混凝土拌和物经时工作性能的补偿修复试验研究

2020-12-01占羿箭

建筑施工 2020年8期

徐俊占羿箭

上海建工集团股份有限公司上海 200080

混凝土拌和物在运输过程中会受到气温、水分蒸发、骨料吸水、运输及现场等待时间等因素影响，造成不同程度的流动性经时损失[1-4]，降低混凝土坍落扩展度指标值。工程实践中控制混凝土流动性经时损失的措施主要是二次添加外加剂水溶液的方法，然而二次添加外加剂的用量难以准确把控，若随意增加减水剂的掺量，将对混凝土拌和物的强度及凝结时间造成不利影响[5-8]。

本文以不同强度等级的混凝土（C30、C40、C60）作为研究对象，对一定经时条件下（如2.5 h），外加剂二次补偿量对混凝土拌和物工作性能的修复规律进行研究分析，为工程实践提供理论指导与技术支撑，保障工程的顺利进行[9-12]。

1 原材料及试验方法

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级粉煤灰；矿粉采用S95矿粉；外加剂采用BASF中效/高效聚羧酸系减水剂，中效聚羧酸系减水剂固含量13%，高效聚羧酸系减水剂固含量17%；细砂采用天然细砂，细度模数1.0，含水率5%；粗砂采用天然粗砂，细度模数2.4，含水率5%；碎石采用普通5～25 mm碎石，含泥量0.9%；水采用自来水。

1.2 试验方法

本研究针对坍落扩展度及抗压强度2种混凝土指标进行试验，其中：新拌混凝土的工作性能试验按GB/T 2419—2005《水泥胶砂流动度测定方法》进行，即采用坍落度筒测量坍落度；抗压及抗折强度试验按GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》进行，即采用压力试验机测量28 d龄期混凝土试块强度。

2 试验研究与结果分析

2.1 混凝土配合比设计

本次试验对C30、C40及C60这3种不同强度等级混凝土展开研究。配合比设计中对总胶凝材料用量、水胶比及砂率等关键参数进行了设计，将总胶凝材料用量分别设计为355、414、533 kg，水胶比分别设计为0.48、0.40、0.29，砂率分别设计为44%、43%、44%，最终制备得到试验所需的不同强度等级混凝土拌和物。

混凝土配合比设计如表1所示。

表1 混凝土配合比设计单位：kg/m3

针对上述3组混凝土拌和物，采用坍落度筒测试其初始坍落扩展度指标值，并对其28 d抗压强度进行检测，测试结果如图1及表2所示。

表2 混凝土拌和物初始坍落扩展度及抗压强度指标值

2.2 工作性经时补偿修复试验研究

通常情况下，混凝土搅拌站都具有一定的辐射半径，混凝土拌和物从出厂至工程实际浇筑地点，运输时间一般不会超过2 h。鉴于此，本次研究时，在基本准时间的基础上，适当延长了经时时间，将其设定为2.5 h，以应对工程实际中可能出现的变化。

2.2.1 C30混凝土拌和物工作性经时补偿修复试验研究

为研究二次补偿外加剂对经时混凝土拌和物工作性能的修复规律，将制备得到的C30混凝土拌和物静置2.5 h，并实施覆盖，以防止水分散失，待到达预定经时时间后，检测其坍落度及经时损失后，根据实际情况逐步分段回掺外加剂，直至拌和物坍落度恢复至初始状态，本试验外加剂回掺比例为0.10%、0.20%、0.30%、0.35%，试验结果如表3所示。

混凝土拌和物坍落扩展度随外加剂二次补偿比例（到达经时时间时，比例默认为0）的恢复规律如图2所示。

表3 外加剂二次补偿对混凝土拌和物坍落扩展度的影响

由表3及图2可知，混凝土拌和物在经过2.5 h经时时间后，坍落度回落至70 mm，坍损达到120 mm，分析其原因，主要是中效聚羧酸系外加剂保坍效果不理想。之后随着外加剂二次补偿量的不断增加，混凝土拌和物坍落扩展度不断回升，但较低的二次补偿比例（0～0.2%）对工作性恢复作用效果并不理想（仅为155 mm），分析其原因，主要是中效聚羧酸系外加剂对自由水的释放效果不佳，直至二次补偿比例到达0.35%时，坍落扩展度恢复至初始值的195 mm，如图3所示，工作性能得到补偿。

图2 C30混凝土坍落扩展度恢复规律

图3 0.35%补偿比例下C30混凝土工作状态

2.2.2 C40混凝土拌和物工作性经时补偿修复试验研究

针对C40混凝土拌和物，外加剂回掺比例设定为0.10%、0.20%、0.25%、0.30%，试验结果如表4所示。混凝土拌和物坍落扩展度随外加剂二次补偿比例（到达经时时间时，比例默认为0%）的恢复规律如图4所示。

表4 外加剂二次补偿对混凝土拌和物坍落扩展度的影响

由表4及图4可知，混凝土拌和物在经过2.5 h经时时间后，坍落扩展度回落至120 mm/200 mm×190 mm，坍损达到100 mm，分析其原因，主要是中效聚羧酸系外加剂保坍效果不理想。之后随着外加剂二次补偿量的不断增加，混凝土拌和物的坍落扩展度也呈现出回升的趋势，但同样地，较低的二次补偿比例（0～0.2%）对工作性恢复作用效果并不理想（仅为450 mm×480 mm），分析其原因，主要是中效聚羧酸系外加剂对自由水的释放效果不佳，直至二次补偿比例到达0.3%时，坍落扩展度恢复至初始值的220 mm/630 mm×630 mm，如图5所示，工作性能得到了相应补偿。

图4 C40混凝土坍落扩展度恢复规律

图5 0.3%补偿比例下C40混凝土工作状态

2.2.3 C60混凝土拌和物工作性经时补偿修复试验研究

针对C60混凝土拌和物，外加剂回掺比例设定为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%，试验结果如表5所示。混凝土拌和物坍落扩展度随外加剂二次补偿比例（到达经时时间时，比例默认为0%）的恢复规律如图6所示。

表5 外加剂二次补偿对混凝土拌和物坍落扩展度的影响

由表5及图6可知，混凝土拌和物在经过2.5 h经时时间后，坍落扩展度回落至140 mm/220 mm×210 mm，坍损达到90 mm，该值与低强度等级混凝土相比较小，分析其原因，主要是高效聚羧酸系外加剂的保坍效果较中效外加剂更强。

之后随着外加剂二次补偿量的不断增加，混凝土拌和物坍落扩展度也呈现出回升趋势，然而不同的是，较低的二次补偿比例（0～0.2%）便可达到理想的工作性恢复效果，当二次补偿比例到达0.2%时，坍落扩展度便恢复至初始值的240 mm/600 mm×600 mm，如图7所示，工作性能得到了相应补偿，分析其原因，主要是高效聚羧酸系外加剂对自由水的释放效果较理想。