泵送剂超量对混凝土性能的影响

2012-06-13常玉斌石从黎杨翔

重庆建筑 2012年8期

常玉斌，石从黎，杨翔

（1重庆建工市政交通有限责任公司，重庆400021；2重庆市建筑科学研究院，重庆400015）

0 引言

目前，泵送浇筑已成为我国混凝土施工的主要工艺，为了达到泵送施工的要求，混凝土在搅拌过程中需要掺加少量泵送剂。但是，由于计量设备故障或技术人员操作失误时常会出现泵送剂掺加过量（超量）的问题。由此引发的混凝土质量事故也越来越多[1-2]。而作为质量事故分析与处理的技术基础，泵送剂超量对混凝土性能影响却鲜有研究报导。因此，全面、系统地研究泵送剂超量对混凝土性能的影响十分必要。

本文通过模拟试验，测试了泵送剂超量对混凝土坍落度、凝结时间、保水性、塑性收缩以及抗压强度等性能的影响规律，拟为处理泵送剂超量引起的混凝土质量问题提供技术支撑。

1 试验原材料及试验方法

1.1 试验原材料

为了使研究结果符合实际，试验选用重庆地区广泛使用的混凝土配制原材料。

1.1.1 水泥

采用小南海P.O42.5水泥，水泥的物理性能见表1。

1.1.2 粉煤灰

采用重庆珞璜电厂Ⅱ级粉煤灰，细度23%，需水量比101%。

表1 水泥的物理性能

1.1.3 细集料

采用复合砂作为细集料，其中天然特细砂细度模数1.1，机制砂细度模数3.5，二者按照1:1的比例配成混合砂，细度模数2.6。

1.1.4 粗集料

粗集料采用石灰石碎石，为5~10mm和10~20mm二级配粒级，两种粒级按3:7的比例搭配。

1.1.5 泵送剂

采用重庆某外加剂生产商的泵送剂产品，推荐掺量1.8%，减水率20%。

1.2 混凝土配合比及试验方法

1.2.1 试验配合比

试验对象选择普通混凝土生产中最普遍的两个强度等级C30和C40，配合比见表2。

表2 混凝土配合比

1.2.2 试验方法

采用模拟方法，即在温度20±3℃，湿度大于50%的试验室条件下，通过在混凝土中超量掺加泵送剂来模拟混凝土生产中泵送剂超量情况。然后，按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002，《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002，以及《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009等规定的试验方法测试试验混凝土的各项性能。

2 试验结果及讨论

2.1 泵送剂超量对混凝土凝结时间的影响

从图1的结果可以看出，随着泵送剂掺量的增加，混凝土的凝结时间显著增加，尤其当泵送剂的掺量超过推荐掺量（1.8%）的3倍及以上时，混凝土的初凝时间达到45h及以上（大于1d），终凝时间更在60h以上（大于2d），远远超过混凝土的预期凝结时间，这种情况极易造成混凝土出现超时缓凝质量事故[3]。

图1 泵送剂超量对混凝土凝结时间的影响

2.2 泵送剂超量对混凝土坍落度的影响

随着泵送剂的超量掺加，混凝土的坍落度和扩展度就略有增加，但增加幅度不大（见表3），说明泵送剂的超量对混凝土流动性的影响不明显。这是因为，泵送剂推荐掺量时的浓度接近或处于饱和掺量点，所以，即使超量掺加泵送剂，也不会较大幅度增加混凝土的坍落度和扩展度。多余的泵送剂将游离于混凝土拌合物中，或者富集于混凝土拌合物体系的表面，造成混凝土的粘聚性变差。

2.3 泵送剂超量对混凝土泌水率的影响

对于混凝土的保水性，由于泵送剂向表面迁移的过程易形成连通的泌水通道，水分子可以轻松地从混凝土拌合物内部迁移到表面，而泵送剂超量后混凝土拌和物的粘度降低，出现离析现象，进一步加速了水分子的迁移速率，导致混凝土的保水性明显降低。这个结果在图2中得到了证实。当泵送剂的掺量为1.8%(推荐掺量)时，混凝土的常压泌水率小于基准混凝土；而当泵送剂的掺量超出推荐掺量的2倍时，混凝土的泌水率显著增加，泌水率比达到320%。

表3 混凝土的坍落度

图2 混凝土的常压泌水率比

2.4 泵送剂超量对混凝土含气量的影响

为了提高泵送混凝土的可泵性，泵送剂中通常含有引气组分，如果泵送剂掺加过量，引气组分的浓度也会相应增加，导致混凝土的含气量增加。表4的结果表明，泵送剂超量使混凝土拌合物的含气量明显提高，这会对混凝土的外观质量和力学性能产生不利影响[4]。

表4 混凝土的含气量

2.5 泵送剂超量对混凝土塑性变形的影响

由于泵送剂超量使混凝土的凝结时间显著延长，混凝土拌和物长时间处于塑性状态，加之拌和物的和易性差，拌和物中的水分更容易散失，且持续的时间更长，使得混凝土塑性收缩显著增加（见图3），导致混凝土出现早期裂缝的风险增加。

图3 混凝土的塑性收缩

2.6 泵送剂超量对混凝土力学性能的影响

由于泵送剂掺加过量后，会使混凝土的含气量和缓凝程度明显增加，这样就会对混凝土的强度产生明显的不利影响。表5的试验结果表明，泵送剂超量掺加后，混凝土各龄期的抗压强度都低于推荐掺量的混凝土；并且随着泵送剂超量数量的增加，对混凝土抗压强度的影响越显著，当泵送剂掺量超过推荐掺量5倍时，混凝土28d至90d强度仅有正常混凝土强度的13%至32%。