随着城市建设的发展,商品混凝土在建筑工程中逐步取代了现场自拌混凝土。商品混凝土在工程中的应用,大大提高了工程实体的质量保证率,但同时也衍生出一些问题。由于受城市规划要求及原材料运输条件的限制,混凝土搅拌站基本上分布在远离城区的市郊,商品混凝土从搅拌站运送至施工现场,运输距离普遍较远,加上城市交通状况、混凝土现场等待、机械故障等一些偶然因素,导致混凝土从加水搅拌到开始浇筑往往需要数小时的时间。
在混凝土实际施工过程中,对于混凝土因运送及等待时间较长导致坍落度损失较大的情况,一般可采用二次搅拌或二次添加减水剂的方法进行调节。对于时间过长的混凝土,视情况进行降级处理或者直接倒掉,造成了大量的资源浪费。在管理不规范的施工现场,还存在一定程度的加水现象,给工程带来了很大的质量隐患。
本文采用一种新的混凝土工作性能调整技术,即定时添加缓凝型高效减水剂,通过研究混凝土生产后在不同时间的工作性能变化及试块28d抗压强度,对比分析该技术相对于传统处理方法在提高混凝土使用时效中的优势。
1混凝土运送时间对混凝土性能的影响
混凝土加水搅拌后,其水化作用就已经开始,随着时间的推移,水化作用持续进行,混凝土自由水不断减少,流动性逐渐变差。经过不断的水化作用,水泥浆体内部逐步形成具有结构强度的结晶结构。对于长时间等待已接近初凝的混凝土,其结晶结构已经初步形成,在混凝土浇捣成型时,由于受到振动棒等外力作用,会使已经形成的结晶结构被破坏而且不能恢复,最终导致混凝土强度的降低。
另一方面,由于引气剂或引气型外加剂的使用,混凝土在投料和搅拌过程中产生了大量气泡,在混凝土运输过程中,混凝土的含气量会随着时间延续而不断减小,导致混凝土流动性降低。但是,含气量减小对混凝土强度有一定的补偿作用。有资料显示,混凝土含气量每增加1%,混凝土强度下降约4%~5%。同时,在运输过程中,混凝土中水分不断蒸发,实际水灰比降低,对混凝土强度也有提高作用。
2不同混凝土调整技术对比
采用杭州地区预拌混凝土搅拌站常用的原材料,选用强度等级为C30,初始坍落度在~mm的混凝土进行试验。试验过程中采用不同的处理方法调整混凝土坍落度,使其达到~mm的工作性能要求。通过测试比较混凝土的工作性能及标准试块28d抗压强度,研究混凝土不同等待时间采用不同调整技术对混凝土性能的影响。
2.1混凝土原材料
(1)水泥:杭州市大马水泥有限公司生产的PO42.5水泥;
(2)矿粉:杭钢S95矿粉;
(3)粉煤灰:杭州半山电厂的Ⅱ级粉煤灰;
(4)特细砂:天然砂,细度模数1.0;
(5)机制砂:细度模数3.1,含粉量5.3%,亚甲蓝试验合格;
(6)碎石:獐山5~25mm连续级配碎石;
(7)减水剂:浙江省天和建材集团有限公司新型建材分公司生产的JB-缓凝型高效减水剂;
(8)水:自来水。
2.2混凝土配合比
混凝土配合比见表1。
考虑到夏季混凝土因长时间等待出现的问题更多,因此选定试验温度为26~30℃,经过试验,C30混凝土初凝时间8h25min,终凝时间9h40min。
2.3试验过程及结果对比
2.3.1加水调整工作性能对混凝土的影响制取
6份混凝土拌和物,按照制作时间顺序编号依次为0~5h,放置在室温环境下静置,每1h左右搅拌一次,搅拌均匀。制作试块前通过加水调节坍落度至~mm。以混凝土加水搅拌时间为0h开始计算,每间隔1h取1份拌合物,制作边长为mm的立方体抗压强度标准试件,试件成型采用捣棒人工捣实。测试试件标养28d的抗压强度,试验结果见表2。
从试验结果可以看出,在2h内不加水坍落度也能够达到要求,但是混凝土流动性逐渐变差,抗压强度相对于刚生产时有提高的趋势。但是随着时间的不断延长,混凝土工作性能已无法达到施工要求,通过加水可以调整混凝土坍落度,但流动性仍然非常差,混凝土强度也明显降低。特别是等待时间超过5h后,即使加入大量的水,混凝土仍然丧失工作性能。因此,采用现场加水调节混凝土的工作性能,将对工程质量带来严重隐患,是必须禁止的行为。
2.3.2加缓凝型高效减水剂调整工作性能对混凝土的影响
制取6份混凝土拌合物,按照制作时间顺序编号依次为0~5h,放置在室温环境下静置,每1h左右搅拌一次,搅拌均匀。制作试块前通过添加减水剂调节坍落度至~mm。以混凝土加水搅拌时间为0h开始计算,每间隔1h取1份拌合物,制作边长mm的立方体抗压强度标准试件,试件成型采用捣棒人工捣实。测试试件标养28d的抗压强度,试验结果见表3。
从表3中可以看出,与加水相比,通过加入适量减水剂调整混凝土有着明显的优越性。在较长的时间内,加入适量减水剂仍然能使混凝土的工作性能达到设计要求,并且混凝土的强度有一定的提高。但是,在实际生产及运输过程中,由于等待时间过长,混凝土的坍落度很小,流动性非常差,搅拌车的自落式搅拌已经无法使新加入的外加剂与混凝土搅拌均匀,浇筑时可能出现大的混凝土结块,成型后混凝土局部凝结时间过长,影响工程质量。
2.3.3定时加缓凝型高效减水剂调整工作性能对混凝土的影响
制取6份混凝土拌合物,放置在室温环境下静置,每2h左右搅拌一次,每次搅拌时添加减水剂调节坍落度至~mm。以混凝土加水搅拌时间为0h开始计算,每2h制作1份拌合物,制作边长mm的立方体抗压强度标准试件,试件采用捣棒人工捣实。测试试件标养28d的抗压强度,结果见表4。
从试验结果可以看出,定时添加适量的缓凝型高效减水剂,能使混凝土一直保持较好的工作性能,并且抗压强度明显提高。由于外加剂缓凝成分的持续作用,混凝土的凝结时间推后,混凝土的有效使用时间大大延长。采用定时适量添加缓凝型高效减水剂的方法,实现了混凝土在生产等待过程中的动态控制,将大大减少混凝土由于等待时间过长导致的浪费,保证凝土质量。
定时适量添加缓凝型高效减水剂的混凝土凝结时间有所延长,对混凝土结构的拆模时间可能会产生一定影响。当外加剂掺量添加胶凝材料用量的0.5%时,混凝土凝结时间延长约10h。通过对混凝土各龄期强度跟踪,混凝土早期抗压强度有所降低,7d强度基本达到正常水平。
3结论及建议
(1)通过加水调整混凝土工作性能效果不理想,抗压强度明显降低,带来极大的质量隐患,是必须制止的行为;混凝土浇筑前二次添加缓凝减水剂的方法具有局限性,等待时间过长、性能太差的混凝土无法通过搅拌车搅拌均匀;采用定时适量添加减水剂的方法调整混凝土工作性能,能延长预拌混凝土的使用时效,保证混凝土工作性能和强度,对混凝土耐久性能的影响需要进一步试验。
(2)采用定时适量添加缓凝减水剂的方法调整混凝土,若推广到生产中,可通过人工称量或在搅拌车中增设称量设备准确控制减水剂的用量,避免掺加过多的减水剂导致离析、凝结时间过长的问题,添加减水剂的用量及频率宜根据环境温度、混凝土坍落度损失情况及减水剂的性能进行试验确定。为确保混凝土的匀质性,需要在每次添加减水剂后进行充分的搅拌,搅拌时间应由试验确定。
(3)混凝土在运送过程中的质量控制至关重要,混凝土企业应特别重视混凝土运输车辆和施工现场的混凝土管理,实现混凝土的动态调整和质量控制。
(4)搅拌站在供应过程中合理调度,根据工程现场施工进度控制混凝土生产供应速度,保证混凝土施工的连续性,对于运送及等待时间过长的混凝土,应及时采取技术措施进行处理,并做好相关记录。