预拌混凝土坍落度分析及控制措施.docx

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1、预拌混凝土坍落度分析及控制措施目录引言1序言21 .预拌混凝土坍落度分析21.1. 水泥对混凝土坍落度损失的影响21. 1.1.水泥的基本组成21.1.2,各组分含量、特性及对坍落度的影响21. 1.3.细度、颗粒级配对坍落度的影响51.2. 矿物掺合料对混凝土坍落度损失的影响51.3. 集料对混凝土坍落度根失的影响61.3.1.集料有害杂质对混凝土坍落度损失的影响61 .3.2.集料的吸水率对混凝土坍落度损失的影响61.3. 3.集科吸水速度对混凝土坍落度损失的影响71.4. 化学外加剂对混凝土坍落度损失的影响71.5. 环境条件对混凝土坍落度的影响92 .坍落度损失控制的方法及技术9?现场

2、加水10?现场添加外加剂10?加大出机初始坍落度12?缓凝剂技术12?保坍外加剂13?生产实践中坍落度损失控制的问题16?结语18引言混凝土拌合物适当的坍落度及坍落度一致性是混凝土施工确保现场浇筑结构混凝土质量均匀性和密实完整性的基本条件。对于预拌混凝土而言，新拌混凝土拌合物生产之后从搅拌站运送到施工工地现场、卸料、泵送、浇筑成型等过程需要经历一段时间，在这过程中拌合物坍落度随时间可能发生变化。如果坍落度损失较大，可能给卸料、泵送、浇筑等施工操作带来困难，而影响混凝土工程质量。另外，对于有些工程如水下导管灌注桩或连续墙，不仅需要浇筑时混凝土拌合物具有适当的坍落度，而且在浇筑后仍然需要保持足够变

3、形能力直到所有混凝土浇筑完毕，因而需要更长的坍落度保持时间。如何控制坍落度损失以确保混凝土拌合物具有足够满足施工浇筑要求的坍落度及坍落度保持能力是预拌混凝土生产管理和质量控制的一个重要环节。序言混凝土是当今使用量最大、使用面积最广的建筑材料，己普遍应用于各类建筑工程中。随着建筑技术的不断进步，对混凝土的要求也越来越高。混凝土坍落度损失是商品混凝土使用过程中经常遇到的一个问题，特别是泵送混凝土问题更加突出，己严重影响施工质量。因此，有必要对预拌混凝土坍落度的损失进行深入分析。造成混凝土坍落度损失的原因是多方面的，且这些因素相互关联。主要包括四个方面：一是水泥方面，如水泥中的矿物组分种类、不同矿物

4、成分的含量、碱含量、细度、颗粒级配等；二是掺合料方面，如烧失量等；三是集料方面，如级配、含泥量、吸水率等；四是化学外加剂方面，如高效减水剂的化学成分、分子量、硫化程度、平衡离子浓度以及用量等；五是环境条件，如温度、湿度、运输时间等。1.预拌混凝土坍落度分析11水泥对混凝土坍落度损失的影响111水泥的基本组成硅酸盐水泥熟料主要由四种氧化物组成。这四种最基本的氧化物为氧化钙(Ca0)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(AI2O3)和氧化铁(Fez。?)。经过高温煨烧，形成硅酸三钙(3CaO-Si()2)简称为C3S;硅酸二钙(2CaOSiO?)简称为C2S;铝酸三钙(3Ca0AI2O3)简称为C3A;铁

5、铝酸四钙(4Cao-AI2O3Fe2O3)简称为C4AFo1.1.2.各组分含量、特性及对坍落度的影响近年来，由于煨烧条件大大改善，在硅酸盐水泥熟料中的C3S含量明显提高，含量大约为32%64%.C3S的水化速度比CzS快，但比C3A和CdAF慢些。它是决定硅酸盐水泥强度的最主要矿物之一，它不仅影响水泥的早期强度，也影响水泥的后期强度，是决定水泥水化热的最主要矿物。C3S与水作用时，生成水化硅酸钙及氢氧化钙。其反应式为：2(3CaO-SiO2+6H2O-3CaO-2SiO2-3H2O+3Ca(OH)2,生成的水化硅酸钙几乎不溶于水，而立即以胶体微粒析出，并逐渐聚而成为凝胶。水化硅酸钙凝胶又称托

6、勃莫来石凝胶或称C-S-H凝胶。由它构成的网状结构具有很高的强度。在硅酸盐水泥熟料中，CzS含量大约14%28%它是水泥熟料中水化速度最慢，水化热最小的一种矿物，它影响水泥的后期强度，其早期强度较低。CzS与水作用时，其水化产物与C3S相同，但数量不同。其反应式为：2(2CaOSiO2)+4H2O-*3CaO2SiO23H20+Ca(0H)2o在硅酸盐水泥熟料中，C3A含量大约为2.5%15%。这是水泥熟料矿物中水化速度最快，水化热最大的一种矿物。由于其具有水化速度很快这一特点，因此对水泥的凝结特性起着决定性作用，它对水泥强度的贡献主要在早期，对后期强度的贡献不大。C3A与水作用时，生成水化铝

7、酸三钙。其反应式为：3CaOA12O3+6H2O3CaOA12O36H20,水化铝酸三钙为晶体，易溶于水，它在石灰饱和溶液中，能与氢氧化钙Ca(OH2)进一步反应。生成水化铝酸四钙(4CaOA12O312H2O),两者的强度都低，且耐硫酸盐腐蚀性很差。C3A对新拌浆体性能的影响表现在两个方面。一是C3A具有较好的保水性;二是C3A含量对水泥的凝结时间有较显著的影响。由于C3A水化较快，当有足够的石膏存在时，能在较短时间内生成一定数量的水化产物，形成凝聚结构(此结构称为钙帆石)。这一反应一方面结合了大量的水，使新拌浆体失去流动性，特别是当水泥中石膏含量不合适时，C3A含量高的水泥凝结更快，另一方

8、面由于钙帆石为一种针状晶体，在外力作用下较难运动，而且易于其他颗粒交叉搭接,因此，对新拌混凝土的坍落度损失影响较大。在硅酸盐水泥熟料中，C4AF含量大约为10%19%。它的水化速度较快，仅次于C3A。因此，对水泥强度的贡献也主要在早期，一般来说，C4AF含量增加，水泥的水化放热量变化不大，甚至可能略有降低。但放热速率可能加快。C4AF与水作用时，生成水化铝酸三钙及水化铁酸钙凝胶，其反应式为：4CaOA12O3Fe2O3+7H2O-*3CaO-A12O36H20+Ca0Fe2O3H2O表1硅酸盐水泥熟到主要矿物的特性电物名称CjSGSC3AC4AF反应速度快慢最快放热量大小最大中强度高高低低院后

9、除了上述四组分以外,水泥熟料中还存在着其它一些成分。主要有游离CaO、Mg0、SO3和碱。虽然这些组分含量很少，但对水泥和混凝土的性能有着不可忽视的影响。在水泥熟料中，游离Cao是在水泥生产过程中产生，这种游离状态的Cao可以与水反应，形成Ca(OH)2。但速度较慢，在水泥凝结硬化后产生膨胀，导致水泥体积安定性不良。在水泥熟料中，大部分MgO以固溶形态存在于熟料矿物中。但熟料矿物固溶MgO的数量是有限的。当熟料中的MgO含量较高时，部分Mgo则以游离态存在于熟料矿物中，当水泥凝结后，MgO与水反应生成Mg(OH)2,也会产生膨胀，导致水泥体积安定性不良。在水泥熟料中，SO3主要来自水泥粉磨时掺

10、入的石膏。SO3含量极少，水泥中SO3的含量影响着水泥与外加剂的适应性。石膏是一种传统的胶凝材料，它是以硫酸钙为主要化学成分的气硬性胶凝材料，它也是一种缓凝剂。可以调节水泥的凝结时间延长，但当石膏掺量达到一定程度后，凝结时间不仅不延长，甚至还可能缩短。尽管对石膏的缓凝作用机理说法不一，但一般认为石膏的缓凝作用是与C3A作用的结果。当C3A含量与石膏掺量都较低时，水泥浆体需要较长时间才能凝结。当C3A含量与石膏掺量都较高时，水泥浆体也能有一个正常的凝结时间。当C3A含量较高而石膏掺量较低或C3A含量较低而石膏掺量较多时水泥浆体则表现出较快的凝结。一般来说水泥凝结速度越快越容易引起混凝土较快的坍落

11、度损失。需要注意的是石膏对水泥凝结时间的影响与石膏的状态有关，通常用二水石膏(或称生石膏)其化学式为CaS(2H2O作为水泥的调凝剂。也有些水泥厂采用硬石膏，其化学式为CaSO4。在水泥粉磨过程中，如果磨机温度在I1OC170C时，二水石膏将部分脱水形成半水石膏，其反应式为：CaS042H20110-170CaS0412H2O,由于半水石膏水化很快，水泥与水拌和后很快形成强度不高的二水石膏网状结构，使浆体很快变硬或失去流动性，造成假凝。石膏又是矿渣等活性混合材的激发剂。在普通硅酸盐水泥中，通常掺入一些活性或非活性的混合材，如矿渣，石灰石等，但是，这些混合材的活性通常都是潜在的，需要在一定的条件

12、下才能发挥出来，石膏恰恰可以激发混合材的这种潜在的活性，使其充分发挥出来。石膏是引起水泥石膨胀的重要组成部分。在水泥的水化过程中，石膏可以与水泥熟料中铝酸盐和铁铝酸盐的水化产物反应，形成钙研石。这一反应将会产生体积膨胀。石膏掺量也是影响水泥与外加剂适应性的重要因素。在水泥熟料中，碱固溶在熟料矿物中，碱含量较高的水泥，通常水化较快。也正是这一特性，使得用高碱水泥配制的混凝土坍落度损失可能较快，水泥熟料水化时放出的碱可以与集料中的一些活性组分发生反应，产生膨胀，严重时可能导致混凝土的开裂，甚至破坏游离状态的碱，还可能与一些外加剂作用影响水泥与外加剂的适应性。1.1.3.细度、颗粒级配对坍落度的影响

13、水泥的细度也将影响混凝土坍落度的损失，在相同条件下，水泥越细，水化速度越快，造成坍落度损失也就越大。另一方面，水泥越细，水泥颗粒数量越多，在相同水灰比时水泥颗粒之间的距离也就越小，当水泥水化时，所形成的水化产物很容易将这些较小的颗粒连接起来，故而造成混凝土坍落度的损失较大。试验研究中在水泥水化过程中，330Hm的熟料颗粒主要起强度增长作用，而大于60um的颗粒则对强度不起作用。小于10Um的颗粒主要起早强作用，而小于IOUm的颗粒需水量大。流动性好的水泥IoUm以下颗粒应少于10%o颗粒越细，需水量越大，早期强度越高，这必将加剧混凝土坍落度损失。1.2.矿物掺合料对混凝土坍落度损失的影响矿物掺

14、合料对新拌混凝土的坍落度损失有着三方面的影响。一是影响胶凝材料的水化速度；二是影响水泥浆体的保水性能；三是影响水泥浆体的粘度如矿物掺合料对水有缓慢的吸附作用，缓慢吸附过程本身就是一个使液态水减少的过程，掺入这种矿物掺合料可使混凝土的坍落度损失增大。如一些烧失量较大的粉煤灰，如果是原状灰的话，所含的炭主要是在颗粒的内部，未燃尽的炭虽具有较强的吸水性，但水分从颗粒表面到达炭粒表面需要一定的时间。固此，可能表现出持续吸水现象，引起混凝土坍落度的损失。1.3.集料对混凝土坍落度损失的影响1.3.1.集料有害杂质对混凝土坍落度损失的影响集料中的有害杂质有三类：(1)妨碍水泥水化的物质。(2)妨碍集料与水

15、泥浆很好粘结的物质。(3)集料中本身性能较差或不安定的颗粒。在细集料方面：一方面含泥量的增加，使其集料的比表面积随之增加，另一方面，含泥中粘土类矿物通常有较强的吸水性。固此，当混凝土用水量不变时，含泥量增加，混凝土坍落度损失将增加。在泥土包裹其集料的表面的情况下，当含泥量为1%3%时对新拌混凝土坍落度的影响不明显。但当含泥量超过4%时，对新拌混凝土坍落度的影响明显增加。在粗集料方面：石粉含量对混凝土的坍落度影响相对小些。如果保持混凝土用水量不变时，石粉含量每增加2%,坍落度损失ICm。另一方面针状、片状集料对混凝土的流动性及坍落度有着十分显著的影响。针状、片状集料越多，混凝土的流动性越差。在相同混凝土用水量时流动性也就越小。针片状集料对混凝土流动性的影响可以归结为三方面原因：(1)含针状片状颗粒的集料一般孔隙率较大，使得集料的堆积密度降低。(2)针状片状集料的比表面积较大，必然增加与水泥浆体的接触面积及表面需水量。(3)针状片状集料在新拌浆体的运动阻力较大，在新拌浆体中由于针状片状集料相互支撑作用，阻碍其它集料颗粒的运动。同时，常常受到其他集料颗粒的阻碍。1.3.2.集料的吸水率对混凝土坍落度损失的影响混凝土在拌制时如采用干集料，而且集料的吸水率较大的话，它可以从