混凝土原材料对其用水量影响分析

　　1　概述

　　根据混凝土配合比设计规范要求,每立方米二级配常态素混凝土的理论用水量约180 kg,为了保证混凝土强度等级,必须选择适当的水胶比。胶凝材料用量多,一方面会增加混凝土的成本,另一方面会增加混凝土自身水化热,加剧混凝土裂缝的形 成,对混凝土耐久性有很大影响。如何减少混凝土单位用水量,不仅可以节约成本,还可以使混凝土力学性能、耐久性等性能得到很大的改善。为此,特进行了实验 研究。混凝土实验原材料:水泥为四川省峨胜水泥股份有限公司生产的峨胜中热42. 5水泥粉煤灰为曲靖方园环保建材有限公司生产的曲靖ⅰ级粉煤灰骨料为玄武岩性人工骨料减水剂为马贝建筑材料有限公司生产的x404c型高效缓凝减水 剂引气剂为上海麦斯特建材有限公司生产的air202型引气剂。

　　2　影响混凝土用水量的因素分析

　　2.1　掺减水剂的影响

　　依据《水工混凝土外加剂技术规程》(dl/t 5100-1999),对减水剂质量进行检测,通过调整掺量,检测减水剂在不同掺量下的减水效果,见表1。从试验结果可以看出,减水剂掺量小于0. 5%时,减水率明显降低,减水率大于0. 7%时,减水率虽有所增加,但增加速度减小。从混凝土拌制效果来看,当掺量达0. 8%时,混凝土泌水现象明显,且存在板结情况。对低水胶比混凝土而言,高掺减水剂时,混凝土易出现板结、泌水现象,低水胶比混凝土推荐掺量为0. 6% ~0. 65%。在拌制普通混凝土时,减水剂掺量在0. 7%时,减水率达25%,可以明显降低混凝土用水量,平均每立方米混凝土可降低用水约45 kg。抗压强度比方面, 3、7、28 d抗压强度比均大于120%,掺减水剂后混凝土抗压强度比基准混凝土有所增长,混凝土抗压强度能得到保证。

　　2.2　掺引气剂的影响

　　引气剂的主要作用是引出混凝土中大量的微小气泡,对改善混凝土耐久性有非常重要的作用,同时引气剂还具有减水功能。依据《水工混凝土外加剂技术规 程》(dl/t 5100-1999),对引气剂质量进行了检测,通过调整掺量,检测引气剂在不同掺量下的减水效果,见表2。

　　从试验结果可以看出:随着引气剂掺量的增加,减水率、含气量也相应增加。从抗压强度比上看, 3、7、28d抗压强度比均大于90%,说明掺引气剂后混凝土抗压强度比基准混凝土减小。这是因为掺引气剂后,混凝土内部掺入了大量微小气泡,使混凝土强 度在一定程度上有所降低的缘故。规范要求掺引气剂的混凝土28 d抗压强度比大于90%,从试验结果看能满足规范要求,加强混凝土含气量控制,对混凝土力学性能的保证有重要意义。

　　2.3　掺粉煤灰的影响

　　曲靖ⅰ级粉煤灰需水量比为94%,烧失量为3. 39%。根据需水量比的定义,采用等量替换法,粉煤灰掺量在20% ~35%时,平均每立方米混凝土可减少约4~7 kg用水量。

　　粉煤灰的表观密度通常小于水泥的表观密度,如曲靖ⅰ级粉煤灰的表观密度为2 380 kg/m3,而峨胜中热42. 5水泥的表观密度为3 250 kg/m3,替代相同重量的水泥,粉煤灰的体积较相同质量的水泥体积要大,可增加混凝土中的浆体体积,提高浆体对骨料的润滑作用。另外粉煤灰具有优良的颗 粒形状,基本上由粒径细小的玻璃状球体组成,在混凝土中起滚珠轴承作用,可减小水泥颗粒间的摩擦,提高浆体的流动性。再者,粉煤灰的粒径比水泥的粒径小得 多,使之能够发挥其解絮作用,释放因凝絮作用而被水泥颗粒包裹的游离水,辅助高效减水剂使水泥颗粒解絮更加完善。从粉煤灰实验及作用原理看:采用优质粉煤 灰不仅能减少混凝土的用水量,还能改善其和易性,且混凝土后期强度增长比不掺粉煤灰混凝土增长较多。

　　2.4　水泥标准稠度的影响

　　水泥净浆在某一用水量和特定测试方法下达到的稠度,称为水泥标准稠度,这一用水量即称为水泥的标准稠度用水量,它是水泥净浆需水性的一种反映。当其它条件 不变时,为达到一定的流动度,混凝土用水量随水泥标准稠度用水量的增大而增大。对普通混凝土而言,水泥标准稠度用水量每增减1%,要维持混凝土坍落度不 变,则每立方米混凝土用水量相应增减3~5kg。若标准稠度用水量越大,则水泥净浆达到标准稠度用水量、水泥砂浆达到规定流动度的用水量以及混凝土达到一 定坍落度的用水量也都越大,从而使水泥及其混凝土的施工性能、力学性能和耐久性能变差。降低水泥的标准稠度用水量对降低混凝土单位用水量,进而提高混凝土 力学性能,以节约混凝土生产成本具有十分重要的意义。

　　2.5　粗骨料裹粉的影响

　　粗骨料的裹粉是附着于粗骨料上粒径小于0. 08mm的细小颗粒,根据《水工混凝土砂石骨料试验规程》(dl/t 5151-2001)中粗骨料含泥量试验方法,对粗骨料裹粉进行试验。在同等质量条件下,颗粒越小,其表面积越大,则其吸水越多,粗骨料裹粉对混凝土用水 量是不利因素。根据《水工混凝土配合比设计规程》(dl/t 5330-2005)对粗骨料裹粉量与用水量的关系进行试验,结果见表3。

　　从试验结果可以看出:粗骨料裹粉量为0. 78%时的用水量比裹粉量0. 15%时的用水量要多6 kg,减小粗骨料的裹粉,同样可以减小混凝土的单位用水量。另外减小粗骨料的裹粉能有效提高混凝土极限拉伸等性能,对防止混凝土裂缝的产生有很大的帮助。

　　3　外加剂与胶凝材料相容性对减水的影响

　　相容性要求外加剂要适应水泥,同时要求水泥也要适应外加剂。混凝土外加剂主要是表面活性剂,具有表面吸附、分散、湿润、起泡和消泡作用,不同的表面 活性剂因其分子结构不同,对水泥水化所产生的影响也不同。水泥中各种成分及量不同,对外加剂的适应性也不同。在混凝土试验过程中,首先要做外加剂与胶凝材 料的相容性试验,这涉及到混凝土的可施工性及混凝土质量等问题。外加剂与胶凝材料相容性不好,外加剂的效果就不能充分发挥,混凝土拌和物就会出现板结、泌 水、气泡等现象,另外对混凝土耐久性、力学性能等也会有很大影响。通过对外加剂成分及水泥成分的调整来满足相容性的要求,使外加剂充分发挥作用。

　　4　结语

　　不同水泥品种标准稠度用水量不同,导致混凝土单位用水量也不同。在水泥品种一定的条件下,缓凝高效减水剂、引气剂、粉煤灰在混凝土中具有不同的减水效果, 其中减水剂为第1减水成分,引气剂为第2减水成分,粉煤灰为次要减水成分,在满足相容性的条件下,三者联掺减水率达35%左右,能够最大限度地减少混凝土 单位用水量。而粗骨料裹粉会增加混凝土单位用水量,需要在人工骨料生产过程中尽量减小粗骨料裹粉,避免增加混凝土单位用水量。工程应用表明,降低混凝土单 位用水量,不仅能提高混凝土的技术性能,配制出高性能混凝土,而且能够产生巨大的经济效益。