪拌方式對試驗的影響，詳見表 2。

通過表 2 的試驗數(shù)據(jù)，人工攪拌的混凝土與機械攪拌的混凝土區(qū)別很大，人工攪拌的混凝土初始坍落度小，坍落度損失小，當使用粉態(tài)萘系減水劑或聚羧酸減水劑時，會出現(xiàn)混凝土沒有坍損，甚至坍落度后擴的情況。主要是因為人工攪拌時，很難做到無死角地均勻攪拌，膠凝材料、骨料不能充分與外加劑發(fā)生反應，當靜置 30min、60min 后重新進行攪拌，這時候未充分攪拌的減水劑再與膠凝材料進行反應，對試驗效果有很大的影響。有的混凝土初始坍落度不大，靜置 60min 后甚至會出現(xiàn)離析泌水的現(xiàn)象。人工攪拌與機械攪拌的混凝土外觀見圖 3 和圖 4。

表 2 攪拌方式對試驗的影響

圖 3 人工攪拌混凝土

圖 4 機械攪拌混凝土

1.3 水的計量方法對試驗的影響

GB/T 50080—2016 中規(guī)定混凝土拌合物試驗時，原材料的計量方法應按質量法去計量。但許多人在平時計量水的用量時，喜歡用體積法，認為體積法較方便，那么體積法計量與質量法計量會不會有區(qū)別呢？選取不同廠家的不同規(guī)格的量筒、燒杯，倒入 (20±2)℃ 的蒸餾水或飲用水，稱量質量，計算誤差值，詳見表 3。

通過多個廠家的多個規(guī)格量筒、燒杯對比，發(fā)現(xiàn)量筒、燒杯，誤差在±0.2% 以內(nèi)的僅有 7 組，無論用蒸餾水還是用飲用水進行校正，都出現(xiàn)了誤差值偏大的情況。主要是因為市場上許多廠家的產(chǎn)品質量低劣，出廠的器具不符合標準，圖 5 為某廠家中 1000mL 的燒杯，裝滿蒸餾水，其質量為 1047.9g，可見該燒杯準確度之差，誤差達到了 4.79%。

所以在進行拌合物工作度試驗時，應按照 GB/T 50080—2016 的要求，以質量法進行稱量，且骨料的精度為±0.5%，其他材料的稱量精度為±0.2%。

表 3 26 個廠家量筒、燒杯校正試驗

圖 5 校正試驗中的圖片

1.4 原材料投放順序對試驗的影響

GB/T 50080—2016 較 GB/T 50080—2002 增加了對混凝土原材料投放順序的規(guī)定，標準要求按粗骨料、膠凝材料、細骨料、水和外加劑，依次加入攪拌機。說明不同的投放順序對試驗有一定的影響。采用單因素變量法，以相同的原材料、相同的配合比，改變投料順序來進行比對試驗。

根據(jù)表 4 的試驗效果可以看出，不同投料順序對拌合物試驗結果影響很大，外加劑與膠凝材料接觸的時間越早，外加劑被吸附得越多，混凝土坍落度越小。若不按標準中的投料順序，攪拌出的混凝土代表性差，不能有效的模擬生產(chǎn)過程，試驗數(shù)據(jù)與生產(chǎn)相關性差。

表 4 原材料投放順序對試驗的影響

1.5 混凝土拌合物攪拌時間、攪拌量對試驗的影響

GB/T 50080—2016 中要求混凝土拌合物宜攪拌2min 以上，混凝土拌合物一次攪拌量不宜少于攪拌機公稱容量的1/4，不應大于攪拌機公稱容量，且不應少于 20L。

為驗證攪拌時間與攪拌量對試驗結果的影響，以相同的配合比原材料等其他條件及因素不變的情況下，改變混凝土的攪拌時間與攪拌量，將混凝土拌合后，檢測混凝土的坍落度及坍落度損失，見表 5。

表 5 混凝土的攪拌時間與攪拌量對試驗的影響

根據(jù)表 5 試驗數(shù)據(jù)可以看出，混凝土攪拌量越小，攪拌時間越短，混凝土的坍落度損小。這是因為小攪拌量的混凝土，攪拌不均勻所致，原材料反應不完全。

混凝土攪拌量越大、混凝土攪拌時間越長，混凝土拌合物越均勻，試驗也就越有代表性。

2 拌合物取樣對試驗的影響

GB/T 50080—2016 中要求混凝土拌合物取樣宜采用多次采樣的方法。在同一車混凝土中的 1/4 處、1/2處和 3/4 處分別取樣，并攪拌均勻。

那么同一車的混凝土，在不同部位進行取樣，混凝土的拌合物狀態(tài)是否有區(qū)別呢？

選取五車配合比、原材料等因素相同的混凝土。從每車的罐口處、1/4 處、1/2 處、3/4 處和灌尾處分別取樣，觀察混凝土的拌合物狀態(tài)區(qū)別，檢測混凝土的坍落度。其中將 1/4 處、1/2 處、3/4 處進行攪拌均勻在進行檢測混凝土拌合物性能。并將拌合物試樣裝入密封良好的塑料桶，靜置 60min 后檢測混凝土的經(jīng)時損失，見表6。不同部位取樣的混凝土見圖 6 和圖 7。

表 6 取樣方法對試驗的影響

根據(jù)試驗結果來看，混凝土在攪拌罐車不同部位的取樣差異性較大，罐口與罐尾的混凝土和易性較差，時常會出現(xiàn)粗骨料聚堆而漿體較少的情況，但往往從 1/4至 3/4 處的混凝土拌合物狀態(tài)較好，罐口與罐尾的混凝土并不能有效地代表混凝土的拌合物性能。所以為了使試驗更有代表性，在進行混凝土檢驗時，應將按照標準從多個部位取樣，并攪拌均勻。

圖 6 罐口混凝土

圖 7 1/2 處混凝土

3 坍落度試驗

3.1 底板對試驗的影響

GB/T 50080—2016 增加了試驗中對底板的規(guī)定，對底板的尺度、厚度、撓度、以及材質有一定的要求。不同材質的底板吸水率不同、光滑度不同，吸水率越大的底板，混凝土的坍落度越小，光滑度越差，混凝土的流動性越差。同時撓度對試驗的影響也是較大的，撓度越大的底板平整度越差，對試驗的影響也就越大。

3.2 測試時間對試驗的影響

GB/T 50080—2016 細化了對于試驗中測試時間的要求。標準中提到“當試樣不再繼續(xù)坍落或坍落時間達30s 時，用鋼尺測量出筒高與坍落后混凝土試體最高點之間的高度差，作為該混凝土拌合物的坍落度值”。

粘度較大，流速較慢的混凝土，判斷其試樣不再坍落，有一定的困難。不能量化的去判斷混凝土的工作性。所以一般更多的采取混凝土坍落時間。

配制 C30、C40、C60 混凝土試樣各一組，C50 混凝土試樣兩組。每個測量時間分別進行三次測量試驗，混凝土該時間的坍落度值取三次結果的算術平均值，詳見圖 8。

圖 8 測試時間對試驗的影響

根據(jù)曲線可以看出強度等級為 C30～C50 的混凝土，坍落時間為 20s 時，此時測量混凝土坍落度，已經(jīng)可以反映出混凝土的真實坍落度值，因為 20s 之后混凝土的坍落度值變化不大。而強度等級為 C60 的混凝土，則需要混凝土的坍落時間到達 30s 時，混凝土的坍落度值才達到穩(wěn)定狀態(tài)。

不同強度等級、不同原材料、不同配合比的混凝土，測量時間的影響是不一樣的，主要是受混凝土粘聚性、流速和混凝土漿骨比等因素的影響。

但各類型的混凝土，坍落時間到達 30s 時進行測量已經(jīng)可以準確的反映出混凝土坍落度值。所以坍落度試驗時，應嚴格的按照 GB/T 50080—2016 的要求，保證混凝土的坍落時間到達 30s 時進行測量。

4 結論

混凝土硬化前主要以混凝土的拌合物試驗，來檢驗混凝土的質量。無論是在混凝土出廠檢驗時，還是在原材料進廠對比試驗中，或是在配合比設計時，混凝土的坍落度及坍落度損失試驗，都是反映拌合物性能很重要的一個試驗。許多技術人員，往往按照自己的經(jīng)驗、習慣去做試驗，事實證明這是不可取的。本文列舉了諸多影響試驗結果的因素，要嚴格按照標準的試驗方法去進行試驗，切忌不可麻痹大意，以免出現(xiàn)質量事故。