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影響混凝土坍落度損失的關鍵因素分析
隨著混凝土工藝和性能的發(fā)展,,高性能混凝土,、自密實混凝土等相繼得到廣泛應用,。這些混凝土施工不再單純考慮混凝土的強度,還要考慮混凝土的耐久性和施工性,?;炷猎诎韬险鹃_始攪拌至運到現(xiàn)場進行澆筑,,中間需要運輸,、停放的時間,這期間會使混凝土的和易性變差,,混凝土的這種現(xiàn)象又稱為坍落度經(jīng)時損失,。混凝土的坍落度損失直接影響了混凝土的施工性,,給施工帶來困難,,可能造成施工事故,而且影響硬化混凝土的質(zhì)量,。因此,,分析引起混凝土坍落度過快的原因,對于預防混凝土坍落度損失具有指導意義,,從而提高混凝土的施工性,。
影響混凝土坍落度損失的因素十分復雜,,如水泥水化放熱及礦物組成,、外加劑及摻加方式、環(huán)境條件,、混凝土攪拌及運輸方式,、施工配合比、水泥用量和礦物摻合料用量等,。本論文主要從以下幾個方面探討引起混凝土坍落度損失的原因,。
水泥熟料的礦物組成和其礦物形態(tài),直接影響到水泥水化硬化的進程以及對外加劑的吸附,,因此對混凝土的施工性能有很大的影響,。水泥水化消耗自由水,并產(chǎn)生水化產(chǎn)物,,使新拌混凝土的黏度增大是導致坍落度損失的主要原因,。水泥熟料四大礦物為硅酸三鈣、硅酸二鈣,、鋁酸三鈣,、鐵鋁酸四鈣。其中鋁酸三鈣水化最快,,如果沒有合適的調(diào)凝組分,,鋁酸三鈣很快水化生成片狀的水化鋁酸四鈣,這些水化產(chǎn)物相互搭接,,致使新拌混凝土很快喪失流動性,。硅酸三鈣水化反應也很快,并且由于硅酸三鈣是水泥熟料中含量高的礦物,其水化程度直接影響漿體的凝結(jié)硬化,。因此,,熟料中鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量的水泥,特別是鋁酸三鈣含量高的水泥,,初期水化快,,易造成混凝土坍落度損失。
水泥組分中的石膏也會對混凝土的坍落度產(chǎn)生很大影響,。在水泥粉磨過程中,,由于熟料溫度很高,會使水泥所用的二水石膏發(fā)生脫水形成半水石膏,、無水石膏,,使硫酸鹽的活性增加。因二水石膏的溶解度和溶解速率小于半水石膏,,但大于無水石膏,,故石膏能調(diào)節(jié)水泥硬化凝結(jié)時間。摻入一定量石膏后,,會使水泥水化速度變慢,,但摻入石膏量不足或過多時,反而會使水泥的水化速度增快,,導致漿體喪失流動性,。石膏存在時,C3A與石膏反應生成鈣礬石,。如石膏的活性與C3A匹配,,則生成凝膠狀鈣礬石,覆蓋在C3A表面,,抑制其水化,,這時混凝土工作性良好。如果石膏活性不足,,則生成針棒狀鈣礬石及水化鋁酸鈣,,造成水泥漿體流動性喪失。如果石膏含量過大,,則會生成條狀次生石膏導致流動性喪失,。
水泥生產(chǎn)廠家為了提高水泥的標號,最簡單的方法就是添加適量的助磨劑以提高水泥的比表面積,,改變水泥顆粒級配,,使水泥顆粒堆積體重空隙率增大,需水量增大,,導致水泥水化反應加快,,坍落度損失增大,,施工性不好。
水泥熟料在生產(chǎn)過程中由原材料帶入少量的堿,,部分堿固熔到熟料礦物中,,部分以可溶性堿的形式存在??扇苄詨A對水泥的水化有促進作用,,對混凝土的施工性和強度都產(chǎn)生影響。有專家研究過堿與混凝土外加劑適應性問題,,研究指出:可溶性堿加快了水泥的水化反應,,從而導致了水泥的需水量增加,坍落度減小,,坍落度損失增大,。
現(xiàn)如今,外加劑和水泥的種類繁多,,不同的外加劑與不同種類的水泥之間的相容性也有很大的區(qū)別,。水泥與外加劑的相容性與其對外加劑的吸附量有關。外加劑主要被吸附到水化產(chǎn)物表面,。凡是水化快和產(chǎn)生的水化產(chǎn)物比表面積大的水泥,,吸附的外加劑就越多,與外加劑的相容性就越差,。水泥熟料的礦物組成中,,水化最快的是C3A,,其水化產(chǎn)物比表面積較大,,因此對外加劑吸附較大。水泥中幾種礦物對外加劑的吸附能力為:C3A>C4AF>C3S>C2S
在水泥開始攪拌后,,外加劑隨之被吸附到水泥顆粒表面,,首先吸附減水劑并迅速起水化反應的是C3A、C4AF,,而在水泥礦物組成中占絕大部分的C3S和C2S開始吸附并水化反應時液相中外加劑的濃度已經(jīng)變得很低,,且水泥顆粒表面的電位值減小,故混凝土的和易性變差,,坍落度變小,。
為了提高混凝土的性能和降低混凝土的成本,在混凝土配制過程中,,往往將礦物摻合料摻加到混凝土中,。礦物摻合料改善了水泥的顆粒級配,從而減少了需水量,,有利于改善混凝土的流動性,。同時,,礦物摻合料的反應為潛在的水化反應和火山灰效應,其降低了水化初期水泥對水的消耗,,也有利于改善混凝土的流動性,。但是,當粉煤灰的含碳量超過5%時,,由于碳對水和外加劑的吸附,,導致混凝土坍落度降低,也增加了混凝土坍落度損失,。
普通混凝土中,,骨料的體積占到60%以上。骨料是混凝土中承受荷載,、抵抗侵蝕和增強混凝土體積穩(wěn)定性重要的組成材料,,因此,骨料的性能對混凝土拌合物的性能有直接影響,。若拌制混凝土時采用的骨料比較干,,且骨料的吸水率較大,就會吸取混凝土中大量的水分,,使自由水減少,,導致混凝土拌合物的坍落度變小,即坍落度損失增大,。若骨料的級配不好,,則會造成拌合物的和易性差,易產(chǎn)生泌水離析等問題,;若骨料過細,,則比表面積增大,會加大對水分的吸收,,所以在相同用水量的情況下,,混凝土的坍落度變小。
新拌混凝土是由“液-固-氣”三相組成的體系,。其中空氣體積約占1%~3%,,以球形微細氣泡形式存在,并吸附于固體顆粒表面,,能夠起到“滾珠”或“軸承”的作用,,使骨料之間的摩擦力減小,增大混凝土的流動性,。如果這些氣泡在混凝土中不穩(wěn)定,,將不斷地從混凝土中逸出,使混凝土的流動性減小,,混凝土坍落度損失增大,。
施工環(huán)境中的溫度和濕度是影響混凝土坍落度損失的兩個主要因素,。環(huán)境中溫度過高,水泥的水化速度變快,,水泥漿體的稠度增大,,混凝土坍落度損失增大。環(huán)境相對濕度越小,,水分蒸發(fā)越快,,漿體流動性越小,混凝土坍落度損失加大,。
混凝土坍落度損失過快是混凝土施工中的一種常見現(xiàn)象,,直接影響到混凝土澆筑的操作性和施工進程,導致混凝土坍落度損失過快的因素種類繁多,,正確分析影響混凝土坍落度損失過快的因素對提高混凝土施工效率,,提高混凝土耐久性具有重要意義。