浅谈影响大流动性C50泵送混凝土外加剂与水泥适应性的几点因素

摘 要：本文提出了大流动性C50泵送混凝土外加剂与水泥适应性研究中存在的现象，并对其影响因素从八个方面作了阐述。

关键词：影响；大流动性；泵送混凝土；因素

大流动性混凝土是指混凝土拌合物坍落度不低于160mm的混凝土，而泵送混凝土是指可在施工现场通过压力泵及输送管道进行浇筑的混凝土。大流动性C50泵送混凝土在配合比设计上不但要从强度、耐久性、工作性、经济性四个方面考虑，还要考虑到它的可泵性及混凝土经时坍落度损失值，确保设计配合比在实际中的适用性及可操作性，以保证施工生产的顺利进行。通过在实际工作中的积累，对影响大流动性C50泵送混凝土水泥与外加剂适应性的几点因素有了一些初步的认识。

1 本试验所采用的原材料

新疆天山水泥股份有限公司生产的“天山牌”P・O・52.5水泥，新疆天山建材集团精细化工有限责任公司生产的“FDN缓凝高效减水剂”，中砂（细度模数2.9），5～20mm破碎砾石。（因当地地材原因本试验过程及结论均未考虑“双掺”情况）

2 对理论配合比的要求

考虑施工时气温、运输距离、泵送高度等因素，设计初始坍落度为180～200mm，1h后经时损失值为20mm。

3 外加剂与水泥适应性研究中存在的现象

（1）掺缓凝高效减水剂的低水胶比高流态混凝土在用不同批次水泥拌合后，在同一配合比，同样外加剂掺量情况下初始坍落度值偏小，达不到设计要求。

（2）在同一配合比及同样外加剂掺量情况下，在用不同批次水泥拌合后，初始坍落度值满足要求，但在拌合二十分钟甚至更短时间内出现“结板”现象，即混凝土坍落后，不被搅拌则很快呈假凝现象，硬化较快。

4 外加剂与水泥适应性中水泥自身的影响

通过对不同批次水泥的反复试验，发现在配合比及外加剂掺量不变的前提下，只改变同一生产厂家且同一强度等级的水泥批次，所拌制的混凝土流动性和坍落度经时损失值会发生很大变化。经分析认为水泥矿物成份、调凝石膏、水泥细度以及混合材料等都是影响因素。

4.1 水泥矿物成份的影响

水泥熟料矿物成份中，对混凝土性能影响较大的主要有硅酸三钙C3S、铝酸三钙C3A、铁铝酸四钙C4AF及硅酸二钙C2S，水泥的矿物组成中C3S和C3A对水泥水化速度和强度的发挥起决定作用。减水剂加入到水泥――水系统后，首先被C3A吸附。在减水剂掺量不变的条件下，C3A含量高的水泥，由于被C3A吸附量最大，必然使得用于分散C3S和C2S等其它组份的量显著减少，因此C3A含量高的水泥减水效果差。因此，C3A含量低而C3S含量较高的水泥适应性较好，混凝土强度也较高。

有资料显示水泥中矿物组成对减水剂的吸附量由大到小为：

以下是水泥厂熟料配方调整前后的对照表：

熟料矿物成份调整后，外加剂与水泥适应性明显改善，混凝土各项指标随之满足要求。

4.2 调凝石膏的影响

水泥常用的调凝剂为石膏，其主要作用用于调节水泥的凝结时间，它与反应最快的C3A的水化产物作用生成难溶的水化硫铝酸钙覆盖于未水化的水泥颗粒周围，阻止其继续快速水化。其反应式为：

石膏品种又分为：二水石膏、半水石膏及硬石膏，均可作水泥调凝剂，但硬石膏溶解性差，对有的外加剂如：糖钙、木钙等，不但不能促进石膏溶解，反而使水泥因缺少调凝成份而产生混凝土假凝或急凝现象。有资料表明：调凝剂影响水泥的适应性还与石膏的细度及用量有关。如石膏研磨细度不够，会影响石膏的溶解性，即使应用二水石膏也会产生急凝现象，在C3A含量高的水泥中，必须提高石膏掺量，否则混凝土凝结时间会提前。另外，石膏磨细的温度也对凝结时间有很大影响。二水石膏在150℃高温下会脱水成为半水石膏，温度再高至160℃以上，半水石膏还会成为溶解性差的硬石膏。因此，当C3A并不高，采用的是溶解性较好的二水石膏，且石膏细度也合格时，也会出现不正常的凝结现象。通过试验，我们建议水泥生产厂家对其石膏品种及掺量做了调整，改善后效果显著。

4.3 水泥细度的影响

水泥细度偏小，其比表面积增大，因而需水比增大，在同样W/C条件下，使混凝土的坍落度减小，流动性变差。我们通过试验表明：水泥细度不宜小于2%。

4.4 混合材料的影响

混合材料的种类、细度对减水剂的适应性都有影响。一般来说，掺矿渣混合材料的水泥对减水剂的适应性好，而掺火山灰质混合材料的水泥则适应性差。对于掺粉煤灰混合材料的水泥，不同品种的粉煤灰，对其与减水剂适应性影响差异很大，优质细粉煤灰、超细粉煤灰中含有球状玻璃体，对减水剂吸附量小，适应性好。对于粗粉煤灰，含碳量高的适应性差。

胶凝材料中所含部分成份对减水剂的吸附量由强到弱为：

C3A>二水石膏>煤矸石>C2A>矿渣

除了上述因素之外，水泥的温度、出厂日期、碱含量也对适应性有很大影响，碱含量大，流动度小；水泥越新鲜，适应性越差；水泥温度越高，适应性越差。

5 W/B的影响

W/B过小，当水泥中C3A含量过高（大于10%）且水泥用量较高时，混凝土就有可能发生假凝或闪凝现象，同时也无法保证水泥中的石膏有一定的溶解度，从而使凝结过快；W/C过大，虽能保证混凝土初始坍落度及经时坍落度损失值满足施工要求，但产生的后果一是无法保证混凝土的配制强度，二是容易出现凝结时间过长的现象。另外，泵送混凝土拌合物在输送管中的流动阻力随W/C减小而增大，直接影响到混凝土的可泵性。通过试验确定当W/C在0.29～0.32之间时试配效果比较理想。

6 砂率的影响

《JGJ55-2011》普通混凝土配合比设计规程中规定：泵送混凝土的砂率宜为35～45%，通过试验若采用P・O・52.5水泥，且不采用“双掺”时，砂率在36～39%，即可满足要求，过小可泵性差，过大则试配强度不易达到。

7 外加剂的影响

7.1 外加剂成份的影响

由于外加剂自身的原材料组成原因与水泥或其它外加剂复合使用时出现相容性问题，会产生化学反应等现象。

7.2 外加剂掺量的影响

应通过试验室确定外加剂的饱和掺量，过小达不到预期效果，过大则易出现凝结时间上的问题。

8 环境的影响

无论混凝土在拌制还是运输过程中，环境温湿度都对外加剂与水泥适应性有所影响。常温及一定湿度的条件下的坍落度及坍落度经时损失值都好于高温干燥下拌制的混凝土。

9 结束语

随着新材料、新工艺的不断涌现以及建筑科技的不断发展，大流动性高强泵送混凝土施工中的外加剂与水泥适应性问题还需要我们去进一步的探索。

参考文献

[1]公路桥涵施工技术规范.JTG/TF50-2011.北京：人民交通出版社.2011.07（第一版）.

[2]普通混凝土配合比设计规程（JGJ55-2011）.北京：中国建筑工业出版社.2011.07（第一版）.

[3]通用硅酸盐水泥（GB175-2007）.北京：中国标准出版社.2009.07（第二版）.

作者简介：鲁晓辉（1971-），男，大学本科，工程师，现主要从事工程试验检测工作，交通部注册公路工程试验检测工程师。