混凝土拌和后二次加水对混凝土性能的影响

（温州市丰源混凝土有限公司，浙江 温州 325026）

0 前言

混凝土是目前基础设施建设使用量最大宗的建筑结构材料，混凝土性能好坏直接关系到浇筑后的工程结构的强度和耐久性，因此混凝土质量的重要性不言而喻，然而在混凝土生产和施工的过程还存在各种危害混凝土质量和结构安全的问题，其中混凝土拌合后的二次加水比较常见，工程中因为现场随意加水而导致混凝土强度下降或结构开裂的现象屡见不鲜[1-3]，需要引起足够重视。

近年来由于天然砂石材料供应日益短缺，人工砂石广泛应用于混凝土生产中，机制砂本身受细度、MB值、含粉量等因素影响较大[4]，造成混凝土坍落度损失严重，而劣质矿物掺合料的使用更加剧了混凝土生产的波动，坍损问题已十分常见。为了顺利打料，现场人员往往凭直觉加入清水调节，实际用水量大大增加。为了深入研究混凝土二次加水的危害，需要从加水时间、加水量等因素进行研究，以便更好地对混凝土质量控制和施工起到有效指导。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

（1）胶凝材料

水泥为海螺 P·O42.5R 普通硅酸盐水泥，其技术指标见表 1。粉煤灰为Ⅱ级灰，需水比为 99%，烧失量4.0%，矿粉为 S95，比表面积为 403m2/kg。

表1 试验水泥的技术指标

（2）骨料

细骨料采用机制砂，石粉含量 9.0%，细度模数2.8，MB 值 1.4。粗骨料由大石（10～25mm）和小石（5～20mm）组成，颗粒级配良好。

（3）外加剂

所用外加剂为萘系和脂肪族复合高效减水剂，含固量为 15.0%，掺量为 2.0% 左右。

1.2 试验方法

（1）按照设定的 C30 混凝土配合比进行拌和备用，待静置 0h、1h、2h 分别取样 15L 进行二次加水试验。

（2）混凝土工作性能和凝结时间试验按 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行。

（3）混凝土抗压强度测试按 GB/T 50081—2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》进行，成型100mm×100mm ×100mm 试块，采用标准养护，测定混凝土 7d 和 28d 的抗压强度。

（4）试验采用生产量最大的 C30 混凝土，其原材料用量及配合比见表 2。

表2 C30 混凝土配合比 kg/m3

2 试验结果及讨论

混凝土在实际生产过程中，会因为初始洗罐车冲水，也会因混凝土运输距离的远近对坍损大的混凝土进行二次加水，也有通过加入部分水和外加剂复合调节的案例，因此本项目设计了不同时间、不同加水量以及加水和外加剂调整的试验。二次加水的试验结果见表 3。

表3 二次加水后的混凝土工作性能及抗压强度结果

2.1 加水量对混凝土性能的影响

在混凝土拌合后加水量不同，对混凝土性能的影响也会有所差异。图 1 和图 2 为拌和后加水后的混凝土凝结时间和抗压强度测试结果。

图1 加水量对混凝土凝结时间的影响

初始拌合后无论从初始还是 1h 或 2h 加水，混凝土实际水胶比从 0.5 提高至 0.59，混凝土坍落度和扩展度都在增加，拌和后加入的自由水带动了水泥浆体的流动，对水泥水化产物的交联作用产生一定破坏，使得混凝土的流动性增强。

加水量增加，混凝土初凝和终凝时间均有所延长，初始拌合后立即加水和 1h，混凝土流动性增加明显，所测试的混凝土初凝时间和终凝时间增加较为明显，这是因为在混凝土流动性良好的情况下加入游离水，造成浆体分散的作用较强，从而使得混凝土胶结作用减弱[5]，混凝土凝结时间延长明显。

图2 加水量对混凝土抗压强度的影响

图2 结果显示，混凝土拌合后的二次加水都会对混凝土抗压强度造成损失。拌合后立即加水至 30kg/m3，混凝土 7d 抗压强度相比基准减低 6%～14%，单方加水30kg 后混凝土 28d 抗压强度降低 15%。混凝土静置 1h加水后混凝土 28d 强度降低幅度高于 7d 强度，最多强度损失 16.8%，2h 时加水量对混凝土强度的影响最大，这是因为混凝土拌和 2h 后水泥水化程度较多，此时加入的游离水对水泥产物的稳定性破坏较大，混凝土继续水化的能垒提高，混凝土内部空隙和裂纹等结构缺陷增多，导致混凝土强度损失加快。

2.2 加水时间对混凝土性能的影响

在混凝土实际生产和运输的过程中，存在拌和后二次加水时间上的差异，初始加水、分时段加水都有可能，因此对不同时段加水的混凝土性能进行研究，结果见表 3，混凝土强度结果见图 3。

初始拌和后加水对混凝土坍落度和扩展度的改善作用较为明显，加水量从 10kg/m3增加至 30kg/m3，混凝土扩展度提高较为明显。当混凝土静置时间延长，混凝土逐渐失去塑性，游离水对水泥浆体流动性的作用减弱，对混凝土工作性能的改善作用降低。

混凝土 0h、1h 和 2h 加水后，混凝土凝结时间总体延长，这是因为游离水增多，水泥水化产物的交联作用降低，从而使得凝结硬化时间延长。但随着水化的进行，后期加水游离水破坏混凝土塑性的能力不足，使得混凝土初凝和终凝时间相比基准组延长不如初始拌和加水明显。

图3 加水时间对混凝土抗压强度的影响

从图 3 混凝土抗压强度结果来看，后续加水对混凝土强度的负面影响更大，相同加水量 30kg，0h、1h、3h 混凝土 7d 强度分别下降 13.94%、15.76%、16.97%，28d 抗压强度分别下降 14.29%、17.92%、19.48%，说明拌和后期加水对混凝土强度影响更大。

2.3 加水和外加剂复合调节对混凝土性能的影响

混凝土现场加水越来越多地被各地所禁止，为了为了综合调节坍损较大的混凝土，会加入一定量的外加剂进行调整，本文对此进行研究，结果见表 4。

表4 结果显示，在加水量固定后提高外加剂用量后混凝土流动性改善较为明显，当总外加剂用量为 2.4%（外加剂用量增加 0.4%）混凝土坍落度从 170mm 增加至 225mm，混凝土重新获得良好的流动性，混凝土初凝和终凝时间也随之延长，混凝土拌和后 2h 外加剂通过游离水分散吸附在未水化的水泥颗粒，通过同向电荷斥力使得浆体流动性改善，水化进程也进一步放慢，从而使得其对混凝土的缓凝效果增强。

通过外加剂调整的混凝土 7d 和 28d 抗压强度降低幅度也低于拌和水，当拌和后加水 10kg/m3、外加剂掺量 2.4%，混凝土 28d 抗压强度降低不到 8%，低于全自由水调节的混凝土。

3 结论

（1）拌和后二次加水量提高了混凝土流动性，初始拌合后加水流动性增加最多；随着加水量增加，混凝土初凝和终凝时间均有所延长，且拌合后加水对混凝土抗压强度造成负面影响，加水量越多，混凝土强度下降越大。

（2）初始拌和后加水对混凝土流动性的改善作用较为明显，随着时间延长，水泥水化混凝土逐渐失去塑性，加水后对混凝土流动性的改善作用减弱。混凝土在0h、1h 和 2h 加水后，混凝土凝结时间总体延长，0h 加水的混凝土凝结时间增加较为明显；混凝土加水量相同时随时间推移，强度下降幅度增加。

表4 拌和后加水和外加剂对混凝土性能的影响

（3）加入一定量的水后，利用外加剂调整混凝土流动性效果更明显，但混凝土凝结时间随着外加剂掺量增加而增加。后期外加剂掺量增加后混凝土强度有所下降，但降幅缩窄。

（4）拌合后加水都会使得混凝土强度下降，利用少量的水复合外加剂调整可以一定程度上降低加水带来的负面影响。