关于混凝土和易性及耐久性的探究

刘永恒 郑子豪 李德亮

山东鲁碧建材有限公司

1 前言

目前，混凝土大规模集中预拌的模式取代了传统的现场小批量拌和模式，因此，改善混凝土和易性能够有效提升生产施工效率，进而为施工企业创造更多的经济效益。而混凝土的耐久性作为衡量混凝土使用寿命的重要指标，在混凝土施工当中始终是施工单位关注的焦点话题。尤其对于高寒、高温地区来说，只提高混凝土的耐久性，才能抵御冻融以及碳化等外界因素的干扰，对混凝土工程整体质量的提高也将起到决定性作用。

2 影响混凝土和易性的主要因素

2.1 砂率的影响因素

砂率一般是指混凝土当中砂的质量与添加砂石的总质量的百分比，如果砂率变化区间大，混凝土中的骨料缝隙就会增大，这时，混凝土的整体结构将受到严重影响，和易性也将失去控制。比如砂率过大，混凝土骨料的空隙率也随之增大，在这种情况下，骨料的总表面积也将与空隙率成正比例扩大，如果水泥浆的掺量为定值，那么骨料之间就会产生较大的摩擦阻力，而使混凝土拌和物流动性大幅降低。如果砂率过小，骨料中砂的质量就会远远小于石子的质量，这时，混凝土的密实度和整体结构强度将受到严重影响，自身的黏聚性也将大幅降低，甚至极易发生崩散现象。

2.2 骨料性质与水灰比的影响因素

用于拌和混凝土的骨料主要包括卵石、级配碎石以及各种不同规格的砂子，如果施工单位选用细砂作为拌和骨料，混凝土将具有良好的粘聚性与保水性，如果选取河沙与卵石作为拌和骨料，混凝土将具有良好的流动性。另外，在预拌混凝土时，合理控制水灰比也能够有效改善混凝土的和易性。如果水灰比过大，混凝土的坍落度以及粘聚度将受到严重影响，如果水灰比过小，混凝土的流动性也将与标准要求相悖。

2.3 外加剂的影响因素

在拌和混凝土时，施工单位为了改善混凝土的和易性，常常在拌和物当中添加减水剂、引气剂、泵送剂等外加剂，比如在水泥用量保持不变的情况下，要想获得良好的和易性，需要向混凝土拌和料当中添加减水剂，以保证混凝土强度满足标准要求。因此可以看出，是否添加外加剂，也是决定混凝土和易性的一个必要条件。添加减水剂前后混凝土拌和料的对比效果如图1所示。

图1

2.4 时间与温度的影响因素

随着土木工程项目建设规模的日渐扩大，工程对混凝土的需求量也越来越大，因此，施工单位常常采取购置成品混凝土的方式，来供给工程建设所需，在这种情况下，混凝土就需要事先拌和，而成品混凝土在运输过程中，如果运输距离较远，搁置时间过长，混凝土中的水分将大量散失，无形当中就降低了混凝土的流动性，这种混凝土一旦使用在工程施工当中，则极易引发崩散现象，进而引发质量与安全事故。另外，如果混凝土长时间暴露在高温环境下，混合料内部的水分蒸发速度也会飙升，这时，混凝土表面就会出现干裂现象，导致混凝土成品将无法投入使用。

3 影响混凝土耐久性的主要因素

3.1 水灰比的影响因素

在混凝土拌和过程中，如果水灰比过高，用水量过大，混凝土内部的孔隙率就会增大，甚至孔隙的分布面积能够达到混凝土总面积的25%以上，这其中，毛细孔占据了较大比例，在这种情况之下，外界的有害离子、二氧化碳等物质通过毛细孔渗透到混凝土的内部结构当中，使得混凝土碳化速度加剧，耐久性也将受到严重影响[1]。

3.2 水泥品种与外加剂的影响因素

碳化是影响混凝土耐久性的一种最为常见的表现形式，不同品种、不同强度等级的水泥，其碳化速度也存在明显差异，同时，是否使用外加剂也会给混凝土的耐久性造成严重影响。水泥品种与外加剂对混凝土碳化速度的影响数据如表1所示。

表1 水泥品种与外加剂对混凝土碳化速度的影响数据

3.3 水泥水化物稳定性的影响因素

水泥发生水化反应以后，主要生成水化铝酸钙、水化硫铝酸钙、水化矽酸钙等碱性相对较高的化合物，而且在这种情况下，水泥中还残留着大量的游离状态的石灰，这些物质本身稳定性极差，强度极低，如果受到外界有害物质的侵蚀，这些高碱度水化物将首当其冲受到影响，由此可见，水泥水化物的稳定性与组分也是影响混凝土耐久性的一个重要因素。

4 提高混凝土和易性的有效策略

4.1 合理控制砂率

砂率的大小将直接影响混凝土流动性与粘聚性等和易性指标，因此，在拌和混凝土时，首先需要对砂率进行合理控制，不宜过大，也不宜过小。比如以泵送混凝土的流动性指标为例，其砂率应当控制在40%～50%之间，如果混凝土中的含砂率为40%，而选取的石子与砂的用量为2000kg，那么砂的用量应当为800kg，而石子的用量则为1200kg。对于泵送混凝土来说，砂率越大，泵送流动性越好，但是，混凝土的强度值也将随之下降，为了中和这两项指标，拌和混凝土过程中，应当尽量实现合理砂率。即在用水量与水灰比一定的前提下，混凝土拌和物能够获得最大的流动性，且保持良好粘聚性与保水性的最小砂率。

4.2 有效控制水灰比

水灰比作为影响混凝土和易性的重要因素，施工单位应当予以高度重视，但是，在拌和混凝土时，不能随意向混凝土拌和物增加用水量，如果水量过大，混凝土内部的水泥浆就会呈现出过稀状态，这时，混凝土的流动性虽然得到有效改善，但是，极易出分层离析或者沁水现象。因此，施工单位绝不能以单纯加水的方式来增加混凝土的流动性，而应当在保持水灰比恒定不变的情况下，通过调节水泥浆量来有效控制混凝土的和易性。

4.3 有效控制混凝土坍落度

坍落度是衡量混凝土和易性的一项重要指标，是否能够得到有效控制是保障混凝土整体质量一条有效路径。通常情况下，混凝土的坍落度指标与运输距离、拌和方式以及运输设备有着直接关联。因此，施工单位应当尽量就近选择成品混凝土的供应方，以减少运输距离，同时在运输距离不变的情况下，可以适当增加运输车辆的数量，增加运输频次，这样能够大幅降低混凝土内部的水分散失速度。

4.4 严把材料质量关

从管理角度出发，施工单位在采购水泥、砂石过程中，应当严格把控材料的质量关，在供应方的资质、生产能力满足标准要求的情况下，应当遵循“优中选优”的原则，确定最终的材料供应商。另外，施工单位应当进一步加大对混凝土预拌材料质量的监督管理力度，对不合格的材料严禁进入施工场地，并利用现代化监控设备对混凝土的拌和全过程进行全方位监督，以保证混凝土的和易性能够满足工程施工需要。

5 提高混凝土耐久性的有效策略

5.1 优化水灰比

混凝土强度的大小与耐久性这一指标有着密切关联，而混凝土强度与水灰比也息息相关，因此，为了提高混凝土的耐久性，技术人员首先应当考虑混凝土的水灰比，如果适当降低水灰比，混凝土本身的孔隙率也会随之降低，在这种情况之下，混凝土的强度值将不断升高，而且也会表现出优越的抗渗性能。目前，许多施工单位为了增加混凝土的强度，往往向混凝土当中添加减水剂等外加剂，这些材料不仅提高了混凝土的强度值，而且也使耐久性得到有效改善，混凝土抵御外部环境以及有害离子的能力也得以增强。

5.2 添加高效活性矿物质

水泥水化物稳定性不足是影响混凝土耐久性的一个重要因素，为了提高水化物的稳定性，除去混凝土当中的游离石灰，在拌和水泥过程中，可以向混凝土拌和物当中添加高效活性矿物质，比如矽灰、矿渣或者粉煤灰等，由于这些物质当中含有大量的活性二氧化硅以及三氧化二铝等物质，因此，与混凝土中的高碱性物质能够快速发生二次化学反应，进而生成强度高、稳定性好的低碱性水化矽酸钙，与此同时，混凝土中的游离石灰含量也大幅降低，这就延长了混凝土的使用寿命。

5.3 选择优质砂石骨料

保障混凝土耐久性指标的一个必要条件是选择技术条件合格、质量品相无缺陷的砂石骨料，因此，在拌和混凝土之前，首先应当改善粗细骨料的级配，在允许的最大粒径范围内应当优先选择粒径较大的粗骨料，这样能够有效降低骨料中的空隙率以及比表面积，这对提升混凝土的耐久性将起到关键性作用[2]。

5.4 加强施工质量管理

混凝土施工是建筑施工以及道路桥梁施工中的一道关键工序，而混凝土拌和、浇筑以及振捣质量将直接决定混凝土的耐久性与使用寿命。因此，对于施工单位而言，现场管理人员应当进一步加大对混凝土施工质量的监管力度，以确保混凝土的强度、坍落度等指标满足施工标准要求。另外，在混凝土养护期间，应当严格掌控养护时间，并对混凝土的养护温度与湿度进行时时监测，以防止混凝土出现开裂或者蜂窝等质量问题。

6 结束语

通过对混凝土和易性与耐久性的探究发现，在拌和混凝土之前，如果准确查找出影响和易性与耐久性指标的主要因素，施工单位就可以及时制订出行之有效的解决方案，以避免混凝土的功能性受到影响。而混凝土作为土木工程的重要原材料，只有不断提升和改善自身的和易性与耐久性，才能确保土木工程的整体质量满足国家及行业的质量标准要求，进而为社会奉献出更多的优质工程与精品工程。