混凝土拌和物經(jīng)時工作性能的補(bǔ)償修復(fù)試驗(yàn)研究

徐 俊 占羿箭

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

混凝土拌和物在運(yùn)輸過程中會受到氣溫、水分蒸發(fā)、骨料吸水、運(yùn)輸及現(xiàn)場等待時間等因素影響，造成不同程度的流動性經(jīng)時損失[1-4]，降低混凝土坍落擴(kuò)展度指標(biāo)值。工程實(shí)踐中控制混凝土流動性經(jīng)時損失的措施主要是二次添加外加劑水溶液的方法，然而二次添加外加劑的用量難以準(zhǔn)確把控，若隨意增加減水劑的摻量，將對混凝土拌和物的強(qiáng)度及凝結(jié)時間造成不利影響[5-8]。

本文以不同強(qiáng)度等級的混凝土（C30、C40、C60）作為研究對象，對一定經(jīng)時條件下（如2.5 h），外加劑二次補(bǔ)償量對混凝土拌和物工作性能的修復(fù)規(guī)律進(jìn)行研究分析，為工程實(shí)踐提供理論指導(dǎo)與技術(shù)支撐，保障工程的順利進(jìn)行[9-12]。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

水泥采用海螺P.O 42.5/P.Ⅱ52.5水泥；粉煤灰采用Ⅱ級粉煤灰；礦粉采用S95礦粉；外加劑采用BASF中效/高效聚羧酸系減水劑，中效聚羧酸系減水劑固含量13%，高效聚羧酸系減水劑固含量17%；細(xì)砂采用天然細(xì)砂，細(xì)度模數(shù)1.0，含水率5%；粗砂采用天然粗砂，細(xì)度模數(shù)2.4，含水率5%；碎石采用普通5～25 mm碎石，含泥量0.9%；水采用自來水。

1.2 試驗(yàn)方法

本研究針對坍落擴(kuò)展度及抗壓強(qiáng)度2種混凝土指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，其中：新拌混凝土的工作性能試驗(yàn)按GB/T 2419—2005《水泥膠砂流動度測定方法》進(jìn)行，即采用坍落度筒測量坍落度；抗壓及抗折強(qiáng)度試驗(yàn)按GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》進(jìn)行，即采用壓力試驗(yàn)機(jī)測量28 d齡期混凝土試塊強(qiáng)度。

2 試驗(yàn)研究與結(jié)果分析

2.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)對C30、C40及C60這3種不同強(qiáng)度等級混凝土展開研究。配合比設(shè)計(jì)中對總膠凝材料用量、水膠比及砂率等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，將總膠凝材料用量分別設(shè)計(jì)為355、414、533 kg，水膠比分別設(shè)計(jì)為0.48、0.40、0.29，砂率分別設(shè)計(jì)為44%、43%、44%，最終制備得到試驗(yàn)所需的不同強(qiáng)度等級混凝土拌和物。

混凝土配合比設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 混凝土配合比設(shè)計(jì) 單位：kg/m3

針對上述3組混凝土拌和物，采用坍落度筒測試其初始坍落擴(kuò)展度指標(biāo)值，并對其28 d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測，測試結(jié)果如圖1及表2所示。

表2 混凝土拌和物初始坍落擴(kuò)展度及抗壓強(qiáng)度指標(biāo)值

2.2 工作性經(jīng)時補(bǔ)償修復(fù)試驗(yàn)研究

通常情況下，混凝土攪拌站都具有一定的輻射半徑，混凝土拌和物從出廠至工程實(shí)際澆筑地點(diǎn)，運(yùn)輸時間一般不會超過2 h。鑒于此，本次研究時，在基本準(zhǔn)時間的基礎(chǔ)上，適當(dāng)延長了經(jīng)時時間，將其設(shè)定為2.5 h，以應(yīng)對工程實(shí)際中可能出現(xiàn)的變化。

2.2.1 C30混凝土拌和物工作性經(jīng)時補(bǔ)償修復(fù)試驗(yàn)研究

為研究二次補(bǔ)償外加劑對經(jīng)時混凝土拌和物工作性能的修復(fù)規(guī)律，將制備得到的C30混凝土拌和物靜置2.5 h，并實(shí)施覆蓋，以防止水分散失，待到達(dá)預(yù)定經(jīng)時時間后，檢測其坍落度及經(jīng)時損失后，根據(jù)實(shí)際情況逐步分段回?fù)酵饧觿敝涟韬臀锾涠然謴?fù)至初始狀態(tài)，本試驗(yàn)外加劑回?fù)奖壤秊?.10%、0.20%、0.30%、0.35%，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

混凝土拌和物坍落擴(kuò)展度隨外加劑二次補(bǔ)償比例（到達(dá)經(jīng)時時間時，比例默認(rèn)為0）的恢復(fù)規(guī)律如圖2所示。

表3 外加劑二次補(bǔ)償對混凝土拌和物坍落擴(kuò)展度的影響

由表3及圖2可知，混凝土拌和物在經(jīng)過2.5 h經(jīng)時時間后，坍落度回落至70 mm，坍損達(dá)到120 mm，分析其原因，主要是中效聚羧酸系外加劑保坍效果不理想。之后隨著外加劑二次補(bǔ)償量的不斷增加，混凝土拌和物坍落擴(kuò)展度不斷回升，但較低的二次補(bǔ)償比例（0～0.2%）對工作性恢復(fù)作用效果并不理想（僅為155 mm），分析其原因，主要是中效聚羧酸系外加劑對自由水的釋放效果不佳，直至二次補(bǔ)償比例到達(dá)0.35%時，坍落擴(kuò)展度恢復(fù)至初始值的195 mm，如圖3所示，工作性能得到補(bǔ)償。

圖2 C30混凝土坍落擴(kuò)展度恢復(fù)規(guī)律

圖3 0.35%補(bǔ)償比例下C30混凝土工作狀態(tài)

2.2.2 C40混凝土拌和物工作性經(jīng)時補(bǔ)償修復(fù)試驗(yàn)研究

針對C40混凝土拌和物，外加劑回?fù)奖壤O(shè)定為0.10%、0.20%、0.25%、0.30%，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。混凝土拌和物坍落擴(kuò)展度隨外加劑二次補(bǔ)償比例（到達(dá)經(jīng)時時間時，比例默認(rèn)為0%）的恢復(fù)規(guī)律如圖4所示。

表4 外加劑二次補(bǔ)償對混凝土拌和物坍落擴(kuò)展度的影響

由表4及圖4可知，混凝土拌和物在經(jīng)過2.5 h經(jīng)時時間后，坍落擴(kuò)展度回落至120 mm/200 mm×190 mm，坍損達(dá)到100 mm，分析其原因，主要是中效聚羧酸系外加劑保坍效果不理想。之后隨著外加劑二次補(bǔ)償量的不斷增加，混凝土拌和物的坍落擴(kuò)展度也呈現(xiàn)出回升的趨勢，但同樣地，較低的二次補(bǔ)償比例（0～0.2%）對工作性恢復(fù)作用效果并不理想（僅為450 mm×480 mm），分析其原因，主要是中效聚羧酸系外加劑對自由水的釋放效果不佳，直至二次補(bǔ)償比例到達(dá)0.3%時，坍落擴(kuò)展度恢復(fù)至初始值的220 mm/630 mm×630 mm，如圖5所示，工作性能得到了相應(yīng)補(bǔ)償。

圖4 C40混凝土坍落擴(kuò)展度恢復(fù)規(guī)律

圖5 0.3%補(bǔ)償比例下C40混凝土工作狀態(tài)

2.2.3 C60混凝土拌和物工作性經(jīng)時補(bǔ)償修復(fù)試驗(yàn)研究

針對C60混凝土拌和物，外加劑回?fù)奖壤O(shè)定為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。混凝土拌和物坍落擴(kuò)展度隨外加劑二次補(bǔ)償比例（到達(dá)經(jīng)時時間時，比例默認(rèn)為0%）的恢復(fù)規(guī)律如圖6所示。

表5 外加劑二次補(bǔ)償對混凝土拌和物坍落擴(kuò)展度的影響

由表5及圖6可知，混凝土拌和物在經(jīng)過2.5 h經(jīng)時時間后，坍落擴(kuò)展度回落至140 mm/220 mm×210 mm，坍損達(dá)到90 mm，該值與低強(qiáng)度等級混凝土相比較小，分析其原因，主要是高效聚羧酸系外加劑的保坍效果較中效外加劑更強(qiáng)。

之后隨著外加劑二次補(bǔ)償量的不斷增加，混凝土拌和物坍落擴(kuò)展度也呈現(xiàn)出回升趨勢，然而不同的是，較低的二次補(bǔ)償比例（0～0.2%）便可達(dá)到理想的工作性恢復(fù)效果，當(dāng)二次補(bǔ)償比例到達(dá)0.2%時，坍落擴(kuò)展度便恢復(fù)至初始值的240 mm/600 mm×600 mm，如圖7所示，工作性能得到了相應(yīng)補(bǔ)償，分析其原因，主要是高效聚羧酸系外加劑對自由水的釋放效果較理想。

3 結(jié)語

1）不同強(qiáng)度等級混凝土經(jīng)時坍損不同，這與混凝土外加劑關(guān)系密切。一般而言，低強(qiáng)度等級混凝土經(jīng)時坍損較大，高強(qiáng)度等級混凝土經(jīng)時坍損相對較小。

圖5 0.2%補(bǔ)償比例下C60混凝土工作狀態(tài)

圖6 C60混凝土坍落擴(kuò)展度恢復(fù)規(guī)律

2）隨著外加劑二次補(bǔ)償量的不斷增加，經(jīng)時混凝土拌和物的坍落擴(kuò)展度值隨之增加，工作性能不斷得到恢復(fù)和改善。

3）不同強(qiáng)度等級混凝土工作性能恢復(fù)效果與混凝土外加劑關(guān)系密切。對于低強(qiáng)度等級混凝土，較低的外加劑二次補(bǔ)償量對其工作性能恢復(fù)效果不明顯；而對于高強(qiáng)度等級混凝土，較低的外加劑二次補(bǔ)償量便可使其工作性能恢復(fù)至初始狀態(tài)。

4）不同混凝土拌和物配合比設(shè)計(jì)、不同氣候條件等因素均會對經(jīng)時混凝土拌和物的工作性能恢復(fù)規(guī)律造成影響，需做進(jìn)一步研究與探索。