拌和后短時(shí)內(nèi)的二次加水對(duì)混凝土性能的影響

張亞濤，汪 宇，陳吉春，吳 超，張成銀（.安徽省（水利部淮河水利委員會(huì)）水利科學(xué)研究院 蚌埠33000;.安徽元鼎建設(shè)工程有限責(zé)任公司蚌埠33000）

0 引言

混凝土拌合好后，澆筑前的二次加水對(duì)混凝土的性能影響很大，這一點(diǎn)得到普遍認(rèn)可。一般認(rèn)為：二次加水會(huì)使混凝土的抗壓強(qiáng)度損失20%～41%，并且其后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率會(huì)減慢，耐久性降低，該現(xiàn)象的產(chǎn)生，不僅與加水量有關(guān)，而且與加水時(shí)間和養(yǎng)護(hù)條件有關(guān)。試驗(yàn)過程和工程實(shí)例均表明，混凝土拌和好后，在不加水的情況下，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，強(qiáng)度逐漸降低，3～4 h內(nèi)降低的幅度不是很大。混凝土出機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)，恢復(fù)初始坍落度需要的后加水量就越多，并且混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高，加水后期抗壓強(qiáng)度受影響越明顯[1-5]。很多學(xué)者注意到施工現(xiàn)場(chǎng)和長(zhǎng)時(shí)間放置后二次加水對(duì)混凝土的影響，而現(xiàn)實(shí)中，常會(huì)遇到攪拌好的混凝土坍落度小于設(shè)計(jì)要求，廢掉浪費(fèi)，大部分會(huì)采取再次加水的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，而此時(shí)的二次加水對(duì)混凝土后期性能（特別是抗壓強(qiáng)度）的影響如何，是個(gè)值得分析的問題。

向定量混凝土中加入定量水后，進(jìn)行容重、密度和抗壓強(qiáng)度等一系列試驗(yàn)分析，觀察短時(shí)內(nèi)二次加水對(duì)混凝土后期性能的影響。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)用原材料

表1 水泥（P·O 42.5）性能指標(biāo)

表2 粉煤灰（II級(jí)）性能指標(biāo)

表3 礦粉（S95）性能指標(biāo)

水泥為蚌埠海螺水泥有限公司產(chǎn)的P·O 42.5水泥，其性能指標(biāo)見表1；粉煤灰為淮南市珍珠粉煤灰開發(fā)利用有限責(zé)任公司產(chǎn)Ⅱ級(jí)粉煤灰，其性能指標(biāo)見表2；礦粉為江蘇淮龍新型建材有限公司產(chǎn)S95礦粉，其性能指標(biāo)見表3；混合砂為鳳陽武店產(chǎn)，其性能指標(biāo)見表4；5～25mm碎石和5～10mm瓜子片均為淮南上窯產(chǎn)，其性能指標(biāo)見表5；聚羧酸高性能減水劑產(chǎn)地為蚌埠，其性能指標(biāo)見表6；水為當(dāng)?shù)厣钣米詠硭?/p>

表4 混合砂性能指標(biāo)

表5 碎石性能指標(biāo)

表6 聚羧酸高性能減水劑性能指標(biāo)

1.2 試樣成型

利用HJS-60型雙臥軸混凝土試驗(yàn)用攪拌機(jī)（生產(chǎn)廠家：北京耐久偉業(yè)科技有限公司）成型原材料比例如表7所示的混凝土試樣，每種配比成型1組（每組3塊），試樣尺寸為150mm×150mm×（＞100）mm，每個(gè)試模裝入5709g濕拌混凝土，然后再向每組試模中分別定量加入10%、20%、30%、40%的水，在試模內(nèi)攪拌均勻（注意：不要把水濺出），然后用搗棒插搗密實(shí)均勻，測(cè)量此時(shí)混凝土的體積（計(jì)算容重用），成型試件和加水量如表8所示，成型后如圖1所示。

成型過程：加料后（水泥、砂、石、礦物摻合料），干拌3min，加水（有外加劑的需要把外加劑事先混勻在水中），機(jī)械攪拌4min。

取芯：分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)90d的每組混凝土試塊進(jìn)行取芯，芯樣直徑為100mm，然后去除兩端部分，切成高徑比1∶1的芯樣（如圖2所示），

表7 試驗(yàn)配合比 kg/m3

表8 成型試件的加水量

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

通過試件成型時(shí)濕拌混凝土體積的測(cè)定和質(zhì)量的稱量，最終得出不同二次加水量與混凝土容重間的關(guān)系圖，見圖3。

圖1 混凝土試件

圖2 混凝土芯樣

加工好的芯樣泡水48h后，稱取芯樣質(zhì)量，測(cè)量其尺寸，計(jì)算出該狀態(tài)下硬化混凝土的密度，最終得到不同二次加水量與硬化混凝土體積質(zhì)量間關(guān)系圖，見圖4。

在YA-2000C型電液式壓力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試，試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法參照標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 5008—2002，得出不同二次加水量對(duì)硬化混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，見圖5。

圖3 不同二次加水量對(duì)濕拌混凝土容重的影響

由圖3可知：濕拌混凝土的容重隨著加水量的增多而減小，因?yàn)樗拿芏刃∮诠橇稀⒛z凝材料和外加劑的密度，所以出現(xiàn)了加水越多，濕拌混凝土容重越小的現(xiàn)象。

圖4 不同二次加水量對(duì)硬化混凝土密度的影響

圖5 不同二次加水量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

表9 不同二次加水量試件抗壓強(qiáng)度損失率 %

圖4表明硬化混凝土的體積質(zhì)量隨著二次加水量的增大而減小，間接說明了濕拌混凝土容重與二次加水量間的關(guān)系；骨料和膠凝材料不變的情況下，硬化混凝土體積質(zhì)量的變小說明其內(nèi)部的孔隙率變大，同時(shí)也是二次加水導(dǎo)致自由水變多的直接后果。

圖5說明硬化混凝土抗壓強(qiáng)度隨著二次加水量的增大而減小。由于二次加水與一次加水間隔時(shí)間不長(zhǎng)，水化產(chǎn)物量不多，因水化產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)遭到再次插搗和加水破壞而導(dǎo)致水化產(chǎn)物間作用力減弱的現(xiàn)象[5]，對(duì)混凝土的最終硬化強(qiáng)度影響有限，所以，該情況下，時(shí)間對(duì)濕拌混凝土硬化后強(qiáng)度的影響可以忽略不計(jì)。

二次加水量的增大依次導(dǎo)致了濕拌混凝土容重和硬化混凝土體積質(zhì)量的減小，并最終導(dǎo)致硬化混凝土抗壓強(qiáng)度的降低，所以二次加水對(duì)濕拌混凝土容重、硬化混凝土體積質(zhì)量和抗壓強(qiáng)度的影響趨勢(shì)基本一致。

由表9可知：對(duì)于二次加水量在0～40%的情況，二次加水量在10%～20%間時(shí)，抗壓強(qiáng)度相對(duì)于不加水時(shí)損失最大，其中二次加水20%時(shí)，抗壓強(qiáng)度損失達(dá)到30%，而在其他情況下，每多加10%，抗壓強(qiáng)度多損失10%左右，二次加水40%時(shí)，抗壓強(qiáng)度損失達(dá)到50%。因此，混凝土抗壓強(qiáng)度與二次加水量間是局部線性相關(guān)。

3 結(jié)論

在骨料、膠凝材料和外加劑保持不變，測(cè)完坍落度后短時(shí)內(nèi)的二次加水，對(duì)濕拌混凝土容重、硬化混凝土體積質(zhì)量和抗壓強(qiáng)度的影響趨勢(shì)基本一致，都是隨著二次加水量的增大而減小，但二次加水量與硬化混凝土抗壓強(qiáng)度間只是局部線性相關(guān)，二次加水20%時(shí)，硬化混凝土的抗壓強(qiáng)度降低30%，二次加水40%時(shí)，硬化混凝土抗壓強(qiáng)度可降低50%。